
Korean: 
불확정성 원리는 양자역학의 유명한 개념중 하나입니다.
불확정성 원리에 대한 오해를 먼저 소개하겠습니다.
어떤 물질이나 입자를 볼 때, 우리는 입자나 물질에 의해 산란된 빛을 봅니다.
입자에 의해 산란된 빛을 보고 우리는 입자에 대한 정보를 얻습니다.
그러나 입자도 함께 산란되기 때문에
입자에 대한 모든 정보를
한 번에 얻을 수 없습니다.
불확정성 원리는 종종 이런식으로 소개되는데, 이는 잘못된 설명입니다.
불확정성 원리는 기술적 한계나 관측의 한계를 말하는 것이 아닙니다.
불확정성 원리는 물질의 파동성에 대한 것입니다.
파동이란 무엇인가요?
물질파에 대해 설명하기 전에, 파동은 무엇인가요?
파동은 매질이나 어느것이든 다함께 진동하는 것을 말합니다.
파동의 핵심 개념은 그 진동이 주위로 퍼져나간다는 것입니다.
 

English: 
Uncertainty principle is one of the most popular
concepts of the quantum mechanics.
Let me introduce a misconception about the
uncertainty principle.
When you are to see matter, say a particle,
you need a light to be scattered off.
You observe the scattered light to get an
information about the particle.
But the particle is also scattered away and
you cannot get all the information about the
particle at the same time.
The uncertainty principle is sometimes explained
in this way but it is wrong .
The uncertainty principle is not about our
limits of technique or observation.
The uncertainty principle is about wave nature
of matter.
What is a wave?
Before we get into the matter wave, what is
a wave?
A wave is a collective oscillation of a medium,
or anything.
A key concept of a wave is that the collective
oscillation propagates its oscillation to
the neighborhoods.

Korean: 
예를들면 물결파는 매질이 필요한 파동이고 빛의 파동은 매질이 필요없습니다.
파동은 장애물 뒤로도 전파할 수 있습니다.
이를 회절이라고 하죠.
평면파의 가장자리를 상상해봅시다.
평면파의 가장자리는 진동하는데 평면파 바로 옆의 매질은 진동하지 않는 것을 상상해봅시다.
 
이 경우는 파동이라고 할 수 없습니다.
평면파는 파동이기 때문에 평면파 바로 근처에서도 진동을 하려고 할 것입니다.
파동은 서로 간섭할 수 있습니다.
두개의 파동이 서로 만나면 그냥 지나쳐갑니다.
그러나 무슨 일이 벌어지는지 자세히 들여다보면 두 파동이 간섭하는 것을 볼 수 있습니다.
 
파동은 중첩될 수 있고 각각의 파동으로 나눌 수도 있습니다.
간섭 또는 중첩은 파동의 성질이고 입자의 성질은 아닙니다.
만약 두 입자가 만나면 충돌합니다.
물질은 파동입니다.
빛은 물질이자 전자기파 (파동) 입니다.

English: 
For example, water wave needs medium but a
light wave doesn’t.
A wave can propagate behind an obstacle.
It is called diffraction.
Let us imagine the edge of a plane wave.
Imagine that the medium at the edge of the
plane wave oscillates, while the medium right
next to it doesn’t.
Then it does not make sense of a wave.
The medium right next to the edge must feel
any force or drive from the plane wave.
A wave can interfere.
When two waves of the same kind meet together,
they pass through each other.
But if we take a closer look at what is happening
when they overlap, we see the interference
of waves.
Waves can superpose and can be decomposed
into each individual wave.
Interference or superposition is a property
of a wave, not a particle.
When two particles meet together, they collide.
Matter is a wave
Light is matter.
At the same time, light is an electromagnetic
wave.

English: 
How do we know that light is a wave?
Light has properties of a wave.
The first experimental proof to show that
light is a wave, is a double slit experiment.
The double slit experiment showed light can
diffract and interfere at the same time.
How about matter other than light?
Like an atom.
An atom consists of electrons and a nucleus.
A nucleus consists of protons and neutrons.
They do collide like a particle, but only
in a good approximation.
Matter can be accurately described as a wave,
a matter wave.
A matter wave does not need a medium.
A matter wave propagates and spreads out in
space.
We can interpret the matter wave as a probability
density spreads out in space.
Is there any experimental results to show
that matter other than light is a wave?
Yes.
There have been numerous reports and experiments
that prove or use the wave nature of matter.

Korean: 
빛이 파동인걸 어떻게 알까요?
빛은 파동의 성질을 갖고 있습니다.
빛의 파동성을 처음 증명한 실험은 이중 슬릿 실험입니다.
이중 슬릿 실험으로 빛이 회절하고 간섭함을 보였습니다.
빛 말고 다른 물질은 어떤가요?
원자 같은거요.
원자는 전자들과 원자핵으로 이루어져 있습니다.
원자핵은 양성자와 중성자로 이루어져 있습니다.
얘네들 전부 입자처럼 충돌하지만 좋은 근사일 뿐이죠.
물질은 파동으로 정확히 설명됩니다. 물질파요.
물질파는 매질이 필요 없습니다.
물질파는 전파하여 공간상에 퍼져나갑니다.
물질파는 물질파를 발견할 확률 밀도로 해석할 수 있습니다.
빛 말고 다른 물질들도 파동이라는 것을 보인 실험이 있나요?
네.
여태껏 물질의 파동성을 증명한 수많은 보고와 실험들이 있었습니다.

English: 
A famous example is again, the double slit experiment.
The setup consists of a source that shoots
matter waves, a single slit, a double slit,
and a detector.
Slits block all the matter waves except for
small gaps.
The single slit defines the phase of the wave
and generates a spatially coherent wave.
Some portion of the matter wave reaches the
double slit and again two spatially coherent
waves are generated.
We count how many matter wave have reached
the detector one by one.
It turned out that the counts as a function
of the position of the detector is exactly
the same as the interference pattern of waves.
Can we count the matter wave?
Matter behaves like a particle whenever we
detect it.
It is called wave function collapse and deeply
related to the quantum decoherence, interaction
of the matter wave and everything else.
That’s the topic for another video.

Korean: 
유명한 예로는, 다시 말하지만 이중 슬릿 실험이 있습니다.
실험은 물질파를 쏘는 파원, 단일 슬릿, 이중 슬릿, 그리고 물질파 검출기로 구성됩니다.
 
슬릿은 물질파를 막습니다. 조그만 틈만 빼고요.
단일 슬릿은 물질파의 위상을 정의해주고 공간적으로 결맞는 파동을 생성합니다.
물질파의 일부는 이중 슬릿에 도달하고 다시 두개의 공간적으로 결맞는 파동을 생성합니다.
 
물질이 몇개나 검출기에 도달했는지 하나하나 셉니다.
그 결과는 각 위치마다 검출기에 도달한 물질의 개수가 파동의 간섭무늬와 같습니다.
 
물질파를 셀 수 있나요?
검출기에서 물질은 마치 입자인 것처럼 행동합니다.
이 현상은 물질파 붕괴라고 부르고 양자역학적 결어긋남과 깊이 연관되어있습니다.
 
이건 다른 영상에서 다루도록 하죠.

Korean: 
물질은 전파하고, 회절하고, 간섭합니다.
물질은 파동입니다.
물질파와 불확정성 원리
불확정성 원리는 파동의 성질이 물질파에 적용된 것입니다.
 
여기 파동 하나가 있습니다.
이 파동의 위치를 어림잡아볼까요?
얼마나 정확하게 어림잡을 수 있나요?
파동이 단파장으로 진동하면 어림잡기 점점 어려워질겁니다.
 
이 경우 파동은 어디에나 같은 진폭으로 있다고 말하는게 최선입니다.
반대로 여기 매우 좁게 분포해서 위치가 잘 정의된 파동이 있습니다.
 
이번엔 공간상의 진동수를 어림잡아볼까요?
이번엔 얼마나 정확하게 어림잡았나요?
이 파동은 공간상에서 한번도 채 진동하지 않습니다.
한 점에서만 진동하는 파동일 경우 어림잡기 무척 어려울겁니다.
이 경우 이 파동은 모든 공간상 진동수에 같은 진폭으로 진동한다고 말하는게 최선입니다.

English: 
Matter propagates, diffracts and interferes;
matter is a wave.
Matter wave and the uncertainty principle
The uncertainty principle is a property of
a wave applied to the matter wave.
Here is a wave packet.
Can you estimate the position of the wave?
What is the accuracy of your estimation?
The situation is getting worse when you are
trying to estimate the position of the wave
with a single frequency.
We can say that the wave exists everywhere
with the same amplitude, at best.
On the other hand, here is a wave with a narrow
distribution in space so that the position
is well-defined.
Can you estimate the frequency of the wave?
What is the accuracy of your estimation in
this case?
The wave oscillates less than one time in space.
The situation is getting worse if we assume
a point-like distribution of the wave in space.
We can say the wave oscillates with every
frequency with the same amplitude, at best.

English: 
If a wave oscillates with a single frequency,
then it is hard to say the position of the
wave.
On the other hand, if the position of the
wave is narrow in space, then we cannot specify
a single frequency of the wave.
These are extreme cases of the uncertainty
principle of a wave.
If we apply this argument to the matter wave,
it is the well-known Heisenberg's uncertainty
principle.
For example, let us consider the uncertainty
principle of a matter wave in space.
The narrower the spatial distribution is,
the broader the momentum distribution is and
vice versa.
This can be well explained by Fourier transformation or Fourier analysis.
We can generalize the uncertainty principle
to any two conjugate variables, for example,
time and energy.
To conclude, matter is a wave and the Hesenberg's
uncertainty principle is a physical example
of a general property of a wave in terms of
a matter wave.

Korean: 
만약 어떤 파동이 단파장으로 진동하면 이 파동의 위치를 말하기 어렵습니다.
 
반대로 만약 파동의 분포가 공간상에 매우 좁으면 파동의 공간 진동수를 하나로 정의할 수 없습니다.
 
이 두 경우는 불확정성 원리의 가장 극단적인 예시입니다.
만약 이 논리를 물질파에 적용하면 이게 바로 하이젠베르크의 불확정성 원리입니다.
 
예를 들어, 물질파의 불확정성 원리를 공간상에서 생각해봅시다.
물질파의 공간 분포가 좁을수록 운동량 분포가 넓어지고, 그 반대도 성립합니다.
 
이는 푸리에 변환이나 푸리에 해석으로 잘 설명됩니다.
불확정성 원리를 어떤 두개의 짝대응 되는 물리량에 적용할 수 있습니다. 시간과 에너지가 바로 그 예시입니다.
 
결론
물질은 파동이고 하이젠베르크의 불확정성 원리는
파동의 일반적인 성질을 물질파에 적용한 물리적인 예시입니다.

Korean: 
이 영상에서 저는 수학적으로 구체적인 것들은 설명하지 않으려고 했습니다. 왜냐하면 저는 시청자분들께
불확정성 원리를 직관적으로만 이해시키고 싶었습니다.
불확정성 원리의 구체적인 것들은 다른 영상에서 나중에 다루도록 하겠습니다.
시청해주셔서 감사합니다. 질문 있으시면 댓글 남겨주세요. 답변하려고 노력하겠습니다. (영어나 한국어 다 됩니다.)
 

English: 
I try not to discuss mathematical details
in this video because I want to give you an
intuitive idea of the uncertainty principle.
I will upload a bit more detailed version
of the uncertainty principle later on.Thanks
for watching and please leave a comment if
you have a question and I will try to answer
for you.
