[이론 탐구 생활] 슈뢰딩거의 고양이는 존재할까? 아닐까?

양자역학의 놀라운 세계, 슈뢰딩거 고양이 이론을 통해 알아보기

안녕하세요, 오랜만에 찾아뵙는 yanz입니다 사실 그동안 여유롭지 못하다는 핑계 아닌 핑계로 블로그 글을 소홀히 하는 기간이 있었는데요, 이제부터는 아주 자주는 아니더라도 꾸준히 블로그글을 작성해보려고 합니다

저는 지식이 많은 편도 아니며, 심리나 과학적, 철학적인 이론에 대해 명석한 것도 아닙니다 하지만 일반인의 시선에서 어렵게 다가오는 이러한 이론이나 현상들을 정리해 봄으로 세상의 많은 관점과 가치에 대해 알지 못했던 것을 알게 되며 재미를 느낄 수 있도록 하는 것이 저의 목표입니다 물론 대상은 제 블로그를 찾아와 주시는 여러분들 뿐만 아니라 제 자신도 포함되겠네요

오늘 소개할 이론은 바로 슈뢰딩거의 고양이 이론인데요, 아마 많이 들어보셨을 이론일 것입니다 하지만 들어보긴 했으나 정확히 어떤 이론이며 어떤 관점에서 이루어진 이론인지 알고 있는 사람은 드물 것입니다 저 또한 그런 사람들 중 하나이기 때문에 이론에 대해 좀 더 정확히 숙지하고 알아보는 시간을 가지기 위해 주제로 선택하게 되었습니다 우선이론을 알아보기 위해서는 어떤 것인지부터 알아야겠죠?

 

슈뢰딩거의 고양이 이론(Schrödinger's Cat Experiment)


양자역학에서의 이론적인 이해와 모순적 현상을 설명하고자 제안된 상상 속의 실험입니다. 이 이론은 1935년 오스트리아의 물리학자 에르윈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger)에 의해 고안된 하나의 가상 실험이며 양자역학의 원리 중 중첩 상태에 대한 이론적 모순점을 조명하고,  양자역학 이해의 어려움을 강조하기 위한 시도라 알려져 있습니다

양자역학(Quantum Mechanics)은 물리학의 한 분야로 원자 이하의 즉, 아주 작은 입자들의 행동을 설명하는 이론입니다. 양자역학은 현대 물리학에서도 확실히 밝혀지지 않는 매우 놀라우면서도 복잡한 이론인데요, 이 분야에는 여러 가지 중요한 개념, 원리들이 적용됩니다. 양자역학과 연결된 다양한 개념 중에서 슈뢰딩거의 이론의 관련한 개념을 중점적으로 정리해 보도록 하겠습니다

이 이론에서 양자역학의 중요한 개념 중 하나는 양자 상태의 중첩(quantum superposition)입니다. 양자 상태의 중첩이란 입자 시스템은 특정한 상태 조건에 동시에 존재할 수 있다는 개념을 말합니다 이 이론에 따르면 입자는 파동 및 입자로 동시에 존재할 수 있다는 것인데요,

그러나 슈뢰딩거는 양자역학의 중첩 상태와 측정의 순간에 대한 문제를 제기하였습니다 더 풀어서 설명하자면,

양자역학에서 말하는 입자 시스템은 여러 가능성의 중첩 상태로 존재할 수 있다는 것이고, 이에따라 상태가 측정되는 그 순간 어떠한 특정 상태로 결정된다고 보는 이론이 제시되었는데 이것과 관련한 것이 바로 슈뢰딩거의 고양이 이론입니다

그럼, 그 상상 속의 실험 과정을 간단하게 정리해 보도록 하겠습니다.

1 박스 안의 고양이가 들어있다고 가정합니다. 박스 안에는 독성물질과 그에 연결된 방출 장치가 있으며, 그리고 동시에 존재하는 생명체인 고양이가 들어있습니다.
2 방출장치의 독성 물질 방출 여부는 양자역학의 중첩 개념에 따라 측정되기 전까지는 상태를 알 수 없으며, 독성 물질이 방출되거나 방출되지 않는 두 가지 상태를 동시에 가지고 있는 것으로 설명될 수 있습니다
3 양자역학의 개념과 원리에 따라 박스 안의 고양이는 박스를 열어 측정되는 순간까지 살거나 죽은 상태를 동시에 가지고 있다고 설명합니다
 
즉 이 실험에서 핵심적으로 강조하고 싶은 것은 양자역학의 중첩 상태에 대한 이론적 모순점과 개념 이해의 어려움에 대한 것으로 정리할 수 있습니다

 
결론


슈뢰딩거의 고양이 이론은 양자역학을 이해하고 해석하는 문제에 대해 제기된 논쟁적 주장으로 알려져 있는데요, 이론적으로는 흥미롭고 놀라운 발견이지만, 현실에서는 생명체가 동시에 생존과 사망의 상태에 있을 수는 없다는 모순점에 대해 설명합니다
 
그러나 이 실험은 양자역학의 근본적인 개념을 설명하기 위한 목적으로 주장된 이론이 아니며 양자역학을 본질적으로 거부하거나 비판하는 것을 위해 제기된 이론이 아니라고 알려져 있는데요, 양자역학의 무궁무진한 가능성에 놀라움과 흥미로움을 제시하며 개념에 대해 이해하는 것에 대한 어려움과 그에 대한 도움을 주기 위한 것에 초점이 맞춰진 상상 실험 이론이라고 볼 수 있겠습니다

즉, 실험에서 양자역학 개념의 일부 모순적인 문제와 원인과 결과관계에 대한 혼란스러운 부분을 드러내며 아주 독특하고  놀라운 결과를 도출해냄으로써 비현실적이며 혼란스러운 양자역학의 세계에 대한 흥미로운 통찰력을 제공하였다는 것에 의의가 있는 실험이라고 할 수 있습니다

실제로 이 실험을 철학적, 과학적 측면 등 여러 방면에서 많은 학자들에게 영감을 주었으며 양자역학의  근본적인 해석과 이해를 위한 논의를 촉발하는 역할을 하였다는 점에서 가상 실험이라 할지라도 큰 의미가 있는 이론이라고 생각하는데요, 이론적으로는 현실과 상반되는 개념들이 비현실적으로 여겨질 수 있지만, 이 이론을 통해 발전한 물리학과 양자역학의 응용 분야들은 아직도 현대 과학 기술의 중요한 부분을 차지하고 있다고 하니 정말 놀라운 이론이라는 생각이 듭니다

오늘은 양자역학의 개념을 꼬집은 이론 슈뢰딩거의 고양이 이론에 대해서 정리해 보았는데요, 워낙 어렵고 복잡한 개념이라 최대한 이해하기 쉽도록 설명해 보았으니 재밌게 읽어주셨으면 좋겠습니다