양자역학은 20세기 초반에 발견된 미시 세계의 물리 현상을 설명하는 이론입니다. 고전 물리학으로는 설명할 수 없었던 원자 크기 이하의 현상들을 설명하는 혁명적인 이론으로, 막스 플랑크, 닐스 보어, 베르너 하이젠베르크, 에르빈 슈뢰딩거 등 수많은 물리학자들의 연구로 발전되었습니다. 양자역학은 현대의 반도체 기술, 레이저, 양자 컴퓨터 등 첨단 기술의 이론적 기반이 되고 있습니다.

파동-입자 이중성은 양자역학의 가장 기본적인 원리 중 하나입니다. 빛과 물질은 상황에 따라 파동처럼 행동하기도 하고 입자처럼 행동하기도 합니다. 이 현상은 토마스 영의 이중슬릿 실험을 통해 처음 발견되었으며, 나중에는 전자와 같은 물질 입자들도 동일한 특성을 보인다는 것이 입증되었습니다. 이는 우리의 일상적인 경험과는 완전히 다른, 양자 세계의 독특한 특성을 보여줍니다.

하이젠베르크의 불확정성 원리는 양자역학의 핵심 원리입니다. 이 원리에 따르면, 입자의 위치와 운동량을 동시에 정확하게 측정하는 것은 물리적으로 불가능합니다. 이는 단순한 측정의 한계가 아닌, 자연의 근본적인 특성입니다. 수학적으로는 ΔxΔp ≥ ℏ/2 (여기서 ℏ은 플랑크 상수를 2π로 나눈 값)로 표현되며, 이는 위치의 불확실성(Δx)과 운동량의 불확실성(Δp)의 곱이 항상 특정 값보다 크거나 같다는 것을 의미합니다.

양자 얽힘은 두 개 이상의 입자가 서로 연관되어 하나의 양자역학적 상태를 형성하는 현상입니다. 아인슈타인은 이를 “괴상한 원격 작용”이라고 불렀으며, 이는 양자역학의 가장 신비로운 특성 중 하나입니다. 얽힌 입자들은 물리적으로 멀리 떨어져 있더라도 즉각적으로 상호작용하며, 이는 현대 양자 암호화와 양자 컴퓨팅의 기반이 되고 있습니다.