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통합 규정을 준수해 주십시오. (2015.12.25.)
Date 2022/01/08 17:22:51
Name 니체
Subject [질문] 요즘 뉴턴 물리학을 어떻게 가르치나요?
양자역학이 맞아 떨어지는 이론이고, 뉴턴의 물리학은 거시세계에서만 맞아 떨어지는 이론이라고 판명이 되었다면,

뉴턴 물리학을 순수 과학으로 보기에는 좀 무리가 있지 않을까 하는 생각이 들었는데요.

요즘 고등학교나 대학에서 뉴턴 물리학의 위상이 어떤지 궁금합니다.

순수 이론으로는 양자역학을 기반으로 하고, 뉴턴 물리학은 이론의 한계를 인정하고 물리공학 같이 실생활에 활용하는 정도인가요?

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Phlying Dolphin
22/01/08 17:34
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순수 과학을 어떻게 생각하고 계시는 지 짐작하기 어려운 질문이네요. 상대성이론이나 양자역학은 뉴턴역학을 더욱 발전시킨 것이지, 결이 다른 것이 아닙니다.
22/01/08 17:38
수정 아이콘
순수과학은 어떤 상황에서도 이론적으로 맞아 떨어지고, 관측 결과도 완전해야 한다고 생각합니다. 뉴턴 역학이 기초가 되어 발전한 것은 사실이지만 결이 같다고는 할 수 없죠. 지구가 평평하다는 것을 증명하기 위해 관찰하다가 결국 지구가 둥글다는 것을 알게 되었다면 기존의 생각이 잘못된 것이지, 그 과정에서 사실이 나왔기 때문에 이전의 생각이 옳은건 아니죠. 뉴턴 물리학이 완전 틀렸다는 것이 아니라 이론적으로 완벽하지 않다는 겁니다. 그럼에도 거시 세계에서는 맞아 떨어지니 활용 측면에서 공학이라는 표현을 한거고요.
닉네임을바꾸다
22/01/08 17:52
수정 아이콘
뭐 그런 논리면 진공에너지 예측도 나락간 현 표준모형도 노답?(대충 차이가 10^120이던가...)
jjohny=쿠마
22/01/08 22:55
수정 아이콘
[순수과학은 어떤 상황에서도 이론적으로 맞아 떨어지고, 관측 결과도 완전해야 한다고 생각합니다.]

-> 그런 의미라면, 이 세상에 순수과학이란 존재하지 않습니다. 당장에 양자역학도 위 정의에 부합하지 않아요.
(바꿔 말해서, 순수과학의 정의는 그런 게 아닙니다.)
22/01/08 23:06
수정 아이콘
(수정됨) 순수 과학이라 잘못 표현한 것 같은데... 문맥상 제가 의도한 것은 알아차리셨을 것 같습니다. 물리적 또는 수학적으로 확실히 증명될 수 있는 것(학문적&이론적 무결성)이라는 것으로 의도를 했어요. 양자 역학이 어떤 점에서 이 정의에 맞지 않는지 설명해주실 수 있을까요?
jjohny=쿠마
22/01/08 23:25
수정 아이콘
고전역학이 그대로 들어맞지 않는 영역이 있듯이,
양자역학이 그대로 들어맞지 않는 영역이 있거든요.
22/01/08 23:37
수정 아이콘
제가 어설프게 읽은 책들에서는 해석의 차이는 있어도 지금까지 뭔가 맞지 않는 부분은 없는거 같았는데 그런 부분이 있나보네요. 양자 역학이 맞아 떨어지려면 여전히 다중우주, 끈이론 등등의 가설이 증명되어야 한다는건 브라이언 그린 책에서 어설프게 봤습니다.
22/01/09 04:19
수정 아이콘
아래 다른 분이 댓글 달아주신 것처럼 불완전성 정리가 증명된지 100년이 다 되어 가는데, 이론적으로 완벽하게 무결성인 것만 가르쳐야 한다면 수학이든 과학이든 가르칠 수 있는 내용이 아무것도 없게 되죠.
22/01/08 17:51
수정 아이콘
(수정됨) 뉴턴 물리학보다는 고전역학이라는 정식 용어가 질문에 더 맞는 용어일 것 같습니다.
어차피 지구에서 우리가 물리학으로 예측해야 하는 99%는(눈에 보이는 크기, 영역, 속도라는 조건 하) 고전역학으로 가능합니다.
나무위키의 고전역학 파트 중 '학부/대학원 과목으로서의 고전역학'가 아주 짤막하지만 도움이 되시지 않을 까 싶습니다.
사실 작성자님의 질문은 물리학이라는 것의 학문의 개념을 좀 더 잘 이해하시면 자연스럽게 핀트가 맞지 않는 거란걸 아실텐데
저도 잘 아는 건 아니라 설명이 부족하네요.

사실 양자역학이건 고전역학이건 결국은 우리 주변 이내 일어나는 event들을 이해하고 예측하기 위해서 가정하고, 예측해서 맞아떨어지는 규칙들을 쌓아 올린거라 아주 엄밀히 말하면 양자역학이 맞아 떨어진다 이 말도 사실 맞는 말은 아닙니다.
우리가 측정할 수 있는 속도 범위가 훨씬 늘어났고, 측정할 수 있는 범위도 아주 큰 범위부터 아주 작은 크기까지 확장되면서 새로운 규칙이 필요했고 그게 과거 고전역학이였고 현재 양자역학이라고 보시면 되겠습니다.
쉽게 말하면 '이렇게 가정하고 이렇게 말하니까 여기까지 설명이 되더라'
왜 그런지는 결국은 신이나 알겠죠
22/01/08 17:56
수정 아이콘
네 고전역학이라고 정식 명칭이 있었군요. 양자역학의 해석이 분분하기는 하지만 확률적인 개념과 그에 따른 실험결과는 100% 옳은 것으로 알고 있어, 엄밀한 학문의 관점에서는 미시 세계에서 맞지 않는 고전역학과는 결이 다르다고 생각하고 한 질문입니다.
말씀하신 현실에서 99%의 활용성이 있다는 측면은 순수한 학문이 아닌 공학적 관점이 아니냐 생각해서, 현재 교과 과정에서 그 한계를 인정하고 가르치는지, 또 고전 역학이 아닌 양자역학을 기본으로 하여 가르치는지 궁금했습니다.
22/01/08 18:07
수정 아이콘
당연히 고전역학의 한계는 있는데 한계를 인정한다...기보단 양자역학 안에서 고전역학을 유도할 수 있으므로 그 안에 포함된다고 보는게 맞는 표현이라고 생각이 됩니다.
현재는 물리과 학부-대학원 과정에서 고전역학을 다룰때는 어떤 과정(및 역사)를 거쳐서 양자물리 등의 현대물리의 영역으로 확장되는지 배우고, 말씀하신대로 순수 학문으로 연구를 더 진행하진 않는 것 같아요. 저도 사실 대학원 과정까지는 잘 몰라서 찾아보니 그렇네요 ^^;;
다만, 양자역학이 100프로 맞는다는 말은 틀린 말입니다(사실 물리적 한계로 어떤 실험을 시행하고 결과를 확인하는 그 과정만으로도 그 실험의 무결점성은 사라지죠). 우리가 지금 측정 및 실험 가능한 물리 변수 안에서 가장 완벽에 가깝게 결괏값을 예측할 수 있는 학문이라고 보는게 좀 더 엄밀한 이해이지 않을까 싶습니다.
전공자가 아니기 때문에 틀릴 수 있습니다 흐흐
22/01/08 18:12
수정 아이콘
양자 역학이 100프로 맞다는 것에서 저와 의미하는 것이 좀 다른 느낌인데요. 말씀하시는 것이 파동함수의 확정값이 어떻게 확정될지 100프로 예측할 수 있다는 뜻이라면 이해가 되고요. 제가 100프로 맞다는 것은 파동함수를 확률적으로 예측했을 때 통계적으로 그 결과들이 맞아 떨어진다는 의미입니다. 그 해석에 관해서는 코펜하겐식 해석이든 다중우주식이든 의견이 분분하겠지만요.
씹빠정
22/01/08 18:08
수정 아이콘
고등과정에선 거의 고전역학으로 마무리가 됩니다

양자역학은 대학가서 배워요
22/01/08 18:09
수정 아이콘
아... 아직 그 정도의 전환이 일어나진 않았군요. 양자역학이 나온지도 몇 십년은 되었을텐데 바뀌지 않은걸 보면 현실에서의 실용성이 훨씬 중요하긴 한가봅니다.
씹빠정
22/01/08 19:11
수정 아이콘
아뇨 고딩들이 양자역학배우기엔 너무 어려워서가 아닐까요?
닉네임을바꾸다
22/01/08 21:40
수정 아이콘
양자역학을 제대로 가르칠려면 말이죠...미분방정식을 풀줄 알아야한다는건데...
아니면 행렬을 기반으로한 행렬역학?
jjohny=쿠마
22/01/08 22:58
수정 아이콘
나름 물리학 전공자인데요,

[아직 그 정도의 전환이 일어나진 않았군요]가 아니고,
앞으로 얼마나 시간이 지나도 교육과정에서 양자역학이 고전역학(뉴턴역학 등)을 대체할 일은 없습니다.

[현실에서의 실용성이 훨씬 중요]해서 그런 게 아니고요,
그냥 영역이 다른 문제라고 생각하시는 게 실제에 더 가깝습니다.
22/01/08 23:08
수정 아이콘
현실을 잘 묘사할 수 있는 '실용성' 외에 어떤 점이 있을까요? 실제의 세계는 미시성보다는 거시성이 훨씬 더 잘 보이기 때문에 현실세계를 묘사하기에 더 적합하다는 측면일까요?
22/01/08 19:22
수정 아이콘
생각하시는 '완전성'이란 개념은
과학만이 아니라 수학에서도 이미 찾아보기 쉽지 않은 개념일꺼라 생각합니다.
심지어 괴델이 수학에서 불확정성 논리를 증명해낸 게 1931년이라서...

이런 상황에서 고전역학은 거시세계에서만 맞아떨어지니
순수 학문의 영역이 아니라 응용 학문에 있다고 얘기한다면
과연 어디서 순수 학문이....
Weinberg
22/01/08 19:44
수정 아이콘
(수정됨) 양자역학이나 상대론도 일상생활의 현상으로 오면 뉴턴역학과 거의 일치합니다. 하지만 쓸데없이 계산이 복잡하죠. 뉴턴역학이 모든 스케일에서 정확하진 않더라도 일상생활의 수준에서는 계산이 가능하고 훌륭히 정확한 이론입니다.
게다가 양자역학이나 상대론도 양자중력을 다룰 수 없죠. 결국 완벽한 이론은 없고, 있더라도 경우에 따라 별 쓸모가 없습니다. 때문에 뉴턴역학은 충분한 가치가 있고, 그 가치는 변함없을 겁니다
일반상대성이론
22/01/09 01:07
수정 아이콘
어떤 과학이든, 심지어 양자역학조차도 엄청나게 근사 때리는게 많습니다. 안그러면 문제가 너무 복잡해서 해석적으로는 도저히 풀 수가 없거든요.
그런 의미에서 뉴턴역학은 근사를 좀 크게 때렸을 뿐 과학이 아닌게 아닙니다.
앙겔루스 노부스
22/01/09 03:48
수정 아이콘
아 닉넴에서 신뢰성이 확~
22/01/09 09:13
수정 아이콘
양자역학과 상대성이론은 뉴턴역학이 틀렸다는걸 증명한게 아니라 현실 거시세계에서는 옳다는 걸 증명한거죠
이달의소녀
22/01/09 09:27
수정 아이콘
양자역학은 중력을 포함하지 않고 일반상대성 이론은 양자역학을 포함하지 않습니다. 이 둘을 합치면 자체모순이 생겨요. 그래서 빅뱅과 블랙홀을 다룰 수가 없습니다.

물리학자들은 오래전부터 이를 잘 알고 있고 어떤 조건에서 해당 이론들을 쓸 수 없는지도 잘 알고있습니다. 그리니까 양자역학이나 상대성이론도 뉴턴 역학처럼 불완전한 이론입니다. 다만 두 이론이 자연현상을 설명 예측하는 범위가 휠씬 넓은 거죠
이상해꽃
22/01/09 18:39
수정 아이콘
물리 혹은 과학 하는 사람들은 어떤 이론은 맞고 어떤 이론은 틀리다라는 표현 안쓸거에요.. 양자역학도 틀린거 많고, 앞으로 그걸 수정하는걸 몇몇 사람들이 연구할거고요,
사는게젤힘드러
22/01/10 21:17
수정 아이콘
이공계쪽은 아니신가보네요.. 흔히아는 질량보존의법칙도 엄밀히 따지면 틀린법칙이죠.. 그냥 물체가 빛의속도에 근접할때만 뉴턴법칙이 성립하지 않는거라서 그냥 맞다고 배운다정도예요
고래가새우를
22/01/12 10:46
수정 아이콘
물리1이 물리학1으로 바뀐지 좀 되었습니다 뉴턴역학에 상대성이론도 개념은 나오고 있어요 ebs에 수능특강pdf보시면 도움될것같습니다
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