9주 혁명2 - 양자역학3 : 반론과 양자역학적 세계상

EPR 역설

: 양자역학에 대한 아인슈타인의 반론

아인슈타인(Einstein), 포돌스키(Podolsky),  로젠(Rosen)

3명의 학자들이 양자역학에 대한 반론을 정리한 논문

코펜하겐 해석은 자연을 불완전하게 이해했기 때문이다.

확률에 의존하지 않아야 하고 결정론적이다.

"신은 주사위놀음을 하지 않는다"

※ 국소적 실재주의

국소적으로 물리적 특성이 완전히 결정되어 있어야 한다.

한 지점의 물리적 상태는 멀리 떨어진 다른 지점과는 무관하게

완전히 결정되어 있어야 한다.

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양자역학과 세계관의 변화

벨의 부등식

1964년, 존 스튜어트 벨이라는 과학자가

아인슈타인이 옳을 때 성립하는 부등식을 발견

1980년대에 들어서 정밀한 실험 시작

실험결과가

만약 직선이면 아인슈타인이 옳고,

곡선이면 양자역학이 옳은 것이다.

출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Bell%27s_theorem ↑↑↑↑ 직선은 아인슈타인의 주장 곡선은 양자역학자들의 주장

놀랍게도 결과는 곡선을 만들었다.

아인슈타인이 틀린 것이다.

왜 틀렸을까?

아인슈타인은 국소주의적인 생각을 가졌지만,

전일적인 생각을 가졌어야 하기 때문이다.

※ 국소주의(Locality)

1. 물체의 속성이 완벽히 결정되어 있어야 한다.

2. 하나의 시스템을 분할해서 생각할 수 있다.

거리가 멀고 가까움의 상관없이 우주는 하나의 시스템

비국소주의(non-locality), 전일주의(holism)

* 결정론 *

- 전통적인 서양 과학의 방법론

- 정확히 같은 조건에서 사건이 진행되면 항상 같은 결과가 나온다

* 환원주의 *

우주를 이해하기 위해서는 시계의 내부를 분해하듯이

모든 것을 조각 내어 각 조각을 이해한 뒤 하나로 합치면 된다.

모든 것을 잘게 쪼개서 환원시켜 이해할 수 있다.

양자적 미시세계(확률이 중첩된 세계)

>>관측

>>> 일상적 거시세계(한 가지 상태로 결정된 세계)

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슈뢰딩거의 고양이

: 슈뢰딩거가 양자역학에 반론하는 사고

출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Schr%C3%B6dinger%27s_cat

방사능이 감지되면 내려가는 망치가 있다.

그 망치 아래에는 독가스가 담긴 용기가 있다.

* 1시간 후에 방사능이 감지될 확률 50%

Q. 1시간 후 고양이는 죽었을까 살았을까?

A. 살아있는 상태와 죽어있는 상태가 반씩 섞여 중첩 되어있는 상태

상자를 열었을 때 삶과 죽음이 결정된다.

슈뢰딩거는 이 사고실험을 통해

극단적이고 받아들이기 힘든 결론을 내포하고 있음에도

양자역학을 지지하지 않는다는 주장이다.

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다세계 해석과 평행우주

* 다세계(many-world) 해석 *

실험적으로는 코펜하겐 해석과 결론은 동일하며 오직 철학적 해석이 다르다

- 우주의 실재는 인식과 무관하다

- 우리 우주는 하나가 아니다

- 관측할 때마다 우주가 여러 개로 분화하여

모든 가능성들이 각기 다른 우주에서 실현된다.

따라서, 우주와 동시에 존재하는 다른 우주가 끊임없이 무수히 생겨난다.

* 평행우주 *

다세계 해석에서 관찰을 통해서 또 다른 우주가 쪼개진다.

관찰이 무수히 많으니까.

관찰하는 만큼 우주가 생기는 우주세계