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작성일 : 16-09-01 08:15
슈뢰딩거 고양이-2
 글쓴이 : Thomaso
조회 : 619  

그럼 그렇치 바뀐줄 알았어요?


코펜하겐 해석[편집]

가장 많이 받아들여지고 있는 설명. '상자를 열어보기 전에는 살아있는 상태와 죽어있는 상태가 '중첩' 되어 있었으나 관측하는 순간 하나의 상태로 확정된다' 라는 해석이다. 이것을 간단히 "파동함수가 붕괴된다"고 표현한다. 일반적으로 받아들여지는 코펜하겐 해석에 따르면, 이 실험에서는 관측자가 상자를 여는 동시에 상태가 고정된다. 즉 대상에 대한 관측 행위가 대상의 상태를 결정한다는 것이다.

단, 코펜하겐 학파라고 해서 "파동함수가 붕괴하는 것"을 납득하는 것은 아니다. 예를 들어 중력에 의해 땅으로 떨어지는 사과가 지면에 도달하는 즉시 더 이상 진행하지 않고 멈추는 것은 중력의 인력보다 훨씬 더 큰 전자기력의 척력에 막혔기 때문이지, 사과가 지면에 도달하는 즉시 중력이 붕괴했기 때문이 아니다.

관측이 되면 그 즉시 파동함수가 붕괴한다는 것도 납득될 수 없는 문제다. 이유는 모르지만 외관상 그렇게 보이고 현재로는 도저히 그 이유를 알 길이 없으니 일단 그런 것으로 해두자는 게 코펜하겐 해석의 입장으로, 사실 코펜하겐 해석은 어떤 해석을 내놓는 것이라기 보단 해석을 유보하는 것으로 보는게 더 적절하다. 아인슈타인의 "신은 주사위 놀이를 하지 않는다"는 발언에 대한 보어의 "신에게 참견하지 말라"는 답변이 코펜하겐 해석의 입장을 함축한다고 할 수 있겠다.[8]

다중세계 해석[편집]

휴 에버렛 3세가 만든 해석으로, '상자를 열어보기 전에는 살아있는 세계와 죽어있는 세계가 모두 존재하며 관측하는 순간 어떤 한 쪽의 세계로 진입하게 된다' 라는 해석. 핵이 붕괴하는 순간이 분기점이 되어 고양이가 살아 있는 세계와 고양이가 죽은 세계가 분리되어 평행 우주가 되고 서로에게 영향을 주지 않는다고 해석한다.

이 이론에서 파동함수는 각각의 세계로 진입할 확률을 뜻하게 된다. 이 해석이 물리학자들의 지지를 받는 이유는 파동함수의 붕괴라는 납득하기 힘든 답을 피할 수 있음(이 관점에 따르면 파동함수는 관측 전이든 관측 후든 잘만 작동한다. 다만, 파동이 붕괴하는 대신 결어긋남 상태에 놓이게 된다.)과 동시에 외관상 파동함수가 붕괴되어 보이는 이유를 매끄럽게 설명하기 때문이다.[9]

코펜하겐 해석과 함께 파동함수의 붕괴를 설명하기 위해 경쟁하는 가장 중요한 이론으로, 전통적인 코펜하겐 해석 쪽이 정설이지만 다중세계 해석쪽도 지지하는 과학자가 많다.

앙상블 해석[편집]

앙상블 해석에서는 양자 물리학의 확률의 문제를 통계적으로 해석한다. 다시 말해 상자 속의 고양이가 살아있을 확률이 50%이고 죽어 있을 확률이 50%라는 것은, 한 마리의 고양이가 죽은 상태와 살아 있는 상태가 중첩된 상태에 있다는 것이 아니라, 많은 고양이가 같은 상태에 있을 때 그 중의 반은 죽어 있고 반은 살아 있다는 것을 뜻한다는 것이다. 예를 들어 방사성 원소와 고양이가 든 상자가 1억 개 있을 때, 한 시간 후에 그 중의 5,000만 상자의 고양이는 살아 있고 나머지 5,000만 상자 속의 고양이는 죽어 있다고 통계적으로 해석한다.

앙상블 해석을 전자와 같은 작은 입자들에도 적용하면 이해하기 어려웠던 많은 문제가 쉽게 이해되는 듯 보인다. 앙상블 해석을 적용하면 확률함수는 전자가 다른 에너지를 가지는 여러 가지 상태로 중첩되어 있다는 것이 아니라, 수없이 많은 전자가 여러 가지 다른 상태에 있을 확률을 나타낸다고 설명할 수 있다. 비슷한 예로,광자가 두 개의 슬릿을 동시에 통과하는 것이 아니라 수많은 광자 중의 반(1/2)이 한 슬릿을 통과하고 다른 반(1/2)이 또 다른 슬릿을 통과한다고 설명할 수 있다.

아인슈타인은 앙상블이론을 발전시켜 숨은 변수이론을 제안했다. 양자 물리학에서 입자 하나하나가 어떤 상태에 있는지 알 수 없는 것은 입자의 상태를 결정하는 변수를 우리가 다 알지 못하기 때문이라는 것이다. 양자물리학이 확률을 포함하게 된 것은 입자 하나하나의 상태를 결정하는 숨은 변수를 알지 못하기 때문에, 이런 숨은 변수를 알게 된다면 양자물리학도 확률에 의해서가 아니라 결정론적으로 서술할 수 있다고 주장했다.

그러나 이러한 앙상블 해석을 받아들이면 양자물리학이 입자 하나의 물리적 상태를 수학적으로 기술할 수 없다는 것을 인정하지 않을 수 없게 된다. 따라서 코펜하겐 해석을 받아들인 과학자들은 양자물리학에는 파동함수 이외에 다른 변수가 존재하지 않으며, 물리적 실재가 따로 존재하는 것이 아니라고 이들의 주장을 반박했다. [10]

참고문헌[편집]

  1. 이동 Schrödinger, Erwin (November 1935). “Die gegenwartige Situation in der Quantenmechanik (The present situation in quantum mechanics)”. 《Naturwissenschaften》 23 (49): 807–812.Bibcode:1935NW.....23..807Sdoi:10.1007/BF01491891.
  2. 이동 Gribbin, John (2011). 《In Search of Schrodinger's Cat: Quantum Physics And Reality》. Random House Publishing Group. 234쪽. ISBN 0307790444.
  3. 이동 브리기테, 뢰들라인 (2010). 《슈뢰딩거의 고양이: 양자 물리학 입문》. 번역 이상회. 서울: 자음과 모음.
  4. 이동 Schroedinger: "The Present Situation in Quantum Mechanics." 5. Are the Variables Really Blurred?
  5. 이동 Schrodingers Cat Now Made of Light
  6. 이동 김명식. "광학적 슈뢰딩거의 고양이 : 광학에서의 양자 중첩 상태". 한국광학회지 제4권 제2호, 1993.6, pp.233-241 (9 pages)
  7. 이동 이중원. "측정에 대한 새로운 접근과 슈뢰딩거의 고양이: 스테른 겔락의 실험을 통한 정당화". 한국과학철학회 제12권 제1호, 2009, pp.1-24 (24 pages)
  8. 이동 Faye, J (2008년 1월 24일). “Copenhagen Interpretation of Quantum Mechanics”. The Metaphysics Research Lab Center for the Study of Language and Information, Stanford University.
  9. 이동 Everett, Hugh (1957). “Relative State Formulation of Quantum Mechanics”. 《Reviews of Modern Physics》 29: 454–462.
  10. 이동 Matthew F. Pusey, Jonathan Barrett, Terry Rudolph, "The quantum state cannot be interpreted statistically", http://arxiv.org/abs/1111.3328 (2011
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Thomaso 16-09-01 08:30
 
 
 
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