양자역학(2) - (양자도약으로 혼란에 빠진 과학계, 하이젠베르크의 등장)

보어 : 양자는 "띄엄띄엄한 값을 갖는 물리량"이야.

- 전자궤도의 양자화 : (전자가 원자핵 주변을 돌 때) 정상상태의 궤도가 띄엄띄엄 반지름을 갖는 것

 

과학계 : 왜 띄엄띄엄 반지름을 갖게된거야?

 

보어 : 이유는 잘 몰라. 다만 전자가 위치를 바꾼 건 맞는거니까 그 현상을 양자도약이라고 할게. 

- 양자도약 : 전자가 있던 자리(이동 전 궤도)에서 사라져서 다른 자리(이동 후 궤도)에 나타나는 현상

 

과학계 : ... 그러니까, 전자가 만약 1m의 정해진 궤도를 돌다가 2m 궤도로 이동했을 때 빛을 흡수한다는 것까지는 이해가 되는데, 1m에서 2m로 이동했을 때 1.1~1.9m까지 중간에 이동한 흔적이 있지 않다는 거잖아.

 

보어 : 응, 그렇지.

 

과학계 : 그러니까, 그 1.1~1.9의 이동한 흔적이 없는 이유를 알고싶어

 

보어 : 모른다니까 몇 번을 말해.

 

과학계 : ???

 

과학계는 당연히 혼돈과 혼란에 빠졌다.

이유를 모른다면서 정상상태와 양자도약에 대한 개념만 확립한 닐스 보어.

그의 이론을 한층 도약시켜줄 사람이 나타난다.

 

(12년 후, 1925년)

하이젠베르크 :  보어가 정상상태 얘길하고 양자도약 얘길 할 때, 우리는 "우리가 그 궤도를 알 수 있을 것이다"라고 생각할까? 우린 전자를 실제로 보지 않았으면서 전자가 우리가 평소 접했을 만한 물건처럼 이동하는 과정을 다 관찰할 수 있다 생각하지?

 

과학계 : ... 쟤는 또 뭐지?

 

하이젠베르크 : 궤도같은 관념적인 얘긴 포기하고 관측가능한 물리량으로, 직접 측정을 통해 알아낼 수 있는 것만 갖고 이론을 만들어보는거야.

- 전자가 어떤 궤도를 넘나들 때 발생/흡수한 빛의 양 측정해서 그 결과값을 토대로 원자를 규명하기 시작

- 즉, 전자의 진동수와 세기만으로 전자의 운동을 설명할 공식을 만들어냄

- 전자에 의해 방출된 빛 에너지의 배열=>하이젠베르크의 행렬역학

(훗날 하이젠베르크는 보어의 원자모형을 수학적 기반으로 창출해냈다는 평가를 받는다.)