슈뢰딩거란 과학자가 고양이 사고실험을 했다는데 그게 뭔가요?
슈뢰딩거란 과학자가 꽤나 업적이 있다고 들었습니다. 특히 그 과학자가 고양이 사고실험을 했다고 하던데요, 그게 무엇인지, 또 다른 업적이 있는지 설명을 부탁드립니다.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 1935년, 오스트리아 비엔나 출신의 과학자인 에르빈 슈뢰딩거는 현실에 대한 양자역학의 설명이 피상적인 수준에 그친다는 점에 회의감을 갖고 알베르트 아인슈타인과의 토론 끝에 현재 '슈뢰딩거의 고양이'라고 불리는 한 사고실험을 제안했다. 이 실험은 원래 양자역학의 불완전한 면을 비판하기 위해 만들어졌는데, 아이러니하게도 시간이 지나자 양자역학을 묘사하는 가장 대표적인 사고실험이 되어버렸다.
완전히 밀폐된, 불투명한 상자[2] 안에 고양이와 청산가스가 담긴 병이 들어있고, 청산가스가 담긴 병은 망치와, 망치는 가이거 계수기와 연결되어 있다. 계수기에 방사선이 감지되면 망치를 내려치는 장치가 작동하여 병이 깨지고, 고양이는 청산가스에 중독되어 죽고 만다. 가이거 계수기 위에는 1시간에 절반의 확률로 핵이 붕괴하여 알파선을 방출하는 우라늄 입자가 놓여 있다.
코펜하겐 해석을 위 사고실험에 적용할시 나오는 답은 상자를 열어 관측하기 전까지는 살아있는 고양이와 죽어있는 고양이가 상자 안에서 중첩된 상태로 공존한다는 것이었고, 슈뢰딩거는 이러한 극단적인 실험을 통해 코펜하겐 해석이 현실을 설명하지 못한다는 점을 비판하려 했다. 확률론으로 '살아있는 상태'와 '죽어있는 상태'라는 상반된 결과가 중첩되어 있다는 말은 궤변이라는 것이다.(출처: 나무위키 : 슈뢰딩거의 고양이)
1952년 슈뢰딩거는 양자역학에 대한 새로운 해석을 내놓아 코펜하겐 해석을 비판했다. 파동함수는 물리적 실재이며 간헐적으로 입자가 나타난다고 보는 코펜하겐 해석은 잘못되었다고 주장했다. 슈뢰딩거 방정식의 해는 완벽한 반면 입자를 통한 해석은 인위적이고 거추장스럽다는 것이다. 우리가 입자라고 해석하는 것들도 사실 파동묶음에 불과하다고 주장했다.
슈뢰딩거는 양자역학을 입자와 같은 방식으로 해석하려 하는 바람에 잘못된 해석이 퍼지게 되었다고 보았다. 그는 2차 양자화를 근거로 입자라는 개념없이 파동의 개념만으로 양자역학을 기술하는 것이 가능하다고 주장했다.[8] 파울리, 보른, 로젠펠트 등의 물리학자들은 이같은 슈뢰딩거의 해석에 반발했다.
또한 슈뢰딩거는 다른 분야의 물리학과 생물학에 공헌했다. 열역학에 대한 교과서를 집필했으며 중력과 전자기력을 합친 통일장 이론을 제안하기도 했다. 슈뢰딩거는 자신의 명저 '생명이란 무엇인가'에서 생명현상에 대해 양자역학을 통한 철학적이고도 본질적인 설명을 시도하는데, 이러한 해석은 후대 생물학자들에게 많은 영향을 주었다고 한다.(출처: 나무위키 : 슈뢰딩거)
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
슈뢰딩거의 고양이 사고실험은 양자역학에서 파생된 사고실험 중 하나로, 양자역학의 주요 이론 중 하나인 '양자 상태 중첩'에 대한 문제를 설명하기 위해 고안된 실험입니다.
이 실험에서는 밀폐된 상자 안에 살아있는 고양이와 함께 방사성 동위원소와 같은 반응성 물질을 넣어놓습니다. 이 반응성 물질이 붕괴되면서 고양이에게서 중독작용을 일으킵니다. 그러나 양자역학에서는 이러한 물질의 붕괴가 일어날 때까지 이 물질이 동시에 붕괴되었고, 동시에 고양이가 살았거나 죽었다는 상태 중첩이 되는 것이 가능하다는 이론을 제시합니다.
즉, 실험에서는 상자에 있는 고양이가 죽었는지 살았는지 알 수 없으며, 이러한 상황에서는 양자역학에서 말하는 "양자 상태 중첩"이 발생합니다. 이 실험은 양자역학의 이론적인 부분을 이해하기 위한 실험으로 알려져 있습니다.
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.
조금 어려운 이야기이긴 하지만
독극물이 있는 밀폐된 상자에 고양이가 있으면 양자역학적으로 살아있는 상태와 죽어 있는 상태가 중첩되어 있다는 이야기 입니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
슈뢰딩거는 양자역학의 아버지로 불리는 오스트리아의 물리학자입니다. 그는 양자역학의 기본 원리를 설명하기 위해 고양이 사고실험을 고안했습니다.
고양이 사고실험은 다음과 같습니다.
고양이를 밀폐된 상자에 넣습니다.
상자 안에 독가스 방출 장치와 방사성 원소를 설치합니다.
방사성 원소가 붕괴되면 독가스 방출 장치가 작동하여 고양이가 죽게 됩니다.
그러나 방사성 원소가 붕괴할 확률은 50%입니다.
즉, 상자를 열기 전까지는 고양이가 살아 있을 확률과 죽을 확률이 각각 50%입니다. 이 상태에서 고양이는 양자역학의 기본 원리인 중첩 상태에 있다고 볼 수 있습니다. 중첩 상태란 한 물체가 두 가지 상태를 동시에 가지고 있는 상태를 말합니다.
슈뢰딩거의 대표적인 업적은 다음과 같습니다.
슈뢰딩거 방정식: 양자역학의 기본 방정식으로, 원자와 분자의 구조와 성질을 설명하는 데 사용됩니다.
슈뢰딩거의 고양이: 양자역학의 불확정성 원리를 설명하기 위한 사고 실험으로, 양자역학의 모호성을 보여주는 유명한 예시입니다.
양자 전기역학: 양자역학과 전기역학을 통합한 이론으로, 광자의 양자적 성질을 설명하는 데 사용됩니다.
