슈뢰딩거의 고양이

世上事 : 2009. 2. 8. 22:48
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출처 - 네이버 지식인
슈레딩거의 고양이는 심리학 분야보다는 물리학 분야에 올라가야할 질문일거 같습니다...
세 가지 답변을 찾아서 올려드립니다...




먼저 슈뢰딩거..
이 사람은 양자역학이란 학문에 공헌한 과학자중 한명으로 파동함수를
만들어서 유명하죠..

그러면 슈뢰딩거의 고양이 에 대한 실험에 대해 한번 알아 보겠습니다.

쉽게 설명하기 위해 예를 한번 들어보죠..

광자(빛의 입자)를 발사하는 기계 앞에 반만 도금 되어 있는 거울이 있다고 칩시다.

그리고 그 거울 앞에는 빛을 감지하는 센서가 달린 권총이 있고 권총은 고양이를 겨누고 있습니다.

자 이런 상태에서 님은 광자하나를 거울 쪽으로 날려보냈습니다.

그러면 아까 거울은 반만 도금된 상태이므로 광자는 거울에 반사될수도 있고 통과할수도 있습니다.

통과 되면 고양이는 죽고 반사되면 고양이는 살죠..

이렇게된 상황에서 고양이의 운명은 어떻게 될까요? 죽을수도 있고 살수도 있겠죠..

즉 고양이는 죽지고 않고 살아있지도 않는 중첩상태에 빠진것입니다.

참 이해하기에는 이상한 실험이죠...(양자역학이 약간 기이한 학문...)

그런데 여기서 과학자들은 이런 고양이의 문제(죽지고 않고 살지고 않는)를 해결하기 위해
평행우주란 개념을 도입했죠..

평행우주란 우리와 똑같은 우주가 여러개 있다는 말인데요...

자 님이 아까 광자를 날려 보냈죠.. 그러면 님의 눈에 고양이는 어떻게 보일까요?

여기서 평행우주 가 맞다면 죽은상태도 보이고 살아있는 상태도 보입니다,
만약에 님이 여기서 고양이의 죽은모습을 봤다면, 다른우주에서는 살아있는 모습을 동시에 본것입니다.

즉 고양이의 죽음과 삶이 어떤 우주에서는 죽음으로 나타나고 다른 우주에서는 삶으로,
동시에 나타난다는 것입니다.

여기까진데요... 잘 이해가 가시는지 모르겠네요
이 슈뢰딩거의 고양이는 양자역학에서 나온 개념이니
제 설명이 이해가 잘 안가시면 양자역학에 대해서 알아보시는게 좋을것같습니다.





일반적인 생각으로는 이렇게 생각하죠
고양이는 죽었거나 살았다....
하지만 이것은 고전역학적인 시점에서의 이야기라는 것입니다....

제일 비유가 적절한 것은 쌍슬릿실험입니다.
물론 양자역학적인 관점에서의 실험을 말하지요....
즉... 빛이 입자라는 가정에서 시작을 하죠....

1. 하나의 광원에서 두개의 구멍으로 빛을 쏩니다.(이때 간섭무늬가 생깁니다)
2. 이 광원에서 광자를 하나만 쏩니다..(이 경우에도 간섭무늬가 생기는겁니다... 신기하게)
3. 하지만 이상하게도 이 하나의 광자가 어느 구멍으로 통과했는지를 알기위한 기계를 구멍에 설치하면... 간섭무늬가 사라집니다

이것을 한번 다시 해석해볼까요??
두번째 실험에 대한 결과는 간섭효과가 나타납니다...
그런데 그 결과는 두 슬릿을 모두 통과했을때 나타나는 현상이지요....
하지만 중간에 어떤 경로를 선택했는지를 알기위해서 감지기를 사용했을땐....
음... 두 슬릿중 하나로만 지나가지요....

고양이의 예로 바꿔볼까요??
밖에서 봤을때는 안의 상황을 모르죠...
상자를 열었을때는 죽었거나 살았거나 둘중 하나닙니다(이것은 감지기를 설치한 것과 같죠...)
하지만 상자를 열지 않았다면...
두가지의 상태가 공존한다는 겁니다... (마치 두 슬릿을 지난 효과와 같이...)
이것이 바로 양자역학의 시점이라는 것이지요...






슈뢰딩거가 코펜하겐해석(입자를 확률적으로 해석)을 비판적으로 제시한 의견이

오히려 양자적 실체를 보여주는 예로서 사용되고 있는 사고실험입니다.

인터넷에 슈뢰딩거에 대한 설명이 더러 있는데

제가 볼때는 거의 핵심을 비켜가고 있습니다.

슈뢰딩거의 고양이를 이해하기 위해서는 반드시 "쌍슬릿 실험" 먼저 이해 하셔야 합니다.

이 "쌍슬릿 실험"이 이해되지 않고 는 결코 "슈뢰딩거의 고양이"가 이해되기 어렵습니다.

우선 쌍슬릿 실험을 설명하겠습니다.

쌍슬릿실험은 처음에는 빛의 입자라고 가정하고 설명합니다.

1. 두개의 구멍에 빛을 쏘았습니다. 그런데 간섭무뉘가 생긴 것이지요.

만일 빛이 입자라면 어떻게 이러한 분포를 가질수 있겠습니다.

입자라면 간섭무늬를 만드는 것이 불가능 하지요

2. 하나의 광자만 쏘았습니다. 그 결과 여전히 간섭무늬가 생겼습니다.

3. 입자가 두개의 구멍중 어느 곳으로 진행하는 지를 알기 위하여

슬릿의 입구에 감지기를 설치하였습니다. 그 결과 두곳중 한곳으로 통과하였다는 것은 알았지만

간섭무늬는 생기는 않았습니다.

4. 슬릿의 약간 떨어진 곳에 설치 하였습니다. 간섭무늬가 흐릿하게 나옵니다.

두개의 슬릿중 어느 곳으로 지나갔는지도 대충만 알수 있습니다.

음~ 그림도 그릴수 없고, 인터넷으로 설명하는데 한계를 느끼는데요.

결론은 이렇습니다.

측정을 정확히 하면 경로는 정확히 알려주지만 파동성은 깨어진다.

측정을 대충하면 경로는 정확하지 않지만 파동성은 나타난다.

(입자가 한개일때도 간섭무늬가 생긴다는데 주지하십시오.)

그래서 내린결론은

인간의 관측행위가 입자에 결정적인 영향을 미쳤다는 것입니다.

관측을 하면 분명한 결과는 나타나지만 물질의 본래적 성질도 깨어집니다.

관측을 대충 하면 분명한 결과는 나타나지 않지만 물질의 본래적 성질은 살아있습니다.

이제 슈뢰딩거의 고양이에 대한 이야기를 할수 있습니다.

밀폐된 상자 속에 폭약이 있고 이 위에 고양이가 앉아 있다.

하나의 입자를 발사하여

첫번재 슬릿을 통과하게 되면 스위치가 접속되어 폭약이 터지면서 고양이는 죽는다.

첫번재 슬릿을 통과하게 되면 스위치가 열리게 되어 폭약은 터지지 않게 되고

고양이는 살게 된다.

상자 밖에 있으며 내부에서 일어나는 일을 알지 못하는 관찰자는

최소한 한 입자가 1번이나 2번 경로를 분명히 지난 뒤에 고양이가 죽었는지 살았는지를

어떻게 판단할 것인가?

코펜하겐 해석에 의하면 관찰자는 고양이는 삶의 상태와 죽음의 상태가

중첩되어 있다고 생각해야 한다.

즉, 인간이 관측하기 전까지는 입자의 빔은 1번 슬릿과 2번 슬릿을 혼재하여 통과합니다.

(하나의 입자로도 간섭무늬가 생겼다는데 주의하십시오)

즉 고양이는 반은 죽었고 반은 살아 있는 상태가 된다.

하지만 관찰자가 내부를 들여다보는 순간, 즉 측정을 하는 순간 고양이의 삶과 죽음이 결정된다.

즉 고양이의 삶과 죽음이 관찰자의 행동에 의해 정해지는 것이다.

이런 일이 실제 세계에서도 일어날 수 있는가?

양자역학에 대한 코펜하겐 해석은 관찰자의 측정 행위와

실제와의 관계에 대해 우리의 상식과는 다른 차원의 문제를 제기하고 있다

결론적으로, 물질의 파동성과 입자성을

고양이의 생명과 연결시킨 실 예 입니다.

미시세계의 현상을 거시세계에 적용시킨 것 이라고 볼 수 있지요.
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Posted by Real_G

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