서구 물리학이 동양사상으로 수렴?

카테고리 없음 2021. 6. 29. 13:55

----

닐스 보어의 상보성원리(相補性原理)와 음양사상(陰陽思想)

魚隱|작성시간18.01.03|조회수35

닐스 보어의 상보성원리(相補性原理)와 음양사상(陰陽思想)

서양에서도 주역(周易)을 연구하는 학자들이 있습니다.

덴마크의 물리학자 닐스보어(1885년~1962)는

“원자의 구조와 원자가 방출하는 복사선을 연구한 공로”로

1922년 노벨 물리학상을 받았습니다.

20세기 양자역학의 역사를 연 천재 닐스보어는

1937년 중국을 방문하여 동양의 음양사상에 감명을 받아

동양문화에 관심을 갖게 되어 자신의 이론을 심화 시켰습니다.

지금에서 보면 보어의 이론에는 아직 “고전물리학” 개념이

뒤섞여 있어서 완성된 형태는 아니었지만,

사실상 상보성이란 개념은 음양사상의 물리학적적용(物理學的適用)

이라고 볼 수 있습니다.

즉, 음양사상은 상보성원리를 일반화하여 모든 자연현상

나아가 모든 인간 문화생활에서의 본질로 보는 것이라 할 수 있습니다.

서로 모순되고 대립되어 보이는 두 요소가 역동적으로 상호작용 하면서

균형과 조화를 이룬다고 보는 음양사상이

현대 물리학에서도 여전히 적용되고 있는 것입니다.

자신의 가문(家門)에 주역(周易)을 상징하는 태극도(太極圖)를 그려 넣었고,

기사작위의 수상식장에 참석할 때에도 주최 측의 승낙을 얻어

태극도(太極圖)가 그려진 옷을 입고 참석했습니다.

기사 작위를 받은 닐스 보어의 문장입니다.

자신이 직접 디자인하여 상보성의 원리를 태극으로 표현 한 것입니다.

또한 덴마크 정부는 보어의 업적을 기리기 위해 500크로네 화폐에

그의 초상화를 새겨 넣었는데 화폐에서도 태극도가 보입니다.

또한 사후(死後)그의 묘소에도 태극도(太極圖)가 장식되어 있습니다.

주역의 핵심이론은 태극(太極)과 음양론(陰陽論)인데

보어는 주역이론(周易理論)들을 응용한 가설을 세운 후

실험에 몰두 하였습니다. 그 결과 원자의 구성요소인 양성자와 전자가

입자와 파동의 이중성을 갖는다는 실험결과를 얻어

“상보성원리(相補性原理)” - complementarity principle -이란 것을 정립했습니다.

이는 기존 고전 물리학에서 크게 진전된 새로운 이론 이었습니다.

그의 연구는 양자역학(量子力學) -quantum mechanics -발전에 이정표가 되었으며,

“대립적인 것은 상보적인 것이다(Contraria Sunt Complementa)란 문구를 남겼는데,

이는 주역의 음양이론(陰陽理論)과 일맥상통 합니다.

Complementarity는 라틴어인 Completum에서 유래하는데,

Completum이란 우리의 내부를 온전히 채우는 전체를 의미 합니다.

보어는 동일한 실재에 대한 두 가지 상보적인 기술(記述)로서

입자상(粒子像)과 파동상(波動像)을 생각했으며,

이들 각각은 단지 부분적으로만 옳고,

제한적 적용 범위를 가지고 있다고 본 것이고, 둘 다 모두

불확정성원리(不確定性原理)에 의해 주어진 한계 안에서만 적용 된다

라고 설명하고 있습니다.

즉, 어떤 때는 입자로 어떤 때는 파동으로 파악하게 되는데,

결과적으로 이 세상은 대립하면서 서로 돕는 불가분의 구성 요소에 의해

성립된다고 할 수 있습니다.

닐스 보어는 스스로 동양철학에 근거한 이론임을 말하였으며,

이와 같은 풀리지 않는 과학의 난제의 해답은 동양철학에서 많은 근거와

해답을 얻을 수 있다고 판단 한 것입니다.

----

<노벨 물리학상 수상자, '양자론의 아버지', '원자 물리학의 교황' ==> '닐스 보어'의 주역 사랑>

정확하게 98년 전, 1922년 노벨물리학상을 받으러 간 한 과학자가 태극기의 팔괘를 그려 넣은 옷을 입고 시상식장에 나타났다. 그는 자신이 직접 디자인한 가족 문장의 한 가운데에 태극 문양을 디자인해 넣은 사람이었다. 솔직히 말하면 그가 베낀 것은 태극기가 아니었고, 주역의 문양들에서 직접 따온 것들이었다. 동양철학과 주역을 공부했고, 주역의 태극과 팔괘를 좋아했던 노벨상 수상자는 과연 누구였을까?

그가 바로 덴마크의 물리학자, 닐스 보어(Niels Bohr)였다. 그는 원자핵 주위를 돌고 있는 전자의 형태에 관한 연구를 완성하였다. 그것을 "보어 원자모형"이라고 한다. 그는 이 연구로 그는 1922년 노벨물리학상을 수상했다.

물리학에서 천재의 계보가 영국의 뉴턴(1642~1727)에서 독일의 아인슈타인(1879~1955)을 거쳐 덴마크의 닐스 보어(1885~1962)로 이어진다. 사람들은 보어를 가리켜 "양자론의 아버지" 혹은 “원자물리학의 교황”이라고 까지 칭송을 했을 정도니 말해 무엇하랴.

아인슈타인이 유아독존형 천재라면, 보어는 리더형 천재였다. 보어의 아버지는 코펜하겐 대학의 생리학 교수였고, 어머니는 유태계 은행가의 딸이었다. 살림이 넉넉했던 보어의 가정은 매우 개방적이었고, 늘 아버지의 친구들이 모여드는 지적인 살롱이었다고 하니, 가정교육 또한 그를 어울림의 인간으로 만든 데 한몫 했을 것이다.

나는 닐스 보어를 양자물리학의 공로자일 뿐만 아니라 "양자철학" 혹은 "양자인문학"의 창시자라고 부르고 싶다. 닐스 보어는 양자역학의 그 뿌리를 철학에서 찾았기 때문이다. 그는 키에르케고르의 실존철학에서 많은 힌트를 얻었다고 한다. 키에르케고르의 실체 개념과 보어의 파동-입자 상보성 원리의 배경은 같은 맥락이라고 생각이 된다. 혹 키에르케고르가 덴마크 사람이라서 영향을 받았을 것이라는 얘기도 허황된 얘기는 아닐 것 같다. 그가 좋아한 시인 또한 덴마크의 국민 시인으로 꼽히는 포울 마르틴 뮐러(Poul Martin Møller)라고 하니까 말이다. 철학을 알고, 주역을 알고, 문학을 좋아하고, 시를 즐겨 읊던 물리학자가 닐스 보어였다.

보어의 성향을 간단히 정의한다면 매우 인간적인 과학자라고 할 수 있다. 양자역학이 다른 사람의 손에 의해 만들어졌다면 어떻게 되었을까? 그가 아니었으면 과연 인간과 과학의 아름다운 만남이 이루어질 수 있었을까?

태극 문양이 들어있는 보어 가문의 문장(紋章)에 있는 문구와 상보성 원리의 뿌리가 같음을 다시 한번 느껴본다.

“대립적인 것은 상호 보완적이다.”

(CONTRARIA SUNT COMPLEMENTA)

이 문구는 바로 주역의 "음양론"이며, 닐스 보어의 "상보성 원리"의 축약이다.

사진:

닐스 보어가 직접 디자인한 닐스 보어 가문의 문장. 태극문양이 빛난다.

----

알아두면 쓸모있는 양자역학 이야기 – 불확정성의 원리

2차 세계대전이 발발하기 몇 년 전인 1927년 제 5차 솔베이 회의에는 많은 물리학자가 참석했다.

참석한 물리학자 29명 중 무려 18명이 노벨상 수상자다.

양자역학의 큰 획을 그었던 솔베이 회의를 역사가들은 이렇게 얘기한다.

“과학사에서 그렇게 짧은 시간에, 그렇게 소수의 사람들에 의해, 그렇게 많은 것이 밝혀진 적은 없었다”라고.

아인슈타인과 보어 사이에 오간 유명한 담론인

“신은 주사위 놀이를 하지 않는다(아인슈타인)”,

“신이 주사위 놀이를 하든 말든 당신이 상관할 바 아니다(보어)”도 이 회의에서 나온 얘기다.

두 사람 사이의 담론에서 아인슈타인의 말은 양자론의 불완전성을 비꼬는 말이다. 양자론은 자연현상을 일정한 수준에서는 바르게 표현하고 있지만, 완전하지 않기 때문에 확률이라는 생각으로 시작할 수밖에 없다. 즉 자연현상은 어떠한 물리량으로 결정되어 있다는 아인슈타인의 생각과 상반되는 양자론은 그의 입맛에 맞을 수 없었다.

하이젠베르크의 불확정성의 원리

하이젠베르크는 1901년 독일 뷔르츠부르크에서 태어났다. 그의 나이 24세에 라이프치히 대학교에서 교수직을 제안했지만, 제안을 거절하고 양자역학 해석 문제를 연구하기 위해 덴마크 코펜하겐에 있는 보어를 찾아가 비정규직 연구원을 자청한다. 그리고 이를 통해 노벨 물리학상을 받게 된다. 하이젠베르크는 오직 측정 가능한 것만 이론으로 삼는다는 실증주의 신념을 과감히 깨뜨린다. 위치와 운동량을 동시에, 정확하게 측정하는 것은 절대 불가능하다는 것이 그의 핵심적 주장이었다.

우리에게 친숙한 거시세계에서 움직이는 물체의 운동량은 속도와 이동한 거리를 가지고 정확히 측정할 수 있다. 대포를 이용해 10kg의 포탄을 초속 300미터의 속도로 발사되도록 한다면, 몇 분 후 어디에 떨어지는지 알 수 있다. 고전물리학의 기본 전제인 결정론적 미래 예측이 가능한 예다.

하지만 미시세계에서는 이러한 법칙이 통하지 않는다. 전자가 너무 작기 때문에 우리가 빛을 이용해 전자의 위치와 운동량을 관찰하려고 하면, 빛(광자)에 영향을 받아 측정이 부정확해 지는 것이다. 따라서 미시세계에서의 포탄은 관찰하려는 순간 그 위치가 결정된다. 그 전까지는 어디에 떨어질지 확률만 알 수 있을 뿐이다.

....(후략)

----

세기의 보어-아인슈타인 논쟁 ... (라운드 3)EPR 논증 ②EPR 논문 요지

기의 보어-아인슈타인 논쟁 ... ＜라운드 3＞ EPR 논증 ②EPR 논문 요지

양자역학의 불완전성을 논증하려고 시도한 EPR 논문의 저자들. 왼쪽부터 아인슈타인, 보리스 포돌스키, 나단 로젠. 이 논문은 존 휠러의 평가를 빌면, "지식의 역사에서 가장 위대한 논쟁"의 도화선이 되었다. 출처 : 위키피디아

우주관 오디세이 - EPR 논문 요지

아인슈타인과 그의 동료들(Albert Einstein, Boris Podolsky, Nathan Rosen: EPR)은 양자역학의 이론적 예견치가 실험결과와 정확하게 일치하는 것은 사실이지만, 양자역학 자체는 미시세계를 서술하는 궁극적인 이론이 될 수 없다고 주장했습니다. 즉 양자역학이 틀렸다기보다 불완전하다는 점을 논증하려고 했던 것입니다.

EPR은 모든 입자들이 임의의 순간에 명확한 위치와 속도를 갖고 있으며, 따라서 불확정성 원리는 자연에 내재되어 있는 한계가 아니라 양자역학 자체의 한계라고 주장했습니다. 만일 모든 입자들이 명확한 위치와 속도를 갖고 있다면 그것을 제대로 알아내지 못하는 양자역학은 우주의 일부만을 서술하는 불완전한 이론일 수밖에 없습니다.

양자역학은 ‘엄연히 존재하는 실재’를 기술하지 못하기 때문에 불완전한 이론이며, 기껏해야 ‘완전한 이론으로 우리를 안내하는 디딤돌’ 정도의 역할을 할 뿐이라는 것이 EPR의 주장이었습니다.

EPR은 물리학과 철학에서 온전하게 수용돼 온 ‘실재성(reality)’과 ‘국소성(locality)’의 개념이 물리적 실재에 관한 양자역학적 기술과 양립가능하지 않음을 논증하였습니다. 즉 양자역학은 현상을 잘 설명하긴 하지만 실재를 완전하게 기술하지 못한다는 것입니다.

EPR의 논증은 다음과 같은 완전성 기준, 실재성 기준, 국소성의 원리 등 세 가지 기준과 원리를 전제로 합니다.

(1)특정 물리이론이 완전하다면, 그 이론은 물리적 실재(physical reality)의 각 요소에 대응하는 부분(counterpart)을 가져야 한다.

(2)특정 물리계(대상)를 어떤 방식으로든 교란시키지 않고 그 계에 속하는 특정 물리량의 값을 확정적으로 예측할 수 있다면, 이 물리량에 대응하는 물리적 실재의 한 요소가 존재한다.

(3)한 물리계에 대한 측정이 이와는 ‘멀리 떨어져 있는’ 다른 물리계에 속한 물리적 실재의 요소, 혹은 이의 실제 상태의 변화에 어떠한 영향도 가할 수 없다.

EPR은 이들 가정을 통해 양자역학이 불완전한 이론이란 것을 논증하기 위해 삼단논법으로 진행시켰습니다.

(대전제)만약 물리 이론이 완전하다면, 그리고 만약 위치(x)와 운동량(p)이 물리적 실재라면, 이 이론에는 이들 요소에 대한 완전한 기술이 있어야 한다.

(소전제)양자역학에는 이들 물리적 실재에 대한 기술이 없다.

(결론)그러므로 양자역학은 완전한 이론이 아니다.

다른 하나의 공격 포인트는 앞의 두 논쟁과 마찬가지로 하이젠베르크의 불확정성 원리였습니다. 양자역학은 불확정성이 ‘측정방법에 상관없이 원래 물체에 내재되어 있는 근본적인 한계’라고 선언하였으나, EPR은 불확정성의 근원을 원리적으로 피할 수 있다고 주장했습니다.

아인슈타인과 그의 동료들은 마침내 입자의 위치와 속도를 모두 정확하게 측정할 수 있는 정교한 논리를 개발하는 데 성공했습니다. 이 역시 사고실험인데 내용은 원리적으로 간단합니다. 이제부터 EPR이 제기한 사고실험을 알아보겠습니다.

흔히 발생하는 물리적 현상 가운데 정지해 있던 한 입자가 두 개의 입자로 붕괴(decay)하는 경우가 있습니다. 이때 운동량 보존법칙에 의해 두 입자는 반드시 반대방향으로 날아가며, 그들의 운동량의 절대값은 꼭 같습니다(두 입자는 질량이 정확하게 반분되고, 속도는 크기는 같고 방향이 반대입니다.).

이 원리를 이용해 한 입자의 위치를 측정해서 알아내면 반대방향으로 날아가는 다른 입자(이 입자의 짝)의 위치도 자동적으로 알 수 있게 됩니다. 따라서 한 입자의 상보적인 물리량인 운동량과 위치를 동시에 정확하게 파악할 수 있다는 것이 EPR 논증의 요지입니다.

아인슈타인은 앞서 두 번의 논쟁(라운드1, 라운드2)에서 불확정성 원리를 공격했다가 보기 좋게 실패한 경험이 있습니다. 양자역학의 표준해석인 코펜하겐 해석에 의하면, 입자의 운동량과 위치는 우리가 관측하기 전에는 ‘정확한 값’이라는 게 존재하지 않습니다. 그래서 한 입자의 위치를 측정하면 그 측정 행위가 운동량의 변화를 일으켜 정확한 운동량을 알 수 없게 됩니다. 이것은 앞의 두 논쟁에서 확인되었으며, 아인슈타인은 패배를 자인할 수밖에 없었습니다. 그러나 EPR 논증은 한층 더 정교했습니다.

이제 EPR 논증을 따라가 봅니다. 위에서 예를 든 것처럼 정지한 입자가 두 아기 입자(S₁, S₂)로 붕괴하는 경우를 생각해보겠습니다. S₁의 운동량을 측정하면 우리는 S₂를 전혀 건드리지 않고 S₂의 운동량의 정확한 값을 알 수 있습니다.

...(후략)

<'우주관 오디세이' 저자·동아대 겸임교수>

출처 : 인저리타임(http://www.injurytime.kr)

----

세기의 보어-아인슈타인 논쟁 ... (라운드 3) EPR 논증 ③보어의 반박

세기의 보어-아인슈타인 논쟁 ... ＜라운드 3＞ EPR 논증 ③보어의 반박

EPR 논쟁이 시작된 1935년의 닐스 보어(50세). 출처: Wikimedia Commons
우주관 오디세이 - 보어-아인슈타인 논쟁 ③보어의 반박

EPR 논증은 매우 정교하고 강력한 것이었습니다. 불확정성 원리가 규정한 한계, 곧 입자의 위치와 운동량 혹은 두 가지 스핀 성분을 동시에 정확하게 알 수 없다는 원리를 기묘한 방식으로 공격한 것입니다.

EPR 논증에 대해 보어는 『네이처』에 예비논문을 발표한 뒤 EPR 논증이 실린 물리학 논문지인 『Physical Review』의 48호에 반박논문을 실었습니다. 보어는 EPR 논증을 결코 받아들일 수 없었습니다.

보어는 먼저, EPR(Einstein, podolsky, Rosen)이 논증의 전제로 내세운 ‘물리적 실재(physical reality)’란 용어는 양자역학에 적용할 경우 근원적으로 모호함을 피할 수 없다고 지적했습니다. 즉, ‘물리적 실재’의 기준이 모호하기 때문에 이 기준에 의해 시스템의 운동량과 위치에 동시적인 실재성을 부여하는 것은 잘못이라고 주장했습니다.

...(후략)

출처 : 인저리타임(http://www.injurytime.kr)

----

하이젠베르크의 불확정성 원리가 틀렸다고?

호주 그리피스대학 연구팀, 최근 실험에서 불확정성 원리 건재 확인
하워드 위스먼, Science Advances 논문 게재 ... 국제 대안언론 '더 컨버세이션'에 해설 기고

불세출의 과학자이자 상대성이론 창안자인 앨버트 아인슈타인은 평생 양자역학을 못마땅하게 생각했다. 그는 1927년부터 양자역학의 불완전성을 논증하는 데 집요함을 보였다. 그 주요 타겟은 불확정성 원리였다. 그가 1927년 제5회 솔베이회의에서 닐스 보어에게 제기한 변형된 이중슬릿 사고실험, 1930년 제6회 솔베이회의에서 제기한 '상자안의 시계' 사고실험, 1935년 내놓은 EPR논증이 모두 불확정성 원리가 오류임을 밝히기 위한 것이었다. 하지만 아인슈타인의 모든 노력은 수포로 돌아갔다. 물리학계는 아인슈타인의 패배를 선언하면서 양자역학(불확정성 원리)의 불완전성 논란은 완전히 불식된 듯했다.

☞더 읽기 : 세기의 보어-아인슈타인 논쟁 ... (라운드 2)‘상자 안의 시계’ 사고실험

그러다 1990년대 몇몇 명석한 물리학자들이 불확정성 원리의 문제점을 제기하면서 논란은 재점화됐다. 그 이후 심심찮게 '불확정성 원리는 틀렸다'는 주장이 나오곤 한다.

이런 가운데 최근 호주 그리피스대학의 하워드 위스먼 연구팀이 '이중슬릿실험'을 통해 "불확정성 원리가 오류라고 주장하는 것은 현명하지 않다"고 주장, 물리학계의 관심을 끌고 있다. 연구팀의 논문은 과학학술지 이언스 어드밴시스(Science Advances) 최근호에 게재됐다.

그리피스대학 양자동역학센터 소장인 위스먼은 불확정성 원리와 이에 관한 쟁점, 그리고 자신들의 실험을 소개하는 해설을 국제 대안언론 '더 컨버세이션'에 기고했다. 다음은 전문 번역이다.

불확실성(uncertainty)이라는 단어는 양자역학(quantum mechanics)에서 많이 사용된다. 한 학파의 생각은 이것이 세상에 우리가 아직 불확실하게 아는 무언가가 있다고 주장한다. 그러나 대부분의 물리학자들은 자연 그 자체가 불확실하다고 믿는다.

본질적인 불확실성은 현대 양자역학의 원조 중 하나인 독일의 물리학자 베르너 하이젠베르크(Werner Heisenberg)가 제시한 이론이 중심이 되었다. 그는 우리가 입자(particle)의 모든 특성을 동시에 알 수 없다는 것을 보여주는 불확실성 원리를 제시했다.

예를 들어, 입자의 위치를 측정하는 것은 우리에게 그 입자의 위치를 알려준다. 그러나 이 측정행위 자체가 그 입자의 속도에 필연적으로 영향을 미친다. 정확히는 위치 측정의 정확성에 반비례하는 양만큼 속도는 방해(disturbance)를 받는다.

...(후략)

----

- 2020년 1월 2일

죽어있으면서도 살아있는 고양이, 슈뢰딩거의 고양이

2020년 9월 20일 업데이트됨

아마도 많은 사람들이 ‘슈뢰딩거의 고양이’란 이름을 들어본 적이 있을 겁니다. 영화, 소설 등 많은 대중매체에서 슈뢰딩거의 고양이를 논리에 어긋나는 말을 비꼬기 위해 사용하기도 하고, 특히 양자역학과 관련한 이야기가 나오면 절대 빠지지 않는 것이 바로 슈뢰딩거의 고양이입니다. 양자역학이 무엇인지, 슈뢰딩거가 어떤 사람인지도 모르며 그의 고양이만 알고 있는 사람이 생길 정도로 슈뢰딩거의 고양이는 유명세를 타게 되었습니다. 그러나 정작 슈뢰딩거의 고양이가 정확히 무엇인지 모르는 사람들이 많습니다. 이러한 분들을 위해 이번 기사에서는 슈뢰딩거의 고양이의 모든 것에 대해 설명해드리고자 합니다.

슈뢰딩거의 고양이가 등장하게 된 이유

‘양자역학’하면 많은 사람들이 가장 먼저 떠올리는 것이 ‘슈뢰딩거의 고양이’기 때문에 슈뢰딩거의 고양이가 양자역학을 설명하기 위해 생겨났을 것이라 생각하는 경우가 있습니다. 그러나 슈뢰딩거의 고양이는 정반대의 목적, 즉 양자역학을 비판하기 위해 고안되었습니다. 당시 닐스 보어 등 코펜하겐 대학에 있는 몇몇의 물리학자들이 양자역학에 대한 주요 해석인 ‘코펜하겐 해석’을 발표하였으나 이 내용에 동의를 할 수 없었던 과학자들이 있었습니다. 특히 아인슈타인과 슈뢰딩거는 코펜하겐 해석에 대한 반박을 위해 오랫동안 편지를 주고받으며 의견을 교환하였고, 이 과정에서 등장한 사고 실험들 중 하나가 바로 슈뢰딩거의 고양이입니다. 양자역학의 불완전성을 보이며 그 내용을 반박하기 위해 고안된 것이 바로 이 사고 실험입니다.

슈뢰딩거의 고양이란 무엇일까?

이제 슈뢰딩거의 고양이가 어떤 사고 실험인지에 대해 알아보도록 하겠습니다. 내부를 볼 수 없는 상자 안에 고양이 한 마리와 청산가리가 들어있는 병, 가이거 계수관 (방사선을 측정할 수 있는 관)과 연결된 망치, 우라늄 입자가 들어있습니다.

우라늄 입자가 붕괴하여 방사선이 가이거 계수관에 감지되면 망치가 움직여 병을 깨게 되고 이 경우 새어나온 청산가리로 인해 고양이는 죽게 됩니다. 우라늄 입자가 1시간에 50%의 확률로 핵붕괴를 일으킨다고 가정하였을 때 1시간 후 고양이가 존재하는 상태에 대해 알아보는 것이 이 사고 실험의 목적입니다.

실제 세계에서 이 실험이 진행된다고 생각해보면 1시간 후 고양이의 상태는 무조건 살아있거나 죽은 것 둘 중 한 가지로 정해지게 됩니다. 다만 상자를 열어 내부를 확인하기 전까지는 정확한 결과를 알 수 없을 뿐입니다. 그러나 이 실험을 양자역학적인 관점에서 생각해보면 1시간 후의 고양이는 삶과 죽음이 공존하는 상태, 즉 살아있으면서도 죽어있는 상태로 존재한다는 결과가 나오게 됩니다.

코펜하겐 해석

위의 사고 실험에서 삶과 죽음이 동시에 존재한다는 모순된 결론을 나오게 한 이론이 바로 코펜하겐 해석입니다. 코펜하겐 해석에서는 모든 계에 대한 정보를 실험을 통해 측정할 수 있는 값들을 이용하여 파동 함수로 변환해 생각합니다. 이때 특정 물리량을 측정하기 전까진 해당 물리량을 확정지을 수 없고, 관측가능한 물리량을 측정하는 순간 파동 함수가 붕괴하며 특정한 값으로 물리량이 결정됩니다. 양자역학에서는 어떤 물리량을 특정할 때 해당 물리량이 가질 수 있는 값의 가능성을 확률로 나타낼 수 있으며, 파동 함수의 특성상 이 확률들은 중첩이 가능하여 파동 함수의 붕괴가 일어나기 전 해당 물리량은 발생 가능한 모든 결과값들이 특정 확률만큼 중첩되어 있는 상태로 존재한다고 가정할 수 있습니다.

이 내용을 슈뢰딩거의 사고 실험에 적용시켜보면 1시간이 지난 후 원소가 붕괴될 확률이 50%이므로 고양이가 죽을 확률과 살아있을 확률 모두 50%가 되고, 결국 고양이는 상자의 뚜껑을 열기 전까지 삶과 죽음이 중첩된 상태라고 볼 수 있습니다. 상자를 여는 순간 파동 함수가 붕괴되며 고양이의 상태가 ‘죽음‘ 또는 ’삶‘의 한 가지 상태로 결정됩니다.

...(후략)

양자역학 네 번째 이야기 - 슈뢰딩거의 고양이

조회수 199,306회 2017. 1. 3.

사이언스프렌즈 에듀 Edu

구독자 1.47만명

양자역학 아는 사람은 아무도 없다. -리처드 파인만-

그럼에도, 양자역학을 알아두면 좋은 이유는...

1) 이해하기는 어렵지만 현실에서 모두 사용하고 있다.

2) 자연 현상이나 우주에서 일어나는 것은 모두 예측 가능하다던, 고전역학을 획기적으로 바꾼 혁명 같은 이론이다.

이해하기 어렵더라도, 맛만 보자구요. 재미있거든요~

----

고양이가 살아있으면서 죽어있는 게... 양자역학에선 가능하다고? 슈뢰딩거의 고양이!

조회수 664,200회 2021. 1. 12.

리뷰엉이: Owl's Review

구독자 80.1만명

죽어있으면서 동시에 살아있는 고양이가... 양자세계에서는 가능하다??

에르빈 슈뢰딩거의 '슈뢰딩거의 고양이'는 코펜하겐 학파의 확률, 중첩 개념을 무너뜨리기 위해 내세운 사고 실험입니다. 코펜하겐 학파는 양자역학을 이렇게 설명한다. 미시 세계에서는 입자에 대한 그 어떤 정보도 정확하게 알 수 없다. 이것은 양자역학의 본질이므로 측정장비가 아무리 정교해지고 과학이 진보하더라도 미시세계를 정확하게 이해하는 건 불가능하다. 다만, 미시 세계에서 정보는 확률적으로는 알 수 있다.