슈뢰딩거의 고양이란?

여러분들도 슈뢰딩거의 고양이 들어보셨나요?

 

고양이라고 하니 왠지 정감이 가는 느낌이 드는데요. 슈뢰딩거의 고양이는 슈뢰딩거의 고양이는 양자역학과 관련된 실험입니다. 슈뢰딩거의 고양이는 무엇인지 누구나 이해 할 수 있도록 쉽게 알아보도록 하겠습니다.

 

 

슈뢰딩거의 고양이란?

 

 

슈뢰딩거의 고양이는 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 양자역학의 불완전함을 증명하기 위해 1935년도에 고안한 사고 실험입니다. 

 

슈뢰딩거의 고양이 실험 방법

 

1. 고양이 한 마리가 철로 만들어진 상자 안에 갇혀 있습니다. 

2. 상자 안에는 고양이와 같이 방사성 물질이 들어있는 가이거 계수기, 계수기와 연결된 망치, 독가스가 들어 있는 유리병이 있습니다.

3. 방사성 물질의 원소 한 개가 한 시간 안에 붕괴될 확률은 50%입니다.

4. 방사성 원소가 한 개라도 붕괴할 경우 망치는 떨어져 유리병을 깨뜨리게 되며 독가스가 방출 되면서 고양이는 죽게 됩니다.

5. 그렇다면 한 시간 뒤 상자 속 고양이는 죽어 있을까요 살아 있을까요?

 

정답은 상자를 열어 확인하기 전까지는 고양이가 죽어 있는 상태와 살아 있는 상태가 섞여있다 입니다.

 

고양이가 반은 죽고 반은 살아 있는 것이 가능할까?

 

고양이가 1시간 안에 죽을 확률은 2분의 1입니다. 살아 있을 때도 마찬가지로 2분의 1이라고 하는데요. 다만 고양이의 상태는 살아 있는 것을 나타내는 확률 파와 죽은 상태를 나타내는 확률 파가 중첩으로 나타낼 수 있을 뿐입니다. 

 

다시 말해서 1/2는 죽어 있고 1/2는 살은 상태로 이야기 할 수 밖에 없게 되는 것입니다.

 

슈뢰딩거가 고양이 실험을 제기한 이유

 

슈뢰딩거는 슈뢰딩거의 고양이 사고 실험을 통해 양자 역학의 불완전함과 현실적이지 않다라는 것을 말하려고 하였습니다. 양자 역학에 대한 코펜하겐의 해석에 따르면 관측하지 않은 핵은 붕괴한 핵과 붕괴되지 않은 핵의 중첩으로 표현하기에 이 상자를 열기 전까지 삶과 죽음이 함께 있다고 본다고 하였는데요. 슈뢰딩거는 고양이의 생존에 대해 삶과 죽음이 공존 하는 것이 상식적으로는 말이 안된다는 것을 말하기 위해 이 실험을 제기하였습니다.

 

코펜하겐의 해석은 무엇이었을까?

 

코펜하겐의 고양이 실험의 해석은 고양이를 관측하기 전까지는 고양이가 실제로 반은 죽고 반은 살아 있는 상태에 있다가 측정이라는 행위의 영햐을 받아서 죽거나 살아 있는 상태 중 하나의 상태로 확정 된다는 것입니다.

 

코펜하겐의 이러한 확률적인 해석은 슈뢰딩거가 지적한 대로 고양이와 같은 거시적인 물체에는 적용되지 않는 것이 확실한 것으로 보입니다. 그렇지만 미시의 세계에서는 코펜하겐의 해석이 잘 적용 된다는 것이 여러 실험을 통해 밝혀졌는데요. 양자 물리학에 대한 더 자세한 내용은 다음 포스팅에서 한 번 다뤄보도록 하겠습니다.

 

마치며

 

양자 물리학은 알면 알수록 신기한 것 같은데요. 양자 물리학은 과학자들 외에도 많은 성공학자들이 말하는 성공 공식에도 있는 과학 이론이라 더욱 흥미가 생기는 것 같습니다. 특히 보이는 물질세계에 관한 것이 아닌 보이지 않는 비물질 세계에 관한 것이라 그런지 양자 물리학에 대해 알아 갈 수록 상상력이 더욱 풍부해지는 것 같습니다. 

 

다음에도 더 이해하기 쉽고 좋은 과학 지식 정보들로 찾아오도록 하겠습니다.