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새 자연철학 세미나 20회 – 통계역학 3 : 종합 토론

2022년 6월 9일 8:30 오후 – 10:30 오후 KST


새 자연철학 세미나는 ⟪장회익의 자연철학 강의⟫를 함께 읽고 그 요체를 이해하고 논의하기 위한 장입니다. 2019년 11월부터 2021년 9월초까지 공부했던 자연철학 세미나에 이어 2기 세미나인 새 자연철학 세미나는 2021년 9월 중순부터 시작하였습니다. 2022년 연말까지 진행할 자세한 세미나 계획과 운영 방식은 새 자연철학 세미나 보완 계획을 참고해주시기 바랍니다.


[새 자연철학 세미나 20회]

때 : 2022년 6월 9일 목요일 오후 8시 30분 ~ 10시 30분

주제 : 통계역학 3 – 통계역학에 대한 종합적인 질의, 응답, 토론

발제 : 자유 토론

이 날 논의하는 자료들

  • ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 제5장 “소를 길들이다 – 통계역학”
  • 장회익(2014). “제4장 열역학의 법칙과 자유에너지”. ⟪생명을 어떻게 이해할까? – 생명의 바른 모습, 물리학의 눈으로 보다⟫. 한울 아카데미.
  • 김정구 교수님 통계역학 부분 발제 화면 자료 (5월 11일 자료, 5월 26일 자료)
    • (새 자연철학 세미나 참석하시는 분들 내려받으실 수 있습니다. 자주 쓰시는 이메일로 권한 설정이 안 되어 있는 분들께서는 greenacademy.kr@gmail.com으로 말씀 주세요.)
  • 대담영상 및 녹취록 <장회익의 자연철학 이야기> 6-1. 통계역학(1) : 엔트로피, 미시상태와 거시상태
    • (https://greenacademy.re.kr/archives/13584)
  • 대담영상 및 녹취록 <장회익의 자연철학 이야기> 6-2. 통계역학(2) : 자유에너지와 거시상태 변화의 원리
    • (https://greenacademy.re.kr/archives/13698)
  • 대담영상 및 녹취록 <장회익의 자연철학 이야기> 6-3. 통계역학(3) : 통계역학의 활용
    • (https://greenacademy.re.kr/archives13803)
  • 대담영상 및 녹취록 <장회익의 자연철학 이야기> 6-4. 통계역학 Q&A(1) : 에너지, 온도, 엔트로피, 자유에너지 등에 대한 질문
    • (https://greenacademy.re.kr/archives/7106)
  • 대담영상 및 녹취록 <장회익의 자연철학 이야기> 6-5. 통계역학 Q&A(2) : ‘엔트로피는 에너지의 함수’에 대한 질문
    • (https://greenacademy.re.kr/archives/10416)
  • 대담영상 <장회익의 자연철학 이야기> 6 통계역학편의 강의 화면 자료
    • (새 자연철학 세미나 참여하는 분 연락처에 이메일 등록된 분들만 보실 수 있게 링크가 설정되어 있습니다. 자료를 보실 수 없는 분들은 greenacademy.kr@gmail.com 으로 말씀주세요.)

참고할 수 있는 자연철학 세미나 게시판의 글들

  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “엔트로피는 내부에너지, 부피, 분자 수의 함수”
  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “열역학, 기체분자운동론, 통계역학의 짧은 소개”
  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “열, 일, 내부에너지, 온도, 엔트로피, 자유에너지”
  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “미시상태와 거시상태”
  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “시지프스님의 질문 1에 대한 하나의 대답”
  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “시지프스님의 질문 2에 대한 하나의 대답”
  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “엔트로피 최대 원리와 열평형 요건의 유도”
  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “정준분포(바른틀 분포)의 간략한 유도”
  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “상 전이와 란다우 평균마당 이론”
  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “온도란 무엇일까?”
  • 자연철학 세미나 게시판 자연사랑님 글 “온도가 평균운동에너지라는 말의 의미”

5월 11일과 26일 두 차례에 걸쳐서 김정구 교수님의 인도를 따라서 통계역학에 대해 생각을 해보았습니다. 6월 9일 세미나 시간에는 추가 발제 없이 묻고 답하고 토론하는 시간을 넉넉하게 갖기로 했습니다. 6월 9일 세미나 시간 전까지 통계역학에 대한 질문글을 잘 정리해서 자연철학 세미나 게시판에 올려주세요. 원래 우리 세미나 하던 방식대로 질문들을 하나하나 놓고 이야기를 나누도록 하겠습니다.

모임 공간 : 온라인 회의 앱 Zoom (문제가 해결되어 기존 공간에서 계속 모임을 하겠습니다.)

– https://snu-ac-kr.zoom.us/j/91276414592
– Zoom 회의 ID: 912 7641 4592
– Zoom 회의 비밀 번호: 우주의 역사 ***억년에 숫자 0을 다섯 개 더한 여덟 자리 숫자 (***00000) (⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 299쪽 마지막 줄 참조)

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<양자역학을 어떻게 이해할까?> 19쪽에 언급된 "추가적 관측을 겹실틈 바로 뒤에서가 아니라 식별 스크린 바로 앞에서 수행하는 실험"을 더 정교하게 할 수도 있겠지만, 제 의견에는 이미 기존의 겹실틈 실험 특히 위에 인용한 Bach et al. (2013)에서 어느 정도는 이미 한 셈이라고 생각합니다. 왜냐하면 실험의 에너지 규모를 조절하여 방출되는 전자가 하나씩 나올 수 있도록 한 것이라서, 스크린 바로 앞에서 전자의 위치를 관측한 것과 비슷한 효과가 있기 때문입니다. 아마 이 아이디어를 적용한다면, 실제로 스크린 바로 앞에서 아주 약하게 전자의 위치를 관측하는 실험을 해 볼 수 있을 것입니다. 첨부한 그림은 Bach et al. (2013) 실험의 보충자료에 있는 실험세팅입니다.
2025.05.15
"겹실틈 실험의 실제 실험과 올바른 해석"(https://bit.ly/3ZeRBNv)에 인용한 Bach et al. (2013)의 실험은 겹실틈을 만든 뒤 가림막을 만들어 이동시킵니다. 그렇게 함으로써 두 실틈에 대해 (1) 둘 다 닫힌 경우 (2) 첫 번째 실틈만 열린 경우 (3) 두 실틈 모두 열린 경우 (4) 두 번째 실틈만 열린 경우 (5) 다시 두 실틈 모두 닫힌 경우에 차례로 스크린에 찍히는 점들의 분포를 보여줍니다. Bach, R. et al. (2013) Controlled double-slit electron diffraction. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/15/3/033018 "In 1965, Richard Feynman presented a thought experiment to show these features. Here we demonstrate the full realization of his famous thought experiment. By placing a movable mask in front of a double-slit to control the transmission through the individual slits, probability distributions for single- and double-slit arrangements were observed. Also, by recording single electron detection events diffracting through a double-slit, a diffraction pattern was built up from individual events." 리처드 파인만이 1965년에 이 이야기를 할 때만 해도 그냥 사고실험이었지만, 이제는 직접 실험해서 확인할 수 있는 시대가 되었습니다. 위에 인용한 실험도 발표된 지 벌써 12년이 지났습니다.
2025.05.15
불편을 드려서 죄송해요. 최근 정비에 들어가서 짬짬이 홈페이지에 불필요한 파일들을 덜어내고 있어요. 여유를 좀 확보해서 편하게 이용하시도록 해볼께요. 참, 당분간 게시판 글에 첨부되었던 파일과 사진이 잘 보이지 않을 수 있습니다. 용량 확보 작업을 하면서 일부 파일들을 옮겨두어서 그런 건데요, 소실된 것 아니고 잠시 옮겨두어서 그런 거니 당분간의 의도된 에러라는 점 양해해주세요~.
2025.05.13
^^;; 꼭 필요한 문서는 첨부하셔야지요. 책 원문 파일은 용량이 커서 그렇게 말씀드렸어요. 링크를 달면 좋은데 그게 안 되는 경우도 있고 그러네요. 양해 부탁드려요. ㅎㅎ;;;
2025.05.12
전화, 라디오, TV 등에 사용되는 전자기파는 매질이 없어도 존재하는 파동입니다. 파동이 항상 '무엇인가'의 파동이어야 하는 것은 아닙니다. 여기에서 말하는 '무엇인가'를 파동의 매질이라 부릅니다. 매질이 없어도 파동이 존재할 수 있다는 것은 신기한 일입니다. 2015년에 처음 검출된 중력파도 매질 없이 존재하는 파동입니다. 빛의 파동도 매질 없이 존재합니다. 19세기에는 빛의 매질을 '에테르'라고 부르면서 당연한 것으로 여겼지만, 대략 1905년 아인슈타인의 논문 이후로는 빛의 매질로 여겨졌던 '에테르'는 존재하지 않는다는 것이 주류의 이론입니다.
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