Re:"버추얼 포톤"을 [파인만의 QED 강의] 에서 많이 구경한듯... ^^;; [-_-;컥 수정 비주얼->버추얼]

>>[virtual photon(가상광자)] >>↑이게 QED에서 새로 알려진 개념인가요? virtual 하다는 것이 명확하게 따지는 것은 아마도 QED일 것 같네요... (이쪽 역사는 아직 파악안되서리...) 근데, 그런 특성은 원래 양자역학의 기본적인 특성이져.. (명확하게 설명은 못하겠지만 ^^; ) 전자도 virtual electron이 될 때가 있습니다. 어떤 경우냐면, 전자가 콤프턴 산란할 때 보면.... 광자랑 전자가 충돌하는 것 처럼 말하지만 사실은 아닙니다. ^^; 광자는 광전효과에서 알려진 바대로, 전자랑 1대1 반응을하며 전자에 흡수된다는 사실이 밝혀지죠...(구라? ^^;) 그렇다는 것은 콤프턴 산란에서도 다를게 없죠(글구 모든 전자 광자 반응에서도!) 또 한가지! 만약 그냥 충돌이라면, 그 상호작용이 애매해지고(광자가 상호작용하니깐 ^^;) 무엇보다도 어떤 경우는 흡수되고, 어떤 경우는 충돌하느냐 하는 모순(?) 이 생깁니다. 광전효과에서 흡수는 가시광선의 광자여서 흡수되구 콤프턴 산란은 엄청난 에너지의 x 레이의 광자이니깐, 충돌한다구요..? 그러면 좋겠지만, x 레이의 광자도 역시 광전효과를 일으킵니다. 이런 현상은 생활속의 물리이죠.. ^^; 우리 주변의 자연 방사능에는 우라늄등등의 핵분열의 부산물 중에는 x선 광자가 있죠. 그 광자가 광전효과로 주변에 있는 원자의 전자가 원자밖으로 뛰쳐 나오게끔 해여... 그래서, 광전효과가 콤프턴 산란하구 다르다고 하기는 그렇죠. 흡수된다는 것은 확실하져... 왜냐하면, 그 이후로 어디에도 없으니깐. 근데, 충돌은 확실하지 않죠... 왜냐하면, 우리가 미시세계를 직접 본것이 아니니깐... 암튼... 더 확실한 광자흡수쪽으로 찾았나 봐여... 그래서, 현재 밝혀진 바로는 항상 광자랑 전자랑 반응에서 무조건 흡수방출이어야 합니다. 왜 이렇게 길게 하냐구여? (버릇이라서리... --;) 전자가 virtual한 경우가 있다는 것을... --; 콤프턴 산란에서의 충돌은 실제로 충돌이 아니라구 했으니, x 선 광자를 흡수할꺼여여... 그리구 다시 광자를 방출할꺼구 거시세계의 우리가 보기에는 충돌처럼 보이져... 흡수하고 다시 방출하기 까지 그 사이의 상태에 있는 전자를 우리는 virtual electron이라구 합니다. 왜냐하면, 흡수방출하기 까지 걸리는 시간은 0초이기 때문이져. 우리가 그런 전자를 측정못하져... 그냥 충돌이라구 해도 되지 않느냐구여? 그러면, 모순이 생깁니다. 근사적으로는 맞겠지만 QED의 계산이 모순이 없는데, 그것은 가상전자와 같은 경우를 포함했기 때문이여여... 그런 가상 전자의 상태를 측정안된다구 무시했다면, QED는 세상에서 가장 완벽한 이론이라는 찬사를 받지 못했을 겁니다. 글구 또다른 경우에도 virtual electron인 경우가 있어여 바로 호킹이 자주 언급하는 시간의 고리(? 맞나... 암튼... 블랙홀의 사상의 지평선에서 입자-반입자 관련된 설명에서 나오는 고리) 가 바로 virtual한 입자들을 말하고 있는 겁니다. 약간 그쪽 하구는 이야기가 다른데여.. QED에서는 진공에너지를 취급안하는 걸루 알고 있습니다(이부분은 제가 틀릴 수도 있으니 확인해보길) 그러니깐, 양자요동과 같이 진공에서 생겼다가 사라지는 건없죠. 그런걸 취급하지는 않아여...(그래서, 호킹이 말하는 양자요동이나 진공에너지에 일종의 구라가 섞인 것 같아여....) 광자(실제든 가상이든)가 날아가다가 가상적으로 쌍생성 했다가 쌍소멸을 하져... 가상적으로 한다는 건 양자요동과 비슷하지만 그쪽 과는 달리 양의 에너지를 가진 실제하는 입자에서 비롯된다는 겁니다. 그래서, 진공에서는 그런 효과는 없구, 항상 실제 광자나 실제 전자에서만 쌍생성 쌍소멸이 가상적으로 나타났다 사라졌다 하죠... 암튼... 광자에서 가상적으로 쌍생성할 때두 가상전자라구 합니다. 가상이라는 개념은 암튼... 양자역학의 기본 개념이여여.. ^^; >>고전전자기학 설명할 때도, 전기장이 퍼지는 속도가 c라고 하던디..-_-; >>(그것과 관련? ... 아님 책내용이 불확실한 것일수도..;;) 그럴 겁니다. 전기장은 가상광자의 양자역학적 파동함수의 미분(^^;) 이니깐여... 근데, 고전전자기학을 할때 마다 아주 가끔식 깜짝깜작 놀라는데여 양자역학적 효과 같은 것이 보인다는 거죠... 그 중하나가 가우스법칙인데여... 플럭스라는 개념은 전하라는 소스에서 먼가가 흘러 나오고 있고, 그것의 단위면적당 통과하는 양은 일정해서, 오직 소스에서만 흘러나오는 먼가라고 확신할 수 있죠. (고전전자기학에서는 그냥 실제하지는 않지만 수학적으로는 그럴싸 하다구 해서 플럭스라고 부르죠...) 여기서 일정하다는 뜻은 쉬운 예로 강물흐름에 비유할 수 있죠. 상류에서 시간당 흘러가는 양이랑 하류에서 시간당 흘러가는 양이랑 차이가 있다면 그건 두 측정 지점 사이에 또 다른 상류(원천)가 있다는 것을 뜻하고 만약 일정하다면, 전혀 다른 원천은 없다는 것이죠.. 그래서, 전자의 경우도 마찬가지 전자에서 전기장의 방향으로 전기장의 세기만큼의 세기로 먼가가(실제할 필요는 없음) 흘러가고 있다고 생각하져... 전자를 둘러싸는 가상의 구면적을 통과한다구 했을때 그런 구가 반지름이 다른 두개가 있다면, 두 구를 통과하는 양이 중간에 빠지거나 보태어지지 않는다면 일정할꺼구 다르다면, 그 원천을 또 다른 전하가 있기 때문이라구 판단할 수 있다는 거죠.. 근데, 이 플럭스라는 흐름을 이루는 것이 가상의 광자가 아닐까 하는 의구심이 들어여...(물론 QED로 증명한 것은 아니지만 ^^;) 나중에, QED로 증명을 시도해볼 생각입니다. >>그런데 가상광자와 진짜광자의 차이점은 뭐죠? 물리적 특성은 같나요? 이론적으로는 전혀 차이가 없어요... 흡수되는 순간과 방출하는 순간을 따지는 것이 QED에서 중요한 일인데 그게 가상이랑 진짜랑 전혀 차이가 없다는 것입니다. 그래서(?) 파인먼 다이어그램의 규칙만 안다면, QED에 대한 이해가 부족해도 전자와 전자가 충돌하는 계산을 누구나 할 수 있습니다. 그래서, 전자-양전자가 쌍소멸하여, 광자 두개로 변환되는 거랑 전자가 콤프턴 산란처럼 광자를 흡수했다가 방출하는 거랑 계산은 정확하게 일치해여 암튼.. 가상이라는 것을 대충구별한다면, 계산과정에는 있는데, 그것이 고전적으로 나타나기 일어나기 힘든 현상이면, 가상의 상태라구 보면 되겠죠... 전자-양전자의 쌍소멸에서 절대 광자가 한개만 나올 수가 없는데 (운동량 보전법칙에 위배되서 그래여) 계산과정에는 그런 경우가 있어여... 이때가 가상광자인 경우죠. >>움..혹시... >>가상광자가 부딪힘으로 인해서(?) 전하를 띤 입자의 운동량이 변하 >>는 것이 아닐런지....-_-a (추측입니다.) 그건 아닙니다. 운동량이 변하는 경우는 항상 전자가 광자를 흡수한 경우여여... 정전기장의 경우는 가상광자가 날아다니는데(?) 정전기력을 받아 움직이는 경우는 바로 이 가상광자가 실어다 주는 운동량을 흡수한 결과 인거죠..(그래서 양자역학에는 힘이란 없어여) "부딪힌다"는 것은 상호작용(힘과 같은)을 한다는 뜻이고 광자가 상호작용의 매개체 이니 광자가 전자에 부딪힌다는 표현은 무의미(넌센스)합니다. 그래서, 실제로 상호작용을 안하면, 입자끼리 그냥 스쳐지나가기도 합니다. 대표적인 경우가 바로 뉴트리노이죠. 뉴트니로는 항상 약한 상호작용으로만 반응하는데, 이 약한 상호작용이 늘 일어나지 않구, 가끔 일어나기 때문에 태양에서 대량의 뉴트니로가 날아와도 대부분 지구를 통과해서 우주저편으로 날아 갑니다. 뉴트리노 연구하는 과학자들의 농담이 있죠.. "우리는 태양을 보러 땅속으로 들어간다..." 밤에 땅을 쳐다 보면, 태양을 향하고 있고, 그 방향으로 뚫고 지나오는 뉴트니로는 태양의 것일 확률이 높고 밤하늘에서 오는 것은 우주에서 날아오는 것일 확률이 높죠... ^^; --------------------- [원본 메세지] --------------------- ㅎㅎ;;; 그럼 [virtual photon(가상광자)] ↑이게 QED에서 새로 알려진 개념인가요? 고전전자기학 설명할 때도, 전기장이 퍼지는 속도가 c라고 하던디..-_-; (그것과 관련? ... 아님 책내용이 불확실한 것일수도..;;) 그런데 가상광자와 진짜광자의 차이점은 뭐죠? 물리적 특성은 같나요? 움..혹시... 가상광자가 부딪힘으로 인해서(?) 전하를 띤 입자의 운동량이 변하는 것이 아닐런지....-_-a (추측입니다.) p.s. virtual 을 visual 이라고 쓰다뉘.... 난 영어가 안되...~~ -0-; --------------------- [원본 메세지] --------------------- >>1.전기장을 형성할 때, 방출되는 광자. >>2.전기장이 변할 때(-전하가 힘을받아 가속운동할때), 방출되는 광자. 같은 점과 다른 점이 있죠... 같은 점은 둘다 광자라는 것이죠.. ^^; 농담은 아니구요.. 이론에서 미치는 효과는 같습니다. 다른점은 1번의 경우를 virtual photon이라구 하고 2번의 경우를 real photon이라구 합니다. 단어가 다르냐구요? ^^; 그런 건 아니구요... real photon의 행동은 어느정도 고전적으로 생각해도 별 차이가 없을 정도이지만 virtual photon은 고전적으로는 도저히 이해가 되지 않고, 또한 직접 측정은 불가능한 걸로 알고 있습니다. 보통의 경우, 1번과 2번의 전기장은 같이 있다구 봐야 합니다. 전하가 가속운동을 해도 정전기장형태의 전기장은 여전히 존재하구 추가적으로 가속에 의한 전기장(전자기파, 진동하는)이 발생합니다. >>근데 맥스웰이론의 전자기파와 QED의 광자의 개념이 다른 건가요? >>(가속운동을 하는 전하가 QED에서는 광자를 방출안한다던지... 보어 >>의 궤도이론처럼..^^; 그러면 위의 내용이 틀려질수도 있겠네요..-_-;) 맥수웰이론과 QED는 다릅니다. 그 차이점은 매수웰 방정식의 해를 양자화 한 것이 QED이죠.. ^^; 그리고, QED에서는 광자를 방출 안 하는 경우는 절대 없습니다. virtual photon의 형태로 라도 무조건 방출했다가 흡수 합니다 (이 효과 때문에 재규격화라는 문제가 발생합니다) 보어의 궤도이론은 우선은 틀린 거니깐 그대로 적용해보면 안되구요.. 따라서, 원운동과 같은 정형화된 가속운동은 없죠. 분포의 평균이 원궤도와 일치한다는 것 뿐이죠.. 따라서, 가속운동을 한다고는 단정지을 수도 없고 아니라고도 할 수없고... --; 고전적으로는 가속하니 안하니를 명확하게 얘기할 수 있지만 양자역학에서는 그럴 수가 없죠... 왜냐하면, 가속도라는 것은 혹은 힘이라는 것은 시간당 운동량의 변화량인데, 수소원자의 한 에너지 상태에 있다면, 에너지와 운동량도 불확정성 관계가 생겨, 에너지를 명확하게 알면 운동량은 명확하게 단정지을 수 없게 되어 위치를 따질 때처럼, 불확정성도가 생기게 됩니다. 그래서 시간에 따른 운동량의 변화를 말할 수 가 없죠. 암튼... 보어의 모델은 틀린 거라서, 그걸로 생각을 확장해 보는 것은 별루입니다. 보어의 모델가지고 더 깊이 따지는 것이 별루라는 거죠... 그건 그렇고, 수소원자에서 전자가 광자를 방출하는 것은 가속운동의 결과는 아닙니다(가속도를 말할 수 없어서가 아니라) 광자의 방출은 광자들이 전자를 찝쩍 대서 (그러니깐, 광자들이 전자에게 툭툭 쥐박으며, 야 뱉어!라구 그래서... --;) 전자가 광자를 방출하고, 에너지 레벨이 하나 떨어집니다. 물론 그 반대도 가능해여.. (야 삼켜 라구... --;) 대표적인 경우가 레이저죠... 레이저는 레이저 발진 장치 내부 속에서 레이저의 진동수와 동일한 실제 광자들이 돌아 다니면서, 원자들의 전자를 찍접 대서, 방출하도록 합니다. 이걸 유동방출이라구 해여.. 반면, 수소원자의 선스펙트럼을 잘 보면, 스펙트럼이 어느 정도 폭을 가지고 있를 자연선폭이라구 하는데 이것은 가상광자들이 찍접대서 생긴 효과여여.. 즉, 전자가 광자를 방출할 때 미묘하게 차이나는 진동수의 광자를 방출하죠... 이걸 자발 방출이라구 합니다. 암튼... 고전물리에서는 가속운동으로 인해서 전자기파가 방출하지만 QED로 보면, 그것이 아니라, 다른 광자들의 찍접대는 효과에 의해 전자가 광자를 방출한다는 것입니다. 가속운동의 경우는 QED에서 보면, 실제광자로 방출되는 거에 대응된다고 할 수 있겠죠. 한가지더.. ^^;(넘 많이 적는당... ) 교류전류(이것도 가속운동이죠)에 의한 전자기파발생은 바로 안테나 송신입니다. 교류의 진동수와 전자기파의 진동수랑 일치하죠... 반면, 등가속도 운동의 경우 전자 어떤 특정한 진동 형태를 띠지도 않지만, 역시 전자기파를 방출하져? 이경우는 좀 이상해집니다. 어떤 전자기파가 나올지... --; 임의의 진동수가 다 가능할 꺼라고 할 수 밖에 ^^; 그래서, 여기에 전자의 운동을 방출가능한 전자기파의 진동수의 퓨리에 함수들로 구성합니다. 즉, 푸리에 변환으로 이 전자의 운동을 기술 할 수 있다는 거죠... 푸리에변환하면, 행렬과 동일한 직교성이 성립합니다. 그래서, 하이젠베르그는 이 고전적인 물리의 결과(푸리에변환하면 된다는...) 에서, 양자역학의 시초인 행렬역학으로 발전시키죠... 그 결과 QED가 탄생하게 되고... 가속운동이 전자기파의 방출과 바로 연결된다고 하면 안되겠죠... ^^; (좀 구라가 섞였습니다... --;) --------------------- [원본 메세지] --------------------- 올만에 물리 질문입니다...^^;;; (요즘에 선형대수학 이란 게 호기심이 가서..;; 겁도 없이 덤볐다가 강적을 만나서 대치상태죠... -> ∇,F 등등.. -_-a) QED에서는 전하를 가진 입자끼리의 전기력을... 광자의 주고받음으로 설명하던데여.. 그러믄...;;; 고전전자기학에서는 "전하가 가속운동"을 하면 전자기파가 방출된다. 라고 하는데... 전하가 가속운동을 하면 광자가 방출된다. 로 고쳐도 되겠죠?(안되남...? -_-a 어쨋튼 전자기파가 방출되면 엄청나게 많은 광자가 방출되는 거랑 같은 거니까여..^^;) 그럼 여기서 두 광자의 차이점이 있나요? 움... 예를 들자면... 어떠한 전기장을 형성하는 +전하가 있는데... 그 전기장에 -전하가 있다구 치면요... 그 음전하는 +전하에게 끌려오겠죠? (전기장벡터의 반대로) 그렇게 되면... 1.전기장을 형성할 때, 방출되는 광자. 2.전기장이 변할 때(-전하가 힘을받아 가속운동할때), 방출되는 광자. 두가지가 다른 것이냐.. 하는 것입니다..^^;;; 근데 맥스웰이론의 전자기파와 QED의 광자의 개념이 다른 건가요? (가속운동을 하는 전하가 QED에서는 광자를 방출안한다던지... 보어의 궤도이론처럼..^^; 그러면 위의 내용이 틀려질수도 있겠네요..-_-;)