물리고수님들 양자역학 질문이요!

관측되기 전 파동함수로 중첩되어 있다가 관측되면 하나의 값을 가진다는 말은, 말 그대로 전체 공간상에서 존재하는 확률만 갖다가 특정 위치에서 확정된다는 말입니다.

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사실 이 해석이 코펜하겐 해석이고요. 양자역학의 확률함수(슈뢰딩거가 만든)을 뚫어지게 보다가 이런 해석을 내리게 됩니다. 파동방정식의 의미를 가지고 존재할 확률이라고 설명하는 것입니다. 막스보른이 제안했다고 합니다.

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이런 중첩의 문제를 가장 잘 설명하는 것은 이중슬릿 실험입니다. 유투브의 과학쿠키 동영상이나 아래 블로그를 조금 더 정독해가면서 따라가시를 권고 드리고요.

https://infoengineer.tistory.com/2

'아, A는 지금 50퍼센트 확률로 업스핀이겠구나' vs

양자역학의 코펜하겐 해석으로

'A는 지금 업스핀인 상태와 다운스핀인 상태가 중첩되어 있고, 관측하면 상태가 하나로 확실히 정해지겠구나'

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를 보면 앞의 표현은 A의 현재 상태가 정해졌는지 안정해졌는지는 명기를 하지 않고 있습니다. 말 그대로 두가지 확률 모두가 되는 상태를 갖고 있습니다. 이미 정해졌는데 모르는 것과 차이가 있습니다. 만약에 이미 정해져있는데 우리가 모르는 것이면 빛의 이중슬릿 실험에서 회절무늬가 나타나지 않습니다. 빛이 두 슬릿 모두를 확률적으로 지나야만 회절무늬가 생깁니다. 두 군데를 모두 지나가는 셈입니다. 말도 안되죠. 그런데 실제로 그렇습니다. 이 논쟁은 후에 벨부등식(Bell's Equation)으로 검증됩니다. 자연은 우리가 관측할때만 계산을 해서 결과를 확정해줍니다. 그 전에는 계산을 하지 않고 확률로만 존재시킵니다. 그리고 그 증거들이 온갖 실험 결과(벨 부등식이 성립되지 않는 것을 증명하는 실험)와 이중슬릿 실험에서 나타납니다.

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-파동함수의 붕괴는 미시세계만이 아닌 우리 일상세계에서도 적용되는거 맞죠?

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<-- 파동함수를 붕괴시키는 관측은 우리 일상생활에서 당연히 훨씬 흔합니다. 흔하지 앟은 것은 관측되지 않은 상태를 유지하는 세상입니다. 이 상태를 가지고 활용하려는게 양자컴퓨터인데 이렇게 만들기가 매우 어렵습니다.

관측 당하지 않으려면 절대온도 0도 가까이 냉각하고(복사열을 내뿜지 않게), 진공으로 만들고(다른 것과 충돌되지 않게) 등등 해야하거든요

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-EPR역설 반박도 좀..ㅎ

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<-- EPR Paradox도 이중슬릿 실험으로 설명해나갈 수 있습니다(상기 블로그 참조). 다만 반박은 실험결과가 잘 발표되어서 양자얽힘 관련해서는 실제 실험이 이미 이루어졌습니다. 양자얽힘 상태의 두 입자에서 한쪽이 관측되면 다른 한쪽도 빛의 속도를 넘어서 확정됨이 실험적으로 증명되었습니다. 양자역학이 말도안된다며 쓴 EPR논문이 오히려 양자역학을 더 발전시켜준 셈입니다.

네 양자역학에서 파동함수 붕괴 관련 질문을 주셨네요.

일단 코페하겐 해석에서 상보성, 중첩 이런관점이 많이 낭하 혼란스러웠겠네요.

일단 중첩 이란 의미 부터 알아야 합니다.

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여기 유명한 실험을 하나 소개할게요.

이런 고양이가 어떤 방안에 갇혀있다고 생각해봅시다.

고양이 옆엔 50% 확률로 맹독성 독극물이 흘러나오는 기계가 있습니다.

그러면 우리가 이 상자를 열어보기전까지 고양이는 살아있는지 알 길이 없겠죠?

그런 순간을 중첩 이라 표현합니다.

즉 우리가 상자 안을 보기 전까지 고양이는 죽어있는 상태와 살아있는 상태가 공존합니다.

웃기죠? 우리가 보기 전까진 죽으면서도 살아있다는 얘기입니다.

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이걸 원자세계에서 해석하면 예를 들어 전자의 위치는 관측 전까진 가능한 확률로

여기저기 동시에 존재한다는 이야기 이죠

파동함수 붕괴는 이때 관측 하는 행위 자체로 고양이가 또는 전자의 현재 상태가 어떤지 자동적으로 알게

되는 것을 이야기 합니다

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질문처럼 Upspin 또는 Downspin 이 각 각 50%일 경우

이 둘을 관측하기 전 두 값을 모두 가진다는 이야기 입니다.

우리는 관측하기 전까지 값을 알 수 없으니 확률로만 표현합니다.

이때 대표적인 것이 슈뢰딩거의 파동함수 방정식을 사용합니다.

굳이 아실 필요는 없고 슈뢰딩거라는 사람이

아까 고양이 실험을 제안한 사람이란 걸 알아두시면 좋으실 것 같습니다

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원하시던 답변이었으면 좋겠습니다.

궁금하신 점 물어봐주세요~^

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