양자역학의 이중슬릿이 궁금해요!!!!!!!!!!!

Question

양자역학에서 전자는 파동과 입자의 성질을 동시에 가진 중첩 상태입니다.

전자는 환경에게 측정을 당하면 입자의 성질을 가지게 되고, 측정 당하지 않으면 파동의 성질을 가지게 됩니다.

따라서 측정 당하지 않아서 파동의 성질을 가지고 있는 전자가 이중슬릿을 통과하면 이중슬릿 뒷편에 있는 스크린에 여러 개의 줄무늬가 나타나게 됩니다.

첫 번째 질문

여기서 전자를 제외한 모든 것은 환경인데, 그렇다면 이중슬릿 또한 환경에 속하는 것 아닌가요?

이중슬릿에 부딪히는 순간 전자는 이중슬릿에게 측정 당하는 것 아닌가요?

두 번째 질문

하지만 실험 결과 여러 개의 줄무늬가 나타나므로 이중슬릿은 환경에 속하지 않습니다.

이것은 실험으로 밝혀진 사실입니다

그렇다면 이중슬릿은 왜 환경에 속하지 않는 건가요?

cf) 환경: 측정의 주체, 측정 당하는 대상을 제외한 모든 것 / 환경 + 관측 당하는 대상 = 우주

두 가지 질문 모두 전문가로서의 답변을 듣고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.이중슬릿 실험(Double-slit experiment)이란 두 개의 슬릿에서 나오는 결맞은 파동들이 스크린에 도달하는데 까지의 경로차로 인해 간섭을 일으키는 것을 관찰한 실험이다.

파동은 회절(回折, diffraction)과 간섭(干涉, Interference)의 성질을 지니고 있다. 파동이 미세한 틈을 빠져나올때 회절이 작용하여 퍼지게 되고, 파동이 두 틈을 동시에 결맞은 상태로 통과하기 때문에 파동끼리 간섭이 작용하여 뒤쪽 스크린에 그 무늬가 나타난다.

양자역학에선 이중슬릿 실험을 물질이 가지는 파동성과 입자성의 상보성을 나타내는 실험으로 해석한다. 어떤 물질이 두 개의 미세한 틈을 통과하여 스크린에 도달하는 과정을 어떤식으로 관찰하느냐에 따라 파동(wave)과 입자(particle) 중의 한가지 성질만을 볼 수 있다.

파동은 두 틈을 동시에 지나므로 어느 틈을 지났는지 말할 수 없다. 반면 입자는 정해진 궤적을 가지고 두개의 틈 중 하나의 틈만을 통과한다. 양자역학적 상보성에 따르면 물질이 하나의 틈만 통과함을 관측하면 입자성을 가지고 행동한다는 뜻이고 간섭 무늬를 볼 수 없다. 반대로 물질의 간섭무늬를 본다면 파동성을 가지고 행동한다는 의미이며 어느 슬릿을 통과했는지 알 수 없게 된다.