질문
슈뢰딩거의 고양이/이중 슬릿 실험에 대해 질문있습니다.
정보가 없는 사용자
조회수 2,335
작성일2015.08.21
양자역학파트의 이중슬릿실험에 대해 질문 있습니다.
1. 전자를 하나씩 발사할때 관측자가 있고없고에 따라 결과가 다르다고 알고있습니다.
이는 전자를 관측할때 광자와 충돌하여서 이런현상이 일어난다는데 맞습니까?
2. 슈뢰딩거의 고양이 사고실험에서 슈뢰딩거는 방사능장치에 독극물을 넣었지만 아인슈타인은 설명할때 50%확률로 폭발하는 폭약을 넣더라고요.
살짝 어이는 없지만 디씨위키에서 본건데 그냥 고양이를 상자에 넣고 3일간 있다가 상자를 열지않으면 삶과 죽음의 공존상태라고 설명하면 안됩니까?
3. 전자가 파동성, 입자성을 가지는데 관측하는 순간 파동성을 상실하는데 왜그런지 설명좀 해주십시오.
고등 이과생 수준에서 이해할 수 있는 정도면 좋겠습니다.
감사합니다.
양자역학 자체를 부정하지는 말아주십시오. 이쪽으로 주제가 정해져서 자료를 모으던 도중 생긴 의문입니다. 현재 양자물리학자들이 주장하는 내용을 기반으로 말씀하여 주십시오.
답변자님,
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양자역학파트의 이중슬릿실험에 대해 질문 있습니다.
1. 전자를 하나씩 발사할때 관측자가 있고없고에 따라 결과가 다르다고 알고있습니다.
이는 전자를 관측할때 광자와 충돌하여서 이런현상이 일어난다는데 맞습니까?
양자역학은 미시세계의 대상에 적용하는 운동법칙입니다. 거시세계의 운동법칙은 뉴턴의 운동방정식 F = ma로 이 식을 풀면 물체의 위치가 시간의 함수로 주어집니다. 그리고 시간의 함수로 주어진 위치로부터 그 물체에 대한 어떤 정보든지 모두 계산할 수 있지요. 그런데 미시세계의 대상은 물체의 위치가 시간의 함수로 주어지지 않고 물체의 파동함수가 시간의 함수로 주어집니다. 물체의 파동함수는 위치의 함수인데 그래서 어떤 시간에 물체가 어떤 한 위치에만 있을 수 있는 것이 아니라 모든 위치에 있을 수 있는 확률로 존재한다는 것입니다. 그래서 관찰하기 전까지는 확률로만 표시되지만 일단 관찰하면 물체는 관찰된 곳에 있게 됩니다. 그것은 동전을 잡았을 때 앞면이 위로갈지 뒷면이 위로갈지 보기 전에는 확률이 반반이지만 한번 본 뒤에는 계속 앞면인채로 남아있는 것이나 마찬가지입니다.
이중슬릿 실험에서 관찰자가 있고 없고에 따라 결과가 다르다는 것은 미시세계의 이런 성질을 말해주는 것입니다. 전자를 관측할 때 광자와 충돌해서 뭐가 변한다기 보다는 전자에 대한 정보가 확인되면 더 이상 확률로 존재하는 상태가 아닌 것을 말해줄 뿐입니다.
2. 슈뢰딩거의 고양이 사고실험에서 슈뢰딩거는 방사능장치에 독극물을 넣었지만 아인슈타인은 설명할때 50%확률로 폭발하는 폭약을 넣더라고요.
살짝 어이는 없지만 디씨위키에서 본건데 그냥 고양이를 상자에 넣고 3일간 있다가 상자를 열지않으면 삶과 죽음의 공존상태라고 설명하면 안됩니까?
슈뢰딩거 고양이는 미시세계의 성질을 비유적으로 설명한 것입니다. 양자역학이 처음 나온 1930년대에는 거시세계의 뉴턴역학이 양자역학의 근사법칙이고 원칙적으로 옳은 법칙이 양자역학이라고 생각하는 사람들이 있었습니다. 그래서 미시세계의 성질을 거시세계의 현상에 빗대어 비유적으로 설명하기도 했지요. 이제는 미시세계에 대해 너무 잘 알게 되고 미시세계의 시시콜콜한 모든 현상을 이용해서 오늘날 첨단 과학기술문명을 이룩하게 되었습니다. 이제 미시세계는 미시세계로 이해하고 더 이상 거시세계의 현상을 가지고 빗대어 설명할 필요가 없어졌습니다. 미시세계를 있는 그대로 잘 이해할 수 있기 때문입니다. 슈뢰딩거 고양이 이야기는 더 이상 심각하게 생각할 필요가 없습니다. 오늘날 물리학자나 미시세계의 성질을 이용하는 과학자는 더 이상 미시세계가 잘 이해되지 않아서 거시세계를 빗대어 이해하려고 노력하지 않습니다.
3. 전자가 파동성, 입자성을 가지는데 관측하는 순간 파동성을 상실하는데 왜그런지 설명좀 해주십시오.
거시세계에서는 물체가 입자이면서 동시에 파동일 수가 없습니다. 그래서 파동이라고 생각했던 빛이 입자의 성질을 가지고 있다는 것을 알게 되었을 때 놀랐고, 역시 입자라고 생각했던 전자가 파동의 성질을 갖는 것을 알고 놀랐지요. 이제는 잘 알게 되었습니다. 미시세계에 속한 대상은 입자와 파동으로 구분하는 대상이 아닙니다. 모든 것이 입자이기도 하고 파동이기도 한 그런 대상입니다. 단지 거시세계의 눈으로 관찰하면 그것이 어떤 경우에는 입자로 보이고 어떤 경우에는 파동으로 보이는 것입니다. 사실 전자를 처음에 입자라고 생각한 것도 그것이 확실히 입자라고 확인하고 그렇게 생각한 것이 아닙니다.
아무튼 전자가 관측하는 순간 파동성을 상실한다는 이야기는 잘못된 이야기입니다.
2015.08.21.
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