양자역학에 대한 질문 입니다.

Question

양자역학이란 원자 분자 등 미시적인 물질세계를 설명하는 현대물리학이라고 알고 있습니다.

이것을 증명하는 실험으로 슈뢰딩거의 고양이와 이중슬릿실험이 있구요. 전 여기서 이해가 되질 않더라구요.

슈뢰딩거의 고양이는 양자역학의 코펜하겐 해석을 비판하기 위하여 슈뢰딩거가 1935년 고안한 사고실험이고

이중슬릿실험은 단일 파장의 빛이 두 개의 슬릿(틈새)을 지난 다음 만드는 패턴을 관찰입니다.

이중슬릿실험 중 전자는 슬릿 모양이 아닌 파장의 모양으로 나타납니다.

이 후 관측이라는 행동을 하자 전자는 슬릿 모양으로 나타나집니다.

여기서 관측이라는 행위가 어떤 영향을 끼치는 건가요?

만약 밝혀지지 않았다면 왜 그랬을지 전문가의 답으로 알려주세요.

Answer 1

안녕하세요.

뉴턴의 운동법칙이 적용되는 거시세계에 사는 우리들은 양자역학을 이해하고 받아들이기가 쉽지않습니다

원자핵을 도는 전자는 일정궤도에서만 발견됩니다 1궤도,2궤도,3궤도등.궤도 사이 중간에서 전자는 존재하거나 이동할수 없으며 퀀텀점프라는 양자도약을 통해 궤도를 채우게됩니다. 이는 양자의 불연속성을 뜻하며 양자화라는 성질을 뜻합니다

이런 전자를 우리가 관측이라는 행위를 하게된다면 우리가 광자를 통해 보는 행위가 전자에 영향을 미치게되어 그동안 확률적으로만 존재한 전자가 비로소 어느궤도에서 관찰되고 양자화됩니다. 이중슬릿의 결과는 이런 방식으로 접근이 가능합니다. 이해가 쉽진 않지만 지금까지 연구된 양자역학의 내용이니 그냥 받아들여야 맘이 편합니다

참고로 최근 전자단위가 아닌 이보다 규모가 큰 저분자단위의 이중슬릿 실험이 성공하였습니다.

답변이 되었나 모르겠습니다

감사합니다

Answer 2

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

관측이라는 행위는 양자역학 상태의 붕괴를 의미합니다. 질문자님께서 슈뢰딩거의 고양이를 아시고 계시는것 같아서 이를 예시로 들겠습니다. 상자속 슈뢰딩거의 고양이의 상태는 죽음의 상태와 삶의 상태와 죽음과 삶이 중첩된 상태로 나뉠 수 있습니다. 하지만 만약 상자를 열어 봤는데 고양이가 살아있다면 이는 틀림없이 살아 있는 상태만으로 기술됩니다. 다시말해 관측을 통해 살아있는 상태로 붕괴된것이죠.

다시 이중슬릿 실험으로 돌아와서 보겠습니다. 이중슬릿의 하나의 구멍에 전자가 통과하는지를 관측할 수 있는 장비를 두었습니다. 그렇게 되면 전자는 더 이상 파동성을 띄지 않고 입자성을 띱니다. 즉, 이중슬릿을 통과하여 맺히는 상은 단순히 슬릿구멍과 유사한 상으로 바뀐것입니다. 만약 전자를 관측할 수 있는 장비를 두지 않았다면, 전자가 파동성을 갖고 스크린에 간섭무늬가 생겼을 것입니다.

이 실험을 설명할 수 있는것은 양자역학이죠.

Answer 3

관측이라는 행위 자체가 결과에 영향을 미칩니다.

관측하지 않으면 동시에 존재할 수 있으나(확률적으로 존재할 수 있으나)

관측 전에는 파동이었던 것들이 관측을 하는 순간 입자성이 결정되는 것입니다.

관측이라는 행위는 빛, 즉 광자에 의해 행해지는 행위이므로

물리적인 결과에 영향을 미칩니다.