물리 잘 알지도 못하는데
절대온도 찾아보다가 영점에너지란거 알게되서
이게 옛날에 배웠던 전자의 바닥상태랑 비슷하더라고
근데 또 보니까 오비탈이라는 개념때문에
전자가 원자핵 내부로 들어갈수 있고, 터널링이라고 부르는 걸로 가능하며, 불확실성 원리에 따라 확률이 존재하다는거잖아.
그래서 1s오비탈 어디에나 있다면 모두 동일한 바닥상태로
총에너지가 -13.6ev로 동일한거고.
여기까지는 열심히 망상하면서 대충 그렇겠구나 생각했음.
근데 반대로 전자가 원자로부터 멀리 벗어나면 어떻게되나는 생각이 드는거야.
얘가 힘을 받지도 않아서 바닥상태인 -13.6ev인데
불확정성 원리로 전자가 원자핵으로부터 태양과 지구사이의 거리만큼 벗어났다고 하자.
그럼 결국 얘가 들뜨지 않고 안정상태인데.
확률상으로 매우 낮아서, 무언가의 힘으로 돌아와야하는건지.
아니면 자유로워지는건지.
내가 아는 자유전자는 힘을 받아서 0ev에 가까워져 탈출하는게 아닌가 생각드는데.
여기서 내 망상이 막혀서 질문좀하자
- dc official App
전자가 멀리 벗어났다 => 자유전자.
닫힌계에서 단순하게 보면 자유전자처럼 되지 않고 원자내부로 복귀할텐데. 관측이나 다른 물리적 접근으로 전자의 상태가 변하면, 양자 얽힘도 엇나가고 자유전자처럼 되는건가? - dc App
오비탈이 있고 들뜬게 바닥으로 다시 떨어지고 하는 일들이 전부 쿨롱 상호작용으로 핵이랑 전자랑 엮여있기 때문인데 한번 멀리 떨어뜨려 놓으면 둘 사이의 상호작용이 사라지고 특별한 이벤트가 일어나지 않는 이상 서로 남남임.
멀리 떨어뜨리는게 아니라 불확정성 원리에 따라 자연히 멀어진것을 말한건데. 아무래도 원자로부터 분리될거 같긴하네 - dc App
불확정성 원리는 뭐든지 확률로 갑자기 일어날 수 있고 그런게 아님. 슈뢰딩거 방정식 자체는 100% 결정론적임.
@eiko 내가 말한게 머지 그럼 불확정성 원리가 아니라 터널링현상인가 - dc App
@ㅇㅇ 불확정성 원리는 니가 생각하는 그딴 신비주의가 아님. 니가 말하는 그건 그냥 헛소리.
@ㅇㅇ(210.91) 물리 알고는 말하는거냐? - dc App
@ㅇㅇ 불확정성 원리가 뭔지 위키만 읽어봐도 니가 얼마나 헛소리를 하고 있는지 알텐데
@ㅇㅇ(210.91) 불확정성 원리 자체는 위치랑 운동량 둘다 동시에 측정할 수 없다를 말하는거고. 그런 일차원적 지식만 갖고 내 말을 헛소리라 치부하는게 물리를 모른 다는 소리지 ㅋㅋ - dc App
@ㅇㅇ(210.91) 본문에서 내 논리가 어디서 잘못됐는지 말을 하던가 그럼 - dc App
@ㅇㅇ(210.91) 꼭 ㅈ도 모르는 애들이 물리 책 몇시간 본게 다면서 깝죽대더라 - dc App
@ㅇㅇ 윗댓이 잘 설명해줬네, 들을 생각은 있고?
@ㅇㅇ(210.91) 파동함수가 뭔지 알면 아무리 멀리 떨어져도 전자가 외부개입없이 존재할수 있는데 내 말 자체가 헛소리라는 것부터 양자역학을 머른 다는 소리지 - dc App
@ㅇㅇ 전자가 원자에 구속되면서 바닥상태라도, 찰나의 시간동안 아주 먼 곳에서 존재할 수 있다는게 양자역학 얘기인데. 이게 뭔소린지 이해못하면 물리를 모르는거지 - dc App
@ㅇㅇ 그걸 자유전자라 부른다고 윗댓이 친절하게 설명해줬단다.
@ㅇㅇ(210.91) 자유전자일수도 있고 아닐수도 있는데 니가 자유전자라고 확정짓는거부터 양자역학이 뭔지 모르는거임 관측전에는 중첩성이 존재한다는 개념자체를 이해못하노 ㅋㅋ 괜히 두 입자가 멀리 떨어져있어도 스핀값이 중첩되있다는 얘기가 유튜브에 널리 퍼진게 아니란다 - dc App
@ㅇㅇ(210.91) ㅅㅂ 뭔 내가 근거도 없는 얘기인 줄 알고 챗지피티랑 제미나이에 물어봤는데 가능하다고 하는데 니가 걔보다 지식 많노? - dc App
@ㅇㅇ(210.91) 그리고 내가 전자가 원자에 구속되면서 바닥상태라고 전제를 깔았는데도, 이것 자체를 자유전자라고 말하면 뭐 알고있는게 머임? 시발 내 말 자체가 오류라던가 맞던가 둘 중 하나지 이것 자체를 자유전자라고 말하네 ㅋㅋ - dc App
@ㅇㅇ 잘 아네
'불확정성 원리로 전자가 원자핵으로부터 태양과 지구사이의 거리만큼 벗어났다고 하자.' 요거 원자상태면 이미 관측되고 있는 상태라서 불가능 한 거 아니에요?
관측되면 다시 원자에게로 돌아가던지, 그상태로 자유전자가 되던지, 다르게 되던지 궁금해서 물어봤다고 글 마지막에 썻잖아 왜 나한테 되묻냐? - dc App
어 제 말은 원자상태면 이미 관측이 지속되는 중이라 '전자가 원자핵으로부터 태양과 지구사이의 거리만큼 벗어난다' 라는 가정이 이미 불가능한 가정이 아닌가 해서요...
@ㅇㅇ(222.97) 나도 잘 몰라 그니까 물어보지 - dc App
그도 아니라면 '아주 낮은 가능성' 은 '아주 긴(무한대에 가까운) 시간에 한 번 일어 날 가능성' 이므로 원자가 자연분해되는 과정이 그렇게 설명됐다 정도로 볼 수도 있으려나요?
@ㅇㅇ(222.97) 다만 그 이전에 상호작용으로 분해될 가능성이 압도적으로 높기 떄문에 관찰이 안 되는 것이고요
자유 전자 vs. 돌아옴: 네 생각처럼, 보통 자유 전자는 외부 에너지(예: 빛이나 열)를 받아 0 eV로 탈출(이온화)해. 하지만 터널링으로는 외부 에너지 없이도 가능(자발적 이온화, auto-ionization). 만약 그 먼 곳에 "도착"하면: 자유로워짐: 원자핵의 영향이 거의 0이 돼서 자유 전자가 돼. 이전 대화에서 말한 결잃음(decoherence)이 일어나 얽힘이 깨지면서 원자와 "연결 끊김". 돌아올 수 있나? 확률적으로 가능하지만, 우주처럼 희박한 환경에서 재결합(recombination)으로 돌아올 수 있어. 빛(광자)을 방출하며 에너지를 잃고 바닥 상태로 떨어져. 하지만 태양-지구 거리만큼 멀면 돌아올 확률도 거의 0
@ㅇㅇ(222.97) 그래 고맙다 - dc App
가장 큰 오해: "-13.6 eV가 '힘을 안 받는' 안정 상태라서 멀리 가도 그대로 유지될 거야" 원문: "얘가 힘을 받지도 않아서 바닥상태인 -13.6ev인데" 실제: -13.6 eV는 전자가 양성자에 강하게 끌려 붙잡혀 있는 상태의 에너지예요. 에너지 0 eV = 무한히 먼 곳(힘 거의 0, 자유 전자 상태) -13.6 eV = 가장 깊은 "에너지 골짜기" (인력이 세서 탈출하려면 +13.6 eV 필요 = 이온화 에너지) → 바닥 상태는 "힘을 가장 세게 받는" 안정 상태예요. 멀리 가면 오히려 힘이 약해져서 에너지가 0에 가까워지고, 그건 더 이상 바닥 상태가 아니에요. 이 오해 때문에 "멀리 가도 -13.6 eV 그대로 안정할 텐데?"라는 생각이 들었어요. 하지만 에너지 값 자체가 거리에 따라
@ㅇㅇ 두 번째 오해: "1s 오비탈이 어디에나 퍼져 있으니까 극단적으로 멀리(태양-지구 거리)도 '바닥 상태'의 일부야" 원문: "1s오비탈 어디에나 있다면 모두 동일한 바닥상태로 총에너지가 -13.6ev로 동일한거고." 실제: 맞아요, 1s 파동함수 ψ(r) = (1/√π a₀³) e^{-r/a₀} 는 r → ∞로 갈수록 exponentially decay하지만 0이 되진 않아요. 그래서 이론적으로 태양-지구 거리(1.5억 km)에서도 아주아주 작은 확률 밀도가 존재해요.하지만: 그 확률은 e^{-(엄청난 수)} 수준 (예: e^{-10^10} 같은 극단적 숫자)이라 우주 나이 동안 일어날 확률이 거의 0에 가까워요. 중요한 건: 그 위치에서 발견되더라도 에너지는 여전히 -13.6 eV가 아니에요. → 바닥
@ㅇㅇ 세 번째 오해: "멀리 벗어나면 '들뜨지 않고 안정'인데, 왜 자유 전자가 되는지?" 원문: "들뜨지 않고 안정상태인데. 확률상으로 매우 낮아서, 무언가의 힘으로 돌아와야하는건지. 아니면 자유로워지는건지." 실제: 터널링으로 멀리 가는 건 외부 에너지 없이도 이론적으로 가능하지만 (자발적 이온화), 그 순간: 양성자의 인력이 거의 0 → 구속 에너지(binding energy)가 사라짐 → 자유 전자 상태 (에너지 ≈ 0 eV). 현실 우주에서는 그 전에 미세한 상호작용(광자 충돌, 배경 복사 등)이 "관측" 역할을 해서 파동함수가 붕괴 → 대부분 이온화돼 버려요. → "돌아와야 한다"는 건 맞아요. 하지만 돌아오는 건 재결합 과정(광자 방출하며 에너지 잃음)이고, 자연적으로는 거의 안 일어나요. 확률이
@ㅇㅇ 나도 잘 몰라서 찾아보다 궁금해졌는데 이렇다고 해. 암튼 재밌었어
@ㅇㅇ(222.97) 내가 첫번째에서 헷갈리는게전자가 결국 원자핵의 인력을 받아 바닥상태에서 존재하고 이게 제일 안정적인 상태잖아.근데 빛이든 다른 에너지를 받아 들뜬 상태가 되면 총에너지가 -13.6ev보다 커질텐데그럼 에너지가 증가한게 아닌가?원자핵으로부터 멀어져 인력이 약해진거지 전자 자체의 에너지는 증가한게 아님?그상태로 만약 전자가 다시 벗어났다해도 얘가 에너지가 많은 불안정상태여서 다른 원자에 결합되거나 할거 같은데결합상태가 아닌 이온화된게 더 불안정해서 안정적으로 변할거 같은데멀리떨어지면 오히려 힘이 약해져 에너지가 떨어진다는건 뭔가 틀린 말같음 - dc App
@ㅇㅇ 모든 에너지의 총합인 총에너지가 떨어지는걸 에너지가 떨어진다고 말한거 - dc App
@ㅇㅇ "에너지가 떨어진다"가 아니라 "구속 에너지(binding energy)가 사라진다" 또는 "총 에너지가 상승한다"가 정확한 표현이에요.
@ㅇㅇ ai한테 질문할 때 '비판적으로' 혹은 '오해를 잡아줘' 등의 단어를 넣으면 좀 더 정확해짐. 특히 무료버전 제미나이는 쓰지마셈 얘는 비판적으로 해달라 해도 맨날 알랑방귀 뀜.
@ㅇㅇ(222.97) 그래 수고해라 - dc App
@ㅇㅇ 님이 제시한 환경에서 재결합에 대한 궁금증이 따로 생겨서 더 조사해봤는데, 이온화된 양성자와 전자 사이의 거리가 무한히 멀어도 쿨롱인력에 의해 재결합 될 확률이 급격히 증가하며, 이는 무한한 거리로 인해 엄청난 시간이 필요하지만 장기적으로 재결합 하는 방향으로 진화할 가능성이 있다고 하네. AI의견이라 확실하진 않긴 한데 직관적으로는 맞는 거 같음.
@ㅇㅇ(222.97) 원래 원자 말고도 다른 이온화된 원자들이 주위에 무한히 많을텐데. 원래 전자로 다시 돌아오는게 확률상 더 높은건가? - dc App
@ㅇㅇ 해당 원자와 전자만 존재하는 고립계에 한해서 말한거? - dc App
@ㅇㅇ ㅇㅇ 님이 말한 고립계에서 어떻게 작용할까 궁금증이 들었음. 거리가 무한히 떨어져있을 때 쿨롱인력에 의해 불안정한 자유전자가 이온화된 양성자 근처에서 등장할 확률이 증가하는가에 대해 궁금했음
@ㅇㅇ(222.97) 내가 양자 터널링을 이해를 못한건지. 파동함수에 따라 원자로부터 상당히 먼 곳으로 전자가 벗어났을 가능성은 0에 수렴하지만 존재하는건 대략 맞는거 같은데. 그렇지만 전자의 속도는 유한하고, 전자는 이동하는 것이지 순간이동을 하는 것이 아닌데. 이확률이 왜 존재하는건지, 단순히 수학적계산의 결과인지 헷갈리네 - dc App
@ㅇㅇ(222.97) 수소원자의 전자의 위치를 꽤 정확하게 (델타함수 수준) 측정하는 실험을 해본다고 하면, 불확정성의 원리에 의해 측정된 이후의 붕괴된 파동함수는 속박 상태에서 벗어날 가능성이 높다고 해. 특히 완전히 델타에 가까운 위치를 측정할수록 에너지의 기댓값은 무한으로 올라가고 매우 넓은 분포를 가짐. 그 에너지의 원천은 측정 과정에서 주입됨
@물갤러2(175.213) 델타가 뭔지 간략하게라도 알려줘봐 특정 임계값을 델타라 표현한거? - dc App
@ㅇㅇ 내가 아까 말한게 입자의 파동성 측면을 생각안했네 전자가 해당위치에 존재한다기보단, 해당 위치에 있을 확률이 있다고 보는게 좀더 맞는말인데. 그래서 전자가 유한한 속도를 가졌더라고, 아주 먼곳으로 이동해서 그 지점에 있기보다는. 전자가 단순히 매우 떨어진 곳에 나타날 확률이 있다고 보는게 더 적절한거 같네 - dc App
@ㅇㅇ 전자가 바닥 상태에서 무한대에 가깝게 이동했다는 전제는 좀 틀린 말 같네 다시 생각해보니. 전자 관측당하는 순간 어디로 이동했는지 확인은 불가능하고. 원자에 속한 전자가 무한대에 있을 확률이 존재한다고 보는게 더 적절하다고 생각되네 바닥상태에 있던게 무한대로 갈 수 있을지는 몰라도 이걸 알기위해서는 관측이 필요한데. 알파선 방출마냥 입자의 원래 움직임까지 동시에 파악할 수도 없으니 - dc App
@ㅇㅇ 파동함수가 실공간에서 불확정성이 전혀 없는 상태야, 위치를 완볃하게 측정한 상태가 되면 그 파동함수는 델타함수로 붕괴되고, 보통 델타함수인 케이스가 되면 수소원자의 속박상태 및 자유전자 상태 전부와 중첩되있는 상태가 돼
@물갤러3(223.39) 내가 델타함수는 첨들어봐서 뭔얘긴지는 잘 모르겠네 찾아보니 디렉델타함수라고 나오긴하네 - dc App
@ㅇㅇ 만약 태양급으로 먼 거리에서 측정한다면 그 델타는 측정 이후에 속박상태 파동함수의 component가 거의 없기 때문에 거의 확정적으로 자유전자가 됨. 하지만 매우 가까운 거리에서 측정한다면 그 주변에서 속박된 오비탈의 파동함수와 중첩도가 커서 이후에 다시 속박되겠지
@ㅇㅇ 그러니까 함수그래프는 원래 곡선을 그리잖아? 근데 특정 정의역에서 치역과 평행하게 치솟고(무한대) 나머지는 정의역에 들러붙은(0) 형태가 되는거. 난 이렇게 이해하고 있어
@물갤러3(223.39) Component가 거의 없는 이유는 위에서 말했듯 속박된 전자는 확률밀도가 지수함수적인 tail을 가짐 일반적으로
@ㅇㅇ(222.97) 그러면 관측을 할 경우에 한해 전자가 더이상 파동함수를 따르는게 아니라 델타함수 형태로 가서 양 극단은 0인 값. 사각파처럼된다는거네? 델타함수도 파동함수처럼 y값이 존재할 확률을 나타내는 분포도인거고? - dc App
@물갤러3(223.39) 너가 말한 파동함수의 컴포넌트는 또 뭐임? - dc App
@물갤러3(223.39) 너 말 이해하려면 선형대수 관점, 힐베르트 공간이란거 배워야 알겠다. 이거 알게되면 양자역학의 본질을 더 잘 알겠네 - dc App
@ㅇㅇ 선형대수 용어로 설명자면 측정 전 파동함수는 [1, 0, 0, ....] 같은 상태고, 측정 이후에는 [c1, c2, ....]가 됨. 여기서 컴포넌트가 확률밀도임. 즉 측정 이후에 전자가 어떤 오비탈이 될지, 자유전자가 될지 등등은 확률적인 사건이 됨. 그 근본적인 이유가 불확정성의 원리임
@물갤러2(175.213) 님 말은 해당 고립환경에서 자유전자를 실험자가 '관측' 할 경우 관측 위치에 따라 재결합의 확률이 기하급수로 높아진다는 걸 말씀하시고 싶으신 건가요? 제가 과학지식이 모자라서 그런지, 말씀하시는 현상 자체는 이해하는데 성공했는데 어떤 말에 대한 대답인지 무얼 의도하신 건지 파악을 못하겠어요 ㅠㅠ
@ㅇㅇ(222.97) 관측 위치가 가까우면 재결합 확률이 올라가는게 맞아. 물론 애초에 확률적이고 확실하게 계산하기 전에는 모르긴 함. 그니까 태양에서 10^100번쯤 측정해서 겨우 한번 본다음 전자를 거따가 다시 놔두면 직관적으로도 다시 속박되는게 이상하긴 하자나
@물갤러5(125.138) 글쵸. 다만 그 확률 자체가 있는가와 개체의 불안전성이 무한대의 공간을 가로질러서도 서로에게 영향을 미치는가가 궁금했답니다. 답변 감사해요!
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