‘슈뢰딩거 고양이’는 무엇을 나타내나요?

Question

슈뢰딩거라는 과학자가 슈뢰딩거의 고양이를 무엇을 설명하기 위해서 만들어낸 개념인가요?

슈뢰딩거의 고양이가 말하고자 하는 과학이 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

슈뢰딩거의 고양이는 1935년에 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 양자역학의 불완전함을 보이기 위해서 고안한 사고 실험입니다.

실험 내용은 사실 간단합니다. 고양이 한 마리와 청산가리가 든 유리병, 방사성물질 라듐, 방사능을 검출하는 가이거 계수기, 망치가 상자에 들어 있고 상자는 외부 세계에 차단되어 있으며 밖에서 내부를 볼 수 없습니다. 라듐 핵이 붕괴하면 가이거계수기가 그걸 탐지하면 망치가 유리병을 내려쳐 깨게 돼 청산가리가 유출됩니다. 청산가리를 마신 고양이는 죽게 됩니다. 라듐이 붕괴할 확률은 1시간 뒤 50퍼센트인데, 1시간 뒤 고양이는 죽었을까 살았을까요? 이것이 슈뢰딩거의 고양이입니다.

간단하게 요약하면 '한시간 후에 절반의 확률로 상자 안의 고양이가 죽지만 당신은 그 상황을 전혀 볼 수 없다.'라는 것이죠.

이를 다시 에르빈 슈뢰딩거가 불완전하다는 것을 보이기 위한 양자역학에 대입하면..

양자역학에 따르면 관측하지 않은 핵은 '붕괴한 핵'과 '붕괴하지 않은 핵'의 중첩으로 설명되지만, 한 시간 후 상자를 열었을 때 관측자가 볼 수 있는 것은 "붕괴한 핵과 죽은 고양이" 또는 "붕괴하지 않은 핵과 죽지 않은 고양이"뿐입니다. 그럼 언제 이 계의 중첩 상태가 끝나고 하나의 상태로 고정되는가. 일반적인 믿음과는 달리, 슈뢰딩거는 "죽기도 하고 살기도 한 고양이"가 진짜로 존재한다고 주장했던 것은 아니라는 것입니다. 오히려 그는 양자역학은 불완전하며 현실적이지 않다고 생각했고, 고양이는 반드시 살아있거나 죽은 상태여야 하기 때문에, 그 둘 사이의 어디쯤이 아닌, 원자 역시 붕괴했거나 붕괴하지 않았거나 둘 중 하나라는 것입니다.

말이 상당히 어렵긴 한데..

이 어려운 말을 고양이에 빗대어 비판한 것입니다.

Answer 2

양자역학은 어떤 물체의 상태가 확률적으로 공존할 수 있다는 것을 의미합니다.

슈뢰딩거는 사실 양자역학을 반박하기 위해 고양이를 예로 들었습니다.

상자 안에 고양이가 있고 이 상자를 열기 전까지 고양이의 상태를 알 수 없습니다.

그런데 1시간 뒤에 50% 확률로 상자 안에 독가스가 생긴다면,

고양이가 죽은 상태와 살아있는 상태가 공존하는 것이냐고 양자역학 옹호자에게 반박을 했습니다.

고양이는 고전역학계에 존재하는 생물체이기 때문에 양자역학이론이 적용되지 않습니다.