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빛의 이중성은 없다

전자의 등속 원운동

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작성자 투표투표합시다 작성일20-04-15 04:43 조회1,859회 댓글4건

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전자가 등속 원운동을 한다는 건 이미 100년도 더 전에 보어한테 박살났습니다. Larmor formula에 따르면 가속하는 전자는 전자기파를 방출하게 됩니다. 등속 원운동도 엄연한 가속 운동이고 구심 가속도를 가지고 있는데, 고전 전자기학에 기반을 둔 Larmor formula를 반박하실 수 있나요? 그리고 애초에 전자가 그 협소한 등속 원운동 궤도를 완벽하게 따라서 돌고있다면, 불확정성 원리에 의해 운동량이 무한대로 발산할 겁니다... 혹시 이거도 위키에 써놓으셨으면 빨리 수정하러 가세요

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정준호님의 댓글

정준호 작성일

전자가 등속 원운동을 한다는 건 이미 100년도 더 전에 보어한테 박살났습니다. Larmor formula에 따르면 가속하는 전자는 전자기파를 방출하게 됩니다. 등속 원운동도 엄연한 가속 운동이고 구심 가속도를 가지고 있는데, 고전 전자기학에 기반을 둔 Larmor formula를 반박하실 수 있나요? 그리고 애초에 전자가 그 협소한 등속 원운동 궤도를 완벽하게 따라서 돌고있다면, 불확정성 원리에 의해 운동량이 무한대로 발산할 겁니다... 혹시 이거도 위키에 써놓으셨으면 빨리 수정하러 가세요
답변: 댓글 감사합니다.
보어가 먼저 이미 각운동량 mvr=nh로 가정했습니다. 그것은 전자가 등속원운동을 하고 있다는 가정하에서 시작한 것입니다. Lamor formula에 따르면 가속하면 전자기파를 방출한다고 하는 것은 잘못된 것입니다. 전자기파를 방출하기 위해서는 전기장의 세기와 자기장의 세기가 변해야 합니다. 그런데 무작정 가속운동한다고 전자기파가 방출되지 않습니다. 그것이 이 논문의 내용이니 설명해드리겠습니다.

수소원자에서 전자는 양성자 사이에는 야구장 안에서 야구공이 회전하는 것처럼 아주 넓은 공간에서 등속원운동을 합니다. 그러면 전자는 가속운동하기 때문에 전자기파를 방출한다고 하시는데 그렇지 않습니다. 아인슈타인도 몰랐던 것이 자연의 모든 물질은 물리의 2가지 기본단위 (질량과 전하)로 표현하고 있습니다. 전자도 양성자도 야구공도... 야구공은 전하의 관점보다 질량의 관점이 매우 크기 때문에 전하에 대한 물리적 현상을 보지 않죠. 하지만 미시 세계로 보면 전하의 관점에서 봐야겠죠. 전자와 양성자의 세계는 다릅니다. 왜야하면 미시세계이기 때문입니다.
자, 그러면 먼저 수소원자에서 질량의 관점에서 봅시다. 전자의 질량은 진공상태에서 등속원운동을 합니다. 즉 가속운동을 합니다. 여기서 전자가 무한 회전운동합니다. 전자의 전하의 관점에서 보면 전하는 등속운동합니다. 전하가 등속운동하면 전류가 발생합니다. 그것이 전류의 정의입니다. 전류가 흐르면 앙페르 법칙에 따라 무엇이 발생합니까? 예, 자기장(자기모멘트)이 발생합니다. 이것이 아보가도르 수 만큼 많은 전자가 같은 방향으로 등속원운동하면 영구자석이 되는 겁니다. 영구자석이 에너지를 방출합니까? 그 영구자석이 사라집니까? 아닙니다. 그대로 있습니다. 다시 말해 전자는 회전하고 있습니다. 그리고 보어도 디브로이도 슈레딩거도 모두 회전운동한다는 가정하에서 전개한 것입니다.
앞에서는 전자라는 물질에서 운동에 대해 설명했습니다. 이제 정지상태에서 보겠습니다. 이 때 정지 상태란 전자와 양성자의 거리를 의미합니다.
질량의 관점에서 보면 양성자와 전자 사이의 만유인력은 시간에 무관합니다. 다시 말해 외부에너지가 없으면  전자와 양성자는 시간이 1초던 100년이던 향상 일정한 거리를 유지하고 있다는 것을 말합니다.
정지상태의 전하의 관점을 보면 전기력도 시간에 무관하게 일정한 거리를 유지하고 있죠. 양자역학에서도 그 값을 전기위치에너지로 사용하고 있으니까요.
홈페이지에서 표현했듯이 전기력은 만유인력보다 -39승배 큽니다. 미시세계는 만유인력은 의미가 없다는 것입니다.
이제 조금 더 나아가서 전자가 외부에너지를 받아 진동을 한다면 어떻게 될까요? 전자와 양성자의 사이의 거리가 변하겠죠? 그러면 무엇이 변합니까? 당연히 전기장의 세기가 변하죠, 그럼 전기장의 변화는 무엇을 변화를 가져오죠? 당연히 자기장의 변화를 가져오죠. 맞습니다. 렌츠의 법칙에 따라 전기장의 세기와 자기장의 세기를 가져옵니다. 그러면 전자는 진동에너지를 방출해야 합니다. 그 진동에너지 방출이 전하의 관점에서는 빛이면서 전자기파 입니다. 
제 논문을 좀 더 자세히 읽어 보신 후에 다시 댓글을 올려주시면 감사하겠습니다.
수학은 거짓말을 하지 않습니다. 그래서 약간의 고정 관념을 벗어 버리고 새로운 관점에서 제 논문을 봐주시면 감사하겠습니다.

투표합시당님의 댓글

투표합시당 작성일

아 보어가 등속 원운동 모형을 쓴 거죠 이건 인정....제가 어제 새벽에 정신이 잠깐 나간듯요. 아직 고등학생이라 지식이 짧은 점 사과드립니다. 진짜 이건 인정. 죄송합니다.

일단 궁금한 거: 1. mvr=nh이면 n=0이면 r이 0인가?
2. 뤼드베리 공식은 n을 분모에 넣는데 그럼 Energy가 무한대로 발산하는가? 애초에 그 공식을 다 부정하시는 건가요...
3. 근데요, 제가 vector field는 좀 공부했거든요? 스칼라랑 벡터 차이로 절 낚으려 하시면 안 되죠ㅋㅋㅋㅋㅋ 너무하시네...
전자가 등속 원운동하면, 좋든 싫든 전자가 양성자에게 가하는 전기장 벡터는 변화할 거 아닙니까? 그래요 세기는 안 변하더라도, 세기는 스칼라니까 그럴 수 있잖아요. 근데, 전기력은 벡터잖아요. 방향 변하잖아요. 그게 가속이죠 그럼 뭡니까. 가속이 방향도 바뀐다는 걸 포함하잖아요. 전기력 세기는 안 바뀌어도, 구심 가속도는 분명히 크기를 갖고 존재하잖아요. 그래서 larmor formula가 전자기파의 존재성을 입증해주잖아요. 그리고, x축 방향 성분만 떼어놓고 보면 세기가 변화하잖아요. 수학은 거짓말을 하지 않습니다. 스칼라가 안 변한다고 벡터의 변화를 부정하는 건 수학에게 도전하는 거죠. 진짜 전자가 만드는 전류에 의한 자기장이 일정하다는 것만 생각하고 계셨던 건가요... 그 전자가 만드는 전기장은 계속해서 변화한다는 걸 생각하지 못하셨던 건지...그리고 전 회전 운동에 대해 반박하는 게 아니라, 등속 원운동에 대해서만 반박하고 있었습니다. 뭐 어짜피 전자구름으로 존재하기는 하겠지만...그 이상은 제가 잘 모르기에 글 여기서 줄입니다.

ㅇㅇ님의 댓글

ㅇㅇ 댓글의 댓글 작성일

투표합시당님 빤스런하셨나요? 질문도 되게 무례하게 하셨으면서 반박 당하고 나니 아무말도 없으시네요^^

정준호님의 댓글

정준호 작성일

답변: 답변이 늦어서 죄송합니다.
1. mvr=nh는 보어가 가정한 값입니다. 그래서 n=0 없습니다. 저는 가정한 것이 없습니다. 그래서 n=0이 존재합니다.
2. 뤼드베리 공식에 n=0이 없습니다. 맞습니다. 하지만 제 논문 안에 그렇게 안해도 뤼드베리 공식을 다 설명하고 있습니다. 그리고 왜 n이 크면 적외선이 나오는지도 수학으로 다 증명되어 있습니다. 그 이유는 양성자와 전자는 전하량을 가진 입자들로 거리가 멀어지면 전기력이 작아집니다. 그러면 전기장의 세기가 작아집니다. 그래서 n이 커지면 적외선이 방출되는 것입니다.
3.전자와 양성자 사이를 좀 더 심도있게 봅시다. 먼저 전자와 양성자의 힘은 만유인력보다 전기력이 10^39승 커다는 것을 알고 있으십시요.
이제 전자와 양성자 사이에서 전자를 질량의 관점에서 보면 전자는 외부에너지가 없으면 전자는 등속원운동하기 때문에 어떠한 에너지도 방출하지 않습니다.
만약에 우리가 전자를 전하의 관점에서 보면 두가지 현상이 발생합니다. 첫째, 전하가 등속운동하면 전류가 발생합니다. 전류가 발생하면 암페어 법칙에 따라 자기장이 발생합니다. 원자의 세계에서는 자기장을 자기모멘트라고 부릅니다. 두번째, 전자와 양성자 사이에 전기력이 발생합니다. 이 전기력은 시간에 불변입니다. 왜냐하면 거리가 일정하기 때문입니다. 그래서 등속원운동하면 전자기파(빛)이 방출하지 않습니다.  하지만 전자가 보어의 안정화 조건(2ㅠr =n파장) 처럼 진동하면 두 전하 사이의 거리가 변하기 때문에 전기장의 세기가 변합니다. 전기장의 세기가 변하면 렌츠의 법칙에 따라 자기장의 세기가 변합니다. 이러한 사건이 계속되면 그것이 전자기파(빛)가 방출되는 겁니다.
4. 우리가 고전적인 관점에서 보고 있는 전자는 가속운동을 합니다. 하지만 이 가속운동은 외부에너지 없이 전자가 회전 운동한다는 것을 의미합니다. 예를들어 지구가 태양을 공전하는 것처럼요. 하지만  전자와 양성자 사이의 전기력은 불변이다는 겁니다.
재미있는 것은 Larmor formula에서 설명하고 있는 총복사량은 전기쌍극자로 풀었다는 것입니다. 궁금하시면 홈페이지에 있는 참고문헌에 계산하는 방법이 상세히 나와 있습니다. 여기서 Larmor는 가속하는 전자는 질량의 관점이 아니라 전하의 관점에서의 가속도입니다. 즉 전하가 진동하면서 회전운동해야 한다는 것입니다. 참고문헌 (Griffiths Introduction to electrodynamics 4th Edition  pp. 481 (CH. 11-1 Dipole radiation)) 인터넷에 검색하시면 다 나옵니다. 참고로 제가 일정한 전하량이 진동하면 전자기파가 방출한다는 것을 발견했다고 했는데 Larmor  formula가 벌써 발견했네요. 단지 Larmor가 말하는 가속운동은 진동을 말한 것이지만 궁극적으로는 전하량이 일정한  전하(점전하)가 진동하는 것을 설명하고 있네요.  덕분에 새로운 사실이 밝혀졌네요. 그리고 제 이론이 틀리지 않았다는 사실을 Larmor가 증명해주었네요. 투표합시당님, 대단히 감사합니다. ^^

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