안녕 파란빡빡맨이야
안올것만 같은 일요일이 와버렸어 난 일요일보다 토요일이 좋더라
일요일다음은 월요일이지만 토요일 다음은 일요일이거든
내일 아침엔 월요병에 시달리겠지
월요병을 예방하는 방법은 뭐다?
그래서 일요일에 잠깐 머리 쓸 주제를 준비했다.
그것은 바로 슈뢰딩거의 고양이
(원래 양자역학에 대해 준비하려고 했는데 필자도 아직 공부중.. 덤으로 많은 어려움을 겪고 있는 중이라서..)
그에 관련된 슈뢰딩거의 고양이를 준비했고 양자역학의 신비함에 대해서도 제일 아래에 여담으로 또 준비했다!
각설하고 슈뢰딩거의 고양이에 대해 알아보자.araboza
슈뢰딩거의 고양이는 말로 많이 들어왔을거야.
하지만, 이것이 도대체 뭔지, 뭘 의미하는지에 대해선 모르는 사람들이 많을것같아서 준비했어.
자, 슈뢰딩거의 고양이가 뭘까?
위 그림처럼 밀폐된 상자안에 고양이가 갇혀 있어.
상자 안에는 1시간에 2분의 1확률로 1개 분해되는 알파입자 가속기가 있고 청산가리 통이 들어있다.
만약 알파입자가 방출되어 청산가리 통의 센서에 감지되면 청산가리 통은 깨지고 고양이는 죽게 되.
자, 1시간 뒤 고양이는 죽었을까? 살아있을까?
- 한줄요약 : 살 확률이 50%인 고양이가 1시간 뒤 살아있을까? 죽었을까?
우리가 유추할 수 있는 뻔한 답은 " 죽었다 or 살았다 " 겠지?
그럼 왜 이렇게 답하기 뻔한 문제를 만든거야?
오스트리아의 슈뢰딩거라는 과학자가 양자 역학의 불완전함을 증명하기 위해 만들었어.
그래서 " 죽었다 or 살았다 " 가 아닌 양자역학적 해석을 해야 이 실험의 의미를 이해 할 수 있어.
자, 이제 고양이 대신에 원자 하나가 상자안에 들어있다고 가정해보자.
물론! 원자는 죽거나 살거나 하지 않고 어떤 방향으로 향할 수 있을 뿐이지.
저 상자안에 청산가리 통 대신 자기장이 있다고 가정하자.
그럼 우리는 이 원자가 50%의 확률로 위, 또는 아래를 향할 수 있단걸 알 수 있어.
1시간 뒤 상자 안을 들여다 보았을 때 무슨 일이 생길까?
물론, 물리학은 이미 그 결과를 알고있지.
물리학은 우리가 관찰을 통해 원자를 고정시킨다고 답해.
뭔 말이냐.. 우리의 관찰이 원자가 위로 향하는지 아래로 향하는지 결정한다는 말이야.
- ???
슈뢰딩거는 이 같은 설명이 참 어이없다고 생각했지
양자역학적 해석=코펜하겐 해석이 너무 모호한거야. 그래서 이 고양이를 통해 비판한거지
저 설명은 고양이가 절반은 살아있고 절반은 죽어있는 상태라고 말하는 것과 다를게 없는거야.
즉 살 확률 100%, 죽을 확률 100%가 중첩된다는 상황이 되버려.
살아있음과 동시에 죽어있다? 뭔 소리야? 전혀 현실적이지 않은 설명이잖아.
관찰자가 상자 안을 들여다보았을 때 고양이가 죽어 있다면? 관찰자가 고양이를 죽인 것이지.
즉, 누군가 상자에 손을 대는 순간 슈뢰딩거의 고양이는 생사의 길을 앞에 두고 있는 상황에 처하게 되는거야.
이걸 받아 들일 수 있어?
확률적 해석(코펜하겐 해석)이 물리학에 자리 잡음으로써 이에 반발하는 슈뢰딩거 뿐 아니라 아인슈타인은 유명한 말을 남겨.
" 신은 주사위를 굴리지 않는다 "
양자역학은 모든 걸 확률로 말합죠.'자연이 확률론적으로 해석된다'
아이슈타인은 양자역학을 부정함으로써 자연은 확률론적이지 않다는 말을 한것입죠.
여담이지만 아인슈타인이 웃긴건 자기는 끝까지 신은 확률놀이 안한다면서 양자역학 했는데 본인도 양자역학을 만든
여러 물리학자중 한명에 포함된다는것..
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* 아래는 이 말에 대한 개인적인 해석인데, 윗부분이 정설이니 안읽고 가셔도 됩니다. 오히려 이상한 부분이 있을지도..
좀 더 엄밀히 말해보자.
신이 주사위를 던지는지 안던지는지 양자역학으로는 모른다가 정답이야.
아인슈타인은 신이 계신데 어찌 중첩된 상태가 존재할 수 있나? 이걸 정의한거야.
- 왜냐면, 신은 중첩된 상태를 정의할 수 있단 말임. 이걸 아인슈타인은 신은 주사위를 던지지 않는다.
즉, 두가지 상태를 둘 다 이럴수도 있고 저럴수도 있다 라고 하는게 아니라 이렇다, 혹은 저렇다 라고 정의할 수 있다는 말.
그러나, 양자역학은 중첩상태라는것을 정의하지 못하니까 그걸 주사위라고 표현한것뿐이야.
주사위의 의미는? 이럴수도 있고 저럴수도 있다.
*여기까지입죠
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다만 정답에 근접하는 결과치를 확률로 계산해보자는 것이다. 그것이 바로 양자역학.
참고로 아인슈타인은 죽을때까지 확률적인 해석을 받아들이지 못해.
결국 슈뢰딩거의 고양이에 의해 양자 물리학에서 관측이 무엇을 뜻하는지 깊이 생각하는 계기를 제공해줬어.
또, 이것을 설명하는 많은 이론들이 제안됐지.
그렇다고 확률적 해석이 물리학에서 없어졌느냐? 그것도 아니야.
현재 많은 과학자들은 고전역학보다 양자역학에 따르는 코펜하겐 해석이 옳다고 보고있어. 실험결과 역시 그렇고.
양자역학을 공부한다는 것은 코펜하겐 해석을 공부하는거야.
그보다 좋은 해석이 나오질 않았거든.
- 확률적으로 설명할 수 있으나 정의할 수는 없다
잠깐 아래 BGM은 정지시키고 영상을 보자.
양자역학의 불가사의를 확인할 수 있는 이중슬릿 실험이야.
물론 알아듣기 쉽게 설명해주더라고.
양자역학의 꿀발린 부분만 모아서 신이랑 엮어버리더라고.
뒷부분에서 전자가 마치 자기가 관찰을 인식하고 경로를 바꾼다는 식으로 말하는데 이 부분은 전혀 아니란 거
관찰이란 행위 자체가 전자의 경로를 바꾸는거다. 나머지 설명은 훌륭함.
자, 머리가 띵ㅡ 한 사람들이 있을거야. 이게 뭔 소리야? 그래서 고양이는 살았냐?
하이젠베르크는 자연의 본질이래, 확률놀음이라는거지.
근데 그건 하이젠베르크도 모름ㅋㅋ 애초에 양자역학을 이해했다고 말하는 사람은 이해못한것이다 란 말도있고.
보너스로 여담을 준비했다.
양자역학은 슈뢰딩거의 고양이나 단순히 실험공간 안에서만 존재하는게 아니야.
원자핵과 전자의 반경 비율이 대략 1:1836 쯤 된다고 해.
이말은 원자의 99.9999999%가 빈 공간이란거지.
이게 왜 신비하냐?
지금 너님이 이 컴퓨터를 바라보고 앉아있는 모든 공간과 너님 존재 자체가 99.99999999 무한대에 가깝게 비어있다고요.
즉, 거기에 거의 존재하지만 거의 존재하지 않다는 것과 같은 말입죠.
정의는 못하지만 확률적으로 설명할 수 있는 양자역학의 신비로움입죠.
빈 공간을 모두 없애버리면 전 소금결정만큼 작아질건데 무게는 그대로일겁니다..(아마)
추가적으로 몇 마디 더 적어보자면, 우리들은 '빈 공간' 이라 추론하는 영역을 '빈 공간' 이란 설명으로 그것이 비어있는 형태로서
'존재' 한다고 자각해. 즉, 어떤 형태로든 무엇의 존재를 자각한다는 말은 그것이 사실 비어있지 않으며 분명히 존재하는 공간이라는
결론과 같지. 아직 인간의 기술적 한계로 그것이 무엇으로 이루어진 공간인지 발견하지 못해 '비어있다' 라고 말할 뿐인거야.
추가적인 여담때문에 머리가 더 띵ㅡ 해진 사람들도 있을거같은데.. 그래서 글을 급하게 마치겠다!
오늘의 알아보자는 여기까지. 긴 글 읽어줘서 고마워