[고양이 과학] 슈뢰딩거의 고양이

요새 공부를 안하다보니 점점 머리가 굳어가는 기분이라

과학 이야기를 할께요!

오늘 얘기할건 슈뢰딩거의 고양이 입니다!

슈뢰딩거의 고양이는 슈뢰딩거가 만든 가상실험이에요.

우리는 흔히

[상자속에 고양이가 반은 살아있고, 반은 죽어있습니다!]

이렇게 알고있지요.

(상자를 열어보니 고양이가 나타났다!)

---

가상실험은 다음과 같아요.

열어보지 않은 상자가 있고, 그 안에는 고양이가 있어요.

그 상자 안에는 독약이 있는데 이 독약은 딱 50% 확률로 터져요.

(그림 출처 - 위키피디아 https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8A%88%EB%A2%B0%EB%94%A9%EA%B1%B0%EC%9D%98_%EA%B3%A0%EC%96%91%EC%9D%B4)

그럼 상자를 열기 전에, 고양이는 살았나요 죽었나요?

---

이딴 실험은 왜 구상됐을까요?

이를 알려면 그 시대의 과학 역사를 조금 봐야해요.

슈뢰딩거는 파동역학의 아버지 같은 사람이에요.

이 시기엔 아주 작은 원자의 세상을 탐구하는게 물리학에서 핫했는데,

그 중에서도 전자의 움직임을 알아내고 싶어했어요.

이에 관한 학문을 양자이론이라 해요.

하지만 아무도 작은 세상의 움직임을 수학적으로 풀어내지 못했어요.

근데 슈뢰딩거는 파동을 이용해서 이걸 풀어냈지요.

이게 그 유명한 [슈뢰딩거 방정식] 이에요.

(자세한 식은 넘나 고통스러워서 애써 넘어가요)

(식을 만든 슈뢰딩거 본인도 식이 왜 이렇게 잘 맞아 떨어지는지 몰랐대요)

여튼 이렇게 양자이론에서 파동함수를 이용한 해석이 등장하고, 모두 잘 해결되는 듯 했지만

문제는 그 이후에요.

슈뢰딩거 방정식은 결과값이 딱 하나가 나오는게 아니라, 일정한 파동으로 나와요.

호수에 돌멩이를 던져서 물결이 일어난걸 상상해보세요.

지금 전자가 어디있어? 하면 슈뢰딩거 방정식의 결과값은

이 물결이 그 값이야~ 하고 대답해요.

딱 어느 지점에 있다, 하고 대답할 수 없는거지요.

슈뢰딩거는 [전자는 원래 파동성을 가지니까 이 결과값이 맞아] 하고 생각했어요.

하지만 양자물리학에서 이를 확률이라고 설명하기 시작해요.

슈뢰딩거는 [전자 자체가 물결파야! ]

양자물리학은 [전자는 모든 물결마다 존재하는데 어느 물결파에 있을 확률이 얼마인거야!]

이렇게 갈려서 싸워요. 슈뢰딩거 생전엔 끝끝내 양립하지 못했지요.

슈뢰딩거는

전자가 있으면 있고 없으면 없는거지,

동시에 존재하며 존재하지 않을수도 있어

라는걸 인정하지 못해요.

---

멀리 돌아왔네요! 원점으로 돌아가요.

결국 슈뢰딩거의 고양이는, [고양이가 절반만 살아있다] 라는 애매한 개념이에요.

슈뢰딩거는 이런 고양이는 없다! 하고 역설하기 위해

이런 실험을 고안해 냈어요.

아인슈타인도, 신은 주사위 놀이를 하지 않는다 라며 이런 확률적인 결과를 부정했지요.

슈뢰딩거의 고양이가 무슨 의미인지 대충 봤어요!

하지만 역시 고양이는 그냥 상자에서 뛰쳐나오면 됩니다

(본 글은 티스토리에 적은 제 글을 수정한 글입니다!)