슈뢰딩거의 고양이가 도대체 뭔가요?

Question

SF영화나 드라마를 보면 양자역학 얘기가 나오면서 슈뢰딩거의 고양이 얘기도 나오는데 잘 이해가 안가서요. 좀 이해하기 쉽게 설명 해주실수 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 주영민 과학전문가입니다.

검정색 박스에 살아있는 고양이와 독극물을 넣습니다,

독극물로 50% 확률로 유출되거나 유출되지 않을수 있다고 합니다.

그러면 50% 확률이 고양이는 죽어있겠군요.

그러나 고양이는 죽던지 살던지 둘중 하나여야 하는데 50%만 살아있을수 있을까요?

없습니다.

이게 물리화학에서 나중에는 원자의 행동을 정확히 파악할수 없어서 "확률"로 표현하게 됩니다.

그러나 확률로 표현하다보니 이렇게 50%만 살아있는 고양이처럼 이세상에 존재할수 없는 개념이 나온거죠

그것의 역설을 말하기 위해 슈뢰딩거 고양이 이야기가 나온겁니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

양자역학이 이제 막 탄생되었던 1935년, 오스트리아 비엔나 출신의 과학자인 에르빈 슈뢰딩거는 양자역학의 피상적인 면에 회의감을 갖고 알베르트 아인슈타인과의 토론 끝에 현재 '슈뢰딩거의 고양이'라고 불리는 한 사고 실험을 제안했다. 사실, 이 실험은 원래 양자역학의 피상적인 면을 비판하기 위해 만들어졌는데, 아이러니하게도 시간이 지나자 양자역학을 묘사하는 가장 대표적인 사고실험이 되어버렸다.

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슈뢰딩거의 고양이 실험을 요약하면 상자 안의 고양이가 1시간 뒤 절반의 확률로 살아남을 수 있고, 나머지 절반의 확률로 죽는다. 문제는 양자역학의 해석에 따르자면 이 고양이의 생사 여부를 확인해보기 전까지는 이 고양이의 상태를 살아있으면서도 동시에 죽어있는 상태라고 규정한다는 것이다.

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당연하게도 이는 일반인도 바로 '이게 뭔 헛소리냐?' 라고 반문할 정도로 상식적으로 말이 되지 않는 소리이며, 실제로 슈뢰딩거도 이를 통해 양자역학의 바보같음을 비꼬고자 주장한 것이지만 어쨌든 양자역학 입장에선 구구절절 옳은 말일 뿐이고 이해하기도 쉬워서 이 사고실험을 그대로 들고가버렸고 결국 시간이 지난 끝에 본래 의도와는 정 반대로 양자역학을 쉽게 설명하기 위한 사고실험으로서 이름을 알려버리고 말았다.

Answer 3

안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.

양자역학의 코펜하겐 해석을 비판하기 위하여 슈뢰딩거가 1935년에 고안한 사고실험을 슈뢰딩거의 고양이라고 합니다.

상자에 고양이를 넣은후 50퍼센트의 확률로 방사능 물질이 붕괴하면 계수기가 망치를 움직이고 망치가 움직이면 독약의 병을 깨트려서 고양이가 죽는데, 슈뢰딩거는 고양이가 죽으면서 살아있다고 치면 미시세계가 여러개 모인 거시세계에서도 죽어있으면서 살아있어야 된다고 했어요. 근데 우리는 살아있으면서 죽어있는 고양이를 본적이 없다고 말했습니다.

Answer 4

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.슈뢰딩거의 고양이는 양자역학에서 사용되는 유명한 상상 실험입니다. 이 실험은 1935년 오스트리아의 물리학자 에르윈 슈뢰딩거가 제안하였습니다.

이 실험은 상자 안에 살아있는 고양이와 방사성 물질, 그리고 탄소 14 같은 방사성 동위원소를 가진 양자 시스템을 상상합니다. 이 양자 시스템은 불확정성 원리에 따라서 고양이가 살아있을지 죽어있을지 확정되지 않은 상태로 존재합니다. 이를 수식으로 나타내면 고양이가 살아있는 상태와 죽어있는 상태는 양자 상태 벡터의 선형 결합으로 나타낼 수 있습니다.

즉, 이 실험에서는 고양이의 생사 여부가 양자 상태의 결정에 의해 결정된다는 가상의 상황을 상정하고, 그 결정이 이루어지기 전까지는 살아있는지 죽어있는지 모두가 가능성이 있는 상태라는 것을 보여줍니다. 이는 양자역학에서 중요한 개념인 양자 상태의 혼합성과 불확정성을 설명하는데 사용됩니다.

이러한 실험은 현실적으로는 불가능하며, 이론적으로만 가능합니다. 슈뢰딩거의 고양이는 양자역학의 개념을 이해하는 데 있어서 중요한 예시로 사용되고 있습니다.