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20세기 초, 양자역학(Quantum Mechanics)은 물리학의 패러다임을 완전히 바꿔놓았다. 전통적인 뉴턴 역학과는 달리 양자역학은 입자들이 중첩(Superposition) 상태로 존재하고 관측되기 전까지 특정한 상태를 갖지 않는다는 개념을 도입했다. 하지만 이러한 개념은 직관적으로 이해하기 어렵다. 이를 명확히 하기 위해 1935년 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger)는 "슈뢰딩거의 고양이"라는 사고 실험을 고안했다. 이 실험은 양자역학의 이상한 특성을 극적으로 보여주며 물리학뿐만 아니라 철학적 논쟁까지 촉발시켰다.이 글에서는 슈뢰딩거의 고양이 사고 실험을 통해 양자역학의 핵심 개념인 중첩(Superposition)과 파동 함수 붕괴(Wave Function Co..

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빛은 파동일까, 입자일까? 뉴턴과 호이겐스의 논쟁부터 이중 슬릿 실험, 광전 효과까지—빛의 이중성이 어떻게 입증되었고, 양자역학과 현대 기술에 어떤 영향을 주었는지 알기 쉽게 설명합니다.빛의 본질을 둘러싼 탐구는 오랜 과학적 논쟁의 중심에 있었다. 고대 철학자들은 빛을 입자나 파동으로 해석하려 했으며 17세기에는 뉴턴이 입자설, 호이겐스가 파동설을 제시하며 논쟁이 심화되었다. 뉴턴은 빛이 미세한 입자로 구성되어 있으며 반사와 굴절을 입자의 운동 법칙으로 설명할 수 있다고 보았다. 반면 호이겐스는 빛이 파동이며 매질을 통해 전파된다고 주장했다. 19세기 들어 토머스 영의 이중 슬릿 실험은 빛이 간섭 무늬를 형성하는 것을 확인하며 빛의 파동성을 강하게 뒷받침하는 증거가 되었다. 그러나 20세기 아인슈타인의 ..

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초전도체 기반 자기부상열차는 마찰 없이 고속 이동이 가능한 미래 교통수단입니다. 마이스너 효과, LSM 추진 원리부터 상하이·일본 자기부상열차 사례까지 자세히 알아봅니다.초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 사라지고, 자기장을 밀어내는 마이스너 효과를 나타내는 물질이다. 이와 같은 특성을 활용하여 개발된 자기부상열차(Maglev, Magnetic Levitation)는 기존의 철도 시스템과 달리 궤도와의 물리적 접촉 없이 부상하여 이동하는 혁신적인 교통수단이다. 본 글에서는 초전도체 기반 자기부상열차의 원리부터 미래 전망에 대해 다룬다. 1. 자기부상열차는 어떤 원리로 떠서 달릴까?1.1 초전도체가 자기장을 밀어내면 왜 떠오를까?초전도체는 임계 온도 이하에서 외부 자기장을 밀어내는 마이스너 효과(..

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존 바딘은 노벨 물리학상을 두 번 수상한 유일한 인물로, 트랜지스터 발명과 BCS 이론을 통해 현대 전자공학과 초전도체 물리학의 기초를 세웠습니다. 그의 생애와 과학적 유산을 정리합니다.과학 역사상 노벨 물리학상을 두 번 수상한 유일한 인물이 있다. 바로 존 바딘(John Bardeen, 1908~1991)이다. 그는 현대 전자공학과 초전도체 물리학의 두 가지 핵심 분야에서 혁신적인 업적을 남겼다. 첫 번째 노벨상은 트랜지스터(transistor) 발명으로, 두 번째는 BCS 이론(Bardeen-Cooper-Schrieffer Theory)을 통해 초전도체 현상을 설명한 공로로 받았다. 트랜지스터는 현대 컴퓨터와 스마트폰을 가능하게 만든 핵심 기술이며 BCS 이론은 초전도체가 어떻게 전기 저항 없이 전류..

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초전도체가 자석을 공중에 띄우는 이유, 마이스너 효과의 원리와 이론을 쉽게 해설하고 자기부상열차 등 첨단 응용 기술까지 살펴봅니다.자석이 공중에 떠 있는 모습을 보면 마법처럼 느껴질 수도 있지만, 이는 실제로 초전도체(Superconductor)의 특성 중 하나인 마이스너 효과(Meissner Effect) 덕분에 가능하다. 초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라질 뿐만 아니라, 외부 자기장을 내부로부터 완전히 배척하는 성질을 가진다. 이로 인해 초전도체 위에 놓인 자석이 공중에 떠오르는 현상이 발생하며, 이는 공중 부양 기술과 자기부상열차(Maglev Train)와 같은 미래 기술의 핵심 원리로 활용되고 있다. 이 독특한 물리 현상은 1933년, 발터 마이스너(Walther Meissn..

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초전도체란 무엇인지, 쿠퍼쌍과 BCS 이론을 통해 초전도 현상이 발생하는 원리를 쉽게 이해하고, 고온 초전도체 연구까지 살펴봅니다.초전도 현상은 특정한 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지는 현상으로 1911년 네덜란드 물리학자 헤이커 카메를링 오너스(Heike Kamerlingh Onnes)에 의해 처음 발견되었다. 이후 과학자들은 이 현상의 근본적인 원리를 이해하기 위해 연구를 진행하였으며 1957년 존 바딘(John Bardeen), 리언 쿠퍼(Leon Cooper), 존 슈리퍼(John Schrieffer)가 제안한 BCS 이론이 등장하면서 초전도 현상의 미시적 메커니즘이 밝혀졌다. BCS 이론의 핵심 개념인 쿠퍼쌍(Cooper Pair) 은 초전도체에서 전자들이 어떻게 저항 없이 흐를 수 있..