Schrodinger's cat 슈뢰딩거의 고양이

슈뢰딩거의 고양이는 주로 파라독스 paradox 의 예로 쓰인다. 물리법칙에 현재 상태를 대입하여 미래를 예측 할 수 있을까? 현재 상태를 정확하게 알고, 자연 현상을 지배하는 모든 물리의 법칙을 알 수 있다면 우리는 정확하게 모든 물리적 진행과 궁극적 그리고 다단계적으로 미래의 일들을 예측 할 수 있다 - 물론 아직까지는 이론상으로 말이다.
이러한 물리적 미래예측은 뉴턴역학을 기초로하는 고전역학에서 만큼은 사실이였따. 하지만 양자 물리학에서는 상황이 다르다. 미래의 상태를 구입하는 슈뢰딩거 방적식의 해는 하나가 아니라 여럿의 해가 존재한다. 하나의 상태에서 출발하여도 여러 방향으로 일이 전개 될 수 있고, 따라서 미래에 여러 가능성이 있다는 것이다. 슈뢰딩거의 고양이 이전에는 Niels Bohr의 코펜하겐의 해석이 있었다. 코펜하겐의 해석은 대체적으로 양자역학의 해석으로 인식되어있다. 고전역학은 particle 과 energy 를 별개로 여긴다. energy 만이 waveform 성질을 가지고 있다는 것이다. 반면 양자역학에서 matter 는 wave 와 particle 성질을 모두 가지고 있고 subatomic particles 들을 savefunction 으로 나타낼 수 있다고 한다. 코펜하겐의 해석은 - 관측되기 전의 전자는 여러 위치에 있는 상태가 겹쳐 존재하지만, 관측자가 전자를 관측하는 순간 파동의 수축이 일어나 전자가 한 곳에서만 발견된다고 주장한다.
관측되는 대상은 한가지 상태를 택해야만한다는 것이다. 여기서 슈뢰딩거의 고양이를 보자면 - 고양이 한마리가 상자에 갇혀있다. 상자 안에 방사선을 검출 할 수 있는 계수관과 방사성 원소가 들어있따. 방사선 원소의 양은 한시간 동안 한 개의 원자가 붕괴할 확률과 한 개도 붕괴하지 않을 확률이 각각 50%이다. 만약 방사성 원소가 붕괴하면 계수관이 방사선을 감지하게되고 - 그러면 연결된 망치가 시안화수소산의 병을 깨면서 고양이에게 치명적인 산이 흘러나오도록 되어있다. 이 상자를 한 시간 동안 방치한다면 - 고양이에대해 무어라 이야기 할 수 있을까? 고양이의 상태를 나타내는 파동함수는 살아있는 상태를 나타내는 파동함수와, 죽은 고양이를 나타내는 파동함수는 중첩된다. 고양이는 죽고 살아있는 '중첩'의 상태이다. 하지만 상자를 열어 고양이를 확인한다면 이는 살아 있거나 죽어있을 것이다. 관측 이전에 중첩된 상확이 관측 후에는 하나의 확정이 된다.

중첩된 고양이의 상태


당시 코펜하겐 해석에 아인슈타인과 슈뢰딩거는 동의 할 수 없어, 오랫동안 양자물리에 대한 의견을 교환 한 후 상태는 중첩 될 수 없다는 - 코펜하겐 해석의 오류를 보여주려 위의 상황을 만들었다고 한다. 

모든 상황에 적용 될 수 있는 이론이다. 내가 미국을 간다면 영국을 갈 수 없는 것 처럼 - 두가지 선택, 혹은 상황이 중첩 될 수는 없는 것이다. 간단하지만서도 모든 세부적인 논리를 곧게 세우기란 쉽지않다. 아인슈타인과 슈뢰딩거의 꾸준한 움직임과 그들의 논리를 확실히 전달하려는 응용적인 슈뢰딩거의 고양이를 보며 - 감사함과 아름다움을 느낀다.


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http://en.wikipedia.org/wiki/Copenhagen_interpretation

http://en.wikipedia.org/wiki/Schrodinger%27s_cat
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