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슈뢰딩거의 고양이 실험 이란? – 양자역학 이야기
슈뢰딩거의 고양이란? 슈뢰딩거의 고양이는 양자역학의 불완전성을 비판하기 위해서 1935년 에르빈 슈뢰딩거가 고안한 사고실험 입니다. 슈뢰딩거의 고양이 사고실험 내용 사고실험의 자세한 내용은 다음과 같습니다. 상자 안에는 살아있는 고양이 한마리, 청산가리가 든 유리병, 방사성물질인 라듐, 방사능을 검출하는 가이거 계수기 그리고 망치가 들어있습니다. 라듐 핵이 붕괴하면 가이거 계슈기가 이를 탐지하고 그러면 상자속 망치가 유리병을 내려치게 되는데, 이 때 유리병 속에 청산가리가 유출되면서 고양이가 죽게됩니다. 라듐이 붕괴될 확률은 1시간 뒤 50퍼센트의 확률을 가집니다. 1시간 뒤에 고양이는 죽었을까 살았을까 하는 내용의 사고실험입니다. (외부에서는 절대로 상자 안을 볼 수 없습니다.) 즉, 1시간 후에 절반..
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앙상블 해석에서는 양자 물리학의 확률의 문제를 통계적으로 해석합니다. 다시 말해 상자 속의 고양이가 살아있을 확률이 50%이고 죽어 있을 확률이 50%라는 것은, 한 마리의 고양이가 죽은 상태와 살아 있는 상태가 중첩된 상태에 있다는 것이 아니라, 많은 고양이가 같은 상태에 있을 때 그 중의 반은 죽어 있고 반은 살아 있다는 것을 뜻한다는 것입니다. 예를 들어 방사성 원소와 고양이가 든 상자가 1억 개 있을 때, 한 시간 후에 그 중의 5,000만 상자의 고양이는 살아 있고 나머지 5,000만 상자 속의 고양이는 죽어 있다고 통계적으로 해석합니다.
앙상블 해석을 전자와 같은 작은 입자들에도 적용하면 이해하기 어려웠던 많은 문제가 쉽게 이해되는 듯 보인다. 앙상블 해석을 적용하면 확률함수는 전자가 다른 에너지를 가지는 여러 가지 상태로 중첩되어 있다는 것이 아니라, 수없이 많은 전자가 여러 가지 다른 상태에 있을 확률을 나타낸다고 설명할 수 있습니다. 비슷한 예로, 광자가 두 개의 슬릿을 동시에 통과하는 것이 아니라 수많은 광자 중의 반(1/2)이 한 슬릿을 통과하고 다른 반(1/2)이 또 다른 슬릿을 통과한다고 설명할 수 있습니다.
관측이 되면 그 즉시 파동함수가 붕괴한다는 것도 납득될 수 없는 문제입니다. 이유는 모르지만 외관상 그렇게 보이고 현재로는 도저히 그 이유를 알 길이 없으니 일단 그런 것으로 해두자는 게 코펜하겐 해석의 입장으로, 사실 코펜하겐 해석은 어떤 해석을 내놓는 것이라기 보단 해석을 유보하는 것으로 보는게 더 적절합니다. 아인슈타인의 “신은 주사위 놀이를 하지 않는다”는 발언에 대한 보어의 “신에게 참견하지 말라”는 답변이 코펜하겐 해석의 입장을 함축한다고 할 수 있겠습니다.
양자 컴퓨터 – 슈뢰딩거 고양이 만들기
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이런 궁금증이 생길 수 있다. 어차피 확률 진폭과 확률이 똑같이 대응 되는 값이라면 그냥 처음부터 확률 진폭 대신 확률을 써도 되지 않을까? 그건 이 글이 다루는 범위를 넘어가는데, 실제로 양자역학이나 양자 컴퓨터에서는 확률 진폭을 가지고 직접 계산을 하는 경우가 있고, 이 경우 확률만으로는 정확한 계산을 할 수가 없다. 확률만으로 계산할 수 있었다면 양자역학이 고전적인 물리와 다르지 않았을 것이다. 확률 진폭을 가지고 계산을 하고 또 그게 완벽히 맞아 떨어지기 때문에 현대 물리는 큐빗 혹은 입자는 확률 진폭을 가지고 있다고
예를 들어 만약 독가스가 80%는 살리고, 20%만 죽인다고 해보자. 그러면 이 박스 안 슈뢰딩거의 고양이는 \((\sqrt{0.8}, \sqrt{0.2}) = (0.89427, 0.4)\)으로 표현한다. 이때 박스를 열면 우리는 80%, 20%의 중첩 된 고양이는 볼 수 없고 80%의 확률로 산 고양이(1, 0)를 보거나 20%의 확률로 죽은 고양이(0, 1)를 보게 된다.
고전적(혹은 거시적) 관점에서는 측정이 대상에 큰 영향을 주지 않는다. 즉, 몰래 엿보기가 가능하다. 실험을 아주 잘 하면 실험 대상의 상태는 변하지 않는다. 하지만 양자역학 세계에서는 엿보기가 불가능하고 우리가 그걸 관찰할 때 상태가 결정 된다. 그래서 측정이 매우 중요한 역할을 한다. 이 세계에서는 측정은 엿보기가 아니라 상태를 결정 시키는 것이다. 물론 확률적으로.
슈뢰딩거의 고양이와 호모 사피엔스 사고 실험
호모 사피엔스를 사고 실험 대상으로 삼기엔 변수가 너무 많다 | 슈뢰딩거의 고양이 : 사고 실험 슈뢰딩거의 고양이(Schrödingers Katze)는 1935년에 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 양자역학의 불완전함을 증명하기 위해서 고안한 사고 실험이다. 양자역학에 의하면, 미시적인 세계에서 일어나는 사건은 그 사건이 관측되기 전까지는 확률적으로밖에 계산할 수가 없으며 가능한 서로 다른 상태가 공존하고 있다고
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진종일 이상한 일들이 꼬리에 꼬리를 물고 일어나는 날이 있다. 사실 나는 머피의 법칙은 존재하지 않는다고 생각했는데 그날 하루를 돌아보면 쓴웃음밖에 나오지 않는다. 갑자기 건강 상에 문제가 생겨 하루 종일 몸과 마음이 불편한 데다 기타 등등의 일들이 끼어들어 마구 복잡해지기 시작했다. 심지어 결석이 잦았던 학생의 학부모가 수업을 중단한다는 전화에, 오래도록 계속 수업하기를 바랐던 성실한 학생의 학부모가 다른 학원과 시간이 맞지 않아 어쩔 수 없이 그만두게 되었다는 전화에… 하루의 끝 무렵, 이제는 좀 편안해졌으리라 생각하고 우편함에 손을 넣는 순간 웃음밖에 나오지 않았다. 불법 주정차 범칙금 납부 고지서가 들어있었다.
슈뢰딩거의 사고 실험에는 알파 입자와 고양이 한 마리가 등장한다. 고양이는 외부 세계와 완전히 차단된 상자 속에 들어있고, 상자는 독가스가 들어있는 통과 연결되어 있다. 독가스는 밸브에 가로막혀 상자 속으로 들어갈 수 없으며, 독가스가 든 통 역시 외부 세계와 완전히 차단되어 밸브가 열리는지 볼 수 없다. 밸브는 방사능을 검출하는 기계 장치와 연결되어 있고 라듐 등이 붕괴하며 방출한 알파 입자를 검출하여 밸브를 연다. 밸브가 열린다면 고양이는 독가스를 마셔 죽게 된다. 라듐은 단위 시간당 50%의 확률로 알파 붕괴하도록 세팅되어 있어서 단위 시간이 흐른 후에 고양이는 50%의 확률로 살아 있거나 죽어 있을 것이다.
양자역학의 관점에서 논의되는 슈뢰딩거의 고양이처럼 우리들이 사고 실험 대상인 것은 아닐까 하는 생각을 해본다. 거대한 상자 안 알파 입자와 갇힌 고양이처럼. 어느 순간 우연한 기회에 밸브가 열린다면 독가스가 들어오게 될 것이다. 라듐은 단위 시간당 50%의 확률로 알파 붕괴하도록 세팅되어 있어서 단위 시간이 흐른 후에는 50%의 확률로 살아 있거나 죽어 있을 것이다. 살아 있으면서 죽어있음의 상태란 존재할 수 없으니 결국 어느 순간이 생과 사를 가르는 결정적인 순간이 될 것이다. 그 순간은 상자 안의 고양이 만이 알뿐이다. 살아 있음과 죽음의 확인은 관찰자가 상자를 여는 순간에 가능하다.
나는 슈뢰딩거의 고양이로소이다 미리보기 [교보 eBook]
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<나는 슈뢰딩거의 고양이로소이다> 출간 기념
원종우 사인 도서 증정 이벤트 [마감] : 네이버 포스트
[BY 아토포스] 과학 팟캐스트 1위, 2019 누적 다운로드 1억 돌파 <파토의 과학하고 앉아있네> 진행자파토…
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슈뢰딩거는 고양이를 한 시간 후에 50%의 확률로 안에 들어있는 물체가 죽는 밀봉된 상자 안에 넣는다고 상상했다. 한 시간이 지나고 그는 물었다. ‘고양이 상태는 어떨까.’ 양자물리학으로 이 현상을 분석하니 살아있는 부분과 죽어있는 부분이 공존한다. 하나의 상태를 보게 되는 경우는 상자가 열렸을 때뿐이다. 그때까지 고양이는 확률적으로 모호성을 가지고 있다. 반은 살아있고 반은 죽은 상태로. 그는 양자역학이 철학적으로 터무니없다고 생각하고 이 이론을 폐기하고 생물학으로 전향했다. (TED-Ed/유튜브)
특정한 날 특정한 시간에 정확히 파악한 위치에서 떠오르는 달. 이 달은 오직 우리가 만든 매개변수들과 우리가 선택한 시각을 통해서 기술하기 때문에 존재하는 것이다. 달 자신이 스스로 그리로 향하는 것이 아니다.
그러나 고양이도 원자로 구성되어있다는 측면에서 거시적 세계까지 논리가 확장된다. 문제는 미시와 거시 세계의 경계가 모호하다는 것이다.
슈뢰딩거의 고양이를 찾아서 – YES24
‘최고의 과학저술가’ 존 그리빈의 대표작1984년 출간, 최초의 양자역학 대중서이자 여전히 탁월한 양자역학 입문서‘양자역학’ 하면 ‘슈뢰딩거의 고양이’를 떠올리는 사람은 많을 것이다. 그럼 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 실험이 무슨 내용인지, 양자역학에서 어떤 상징성을…
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이런 마음의 준비까지 하고 양자 세계를 이해하려는 노력은 왜 필요한 것일까? 양자 이론은 미시 세계의 입자가 움직이는 방식을 설명하는 학문이다. 이 세상의 모든 것은 입자로 이루어져 있다. 따라서 양자역학은 단순히 과학의 한 학문 분야가 아니라, 현대 과학 전체를 떠받치고 있는 이론이라 해도 과장이 아니다. 양자역학이 없었다면 화학은 지금도 여전히 암흑기를 벗어나지 못했을 것이며, 분자생물학 같은 분야는 아예 존재하지도 않았을 것이다. 양자역학을 이해하는 사람은 이때까지 눈으로 보아온 세상에서 멈추지 않고 눈에 보이지 않는 것까지 감각하게 되는 다른 차원의 경험을 할 수 있다. 누구나 한 번쯤 인생을 살다 ‘진리’에 대한 갈증을 느끼듯이, 하나의 원리로 전체를 설명할 수 있는 이론은 매혹적으로 다가온다. 양자역학은 과학기술뿐 아니라, 철학, 문학, 예술에도 영향을 미치는 현대 사회의 핵심 교양이다. 이 책을 읽고 나면 가장 훌륭한 과학이 얼마나 단순하고 아름다운지 알게 될 것이다.
그는 무엇보다도 대중에게 ‘양자역학’이 무엇인지 설명하면서 ‘최고의 과학저술가’의 면모를 아낌없이 보여준다. 이 책은 양자역학 입문서로서 적당히 자세하고 적당히 어렵다. 존 그리빈은 모든 것을 설명하려 애쓰지 않고, 우리가 양자역학을 이해하기 위해 딱 필요한 만큼만 알려준다. 생소한 물리학 용어의 장벽을 넘어선다면, 그 뒤로 우리의 상상 너머에 존재하는 ‘진짜 현실’ 즉, 양자 세계가 기다리고 있다. 양자 세계에 숨은 진실은 이 세상 어떤 소설보다 황당하고 신기하다. 오죽하면 물리학자 닐스 보어는 “양자 이론을 접하고도 충격을 받지 않는다면, 그는 내용을 제대로 이해하지 못한 것”이라고 말했을까. 양자역학의 세계는 분명 만만치 않지만 존 그리빈의 탁월한 설명과 적절한 비유를 따라 페이지를 넘기다 보면, 설령 양자역학을 모두 이해하지는 못해도 현대 과학이 이 세상을 바라보는 방식만은 확실하게 알 수 있을 것이다.
낯선 개념을 대중에게 친절히 소개하려면, 사람들이 어떤 부분에 취약한지를 알아야 한다. 존 그리빈은 그 지점을 누구보다 잘 간파하고 있는 작가이다. 그는 사람들이 각각의 개념은 단편적으로 이해해도, 그 개념들을 유기적으로 연결 짓는 데 어려움을 느낀다는 것을 알았다. 새로운 이론이 학계에 수용될 때까지는 시간이 오래 걸린다. 그 과정에서 수많은 학자와 공식이 등장한다. 어떤 가설은 발표된 후 오랜 시간이 지나서야 주요한 이론으로 채택되기도 하고, 힌트로만 사용되고 묻혀버리는 경우도 많다. 각각의 개념이 어떻게 정확성을 갖춰나갔는지, 누가 누구에게 영향을 끼쳐 이전의 가설을 보완하는 새로운 이론이 발전했는지, 저자는 독자들이 양자역학을 이해하는 데 제일 적합한 구성으로 내용을 설명한다. 존 그리빈이 과학저술가로서 가장 탁월한 역량을 발휘하는 부분이다.
“아인슈타인의 주사위와 슈뢰딩거의 고양이”, 폴 핼펀
한줄요약 : 아인슈타인과 슈뢰딩거의 인간적인 모습을 볼 수 있다. | 폴 핼펀, 아인슈타인의 주사위와 슈뢰딩거의 고양이 책 목차 1장 : 완벽한 시계와 같은 우주2장 : 중력의 도가니 3장 : 물질파와 양자 도약 4장 : 통일 이론을 찾아서 5장 : 유령 같은 연결과 좀비 고양이6장 : 프린스턴과 더블린에서 7장 : 물리학의 홍보전 8장 : 아인슈타인과 슈뢰딩거의 말년 1. 책 구성면에 있어서 하고 싶은 이야기 이 책은 어
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여러 번역서를 보게 되면 누구나 느끼는 아이러니함이 있다. 사실 나도 번역서를 많이 보면서 번역체가 글에 많이 묻어 나오는데 그게 쓸 때는 아무런 제한 사항이 없지만 반대로 읽을 때에는 와 엄청 읽기 싫어지게 느껴진다. 그런 점에서 번역자가 국어국문을 한 건지 모르지만 아무튼 너무나 매끄럽게 번역을 해서 아주 좋았다.
슈뢰딩거가 내놓은 방정식은 그야말로 물리학자에게 구원을 가져다준다. 그야 파동은 물리학에 있어서 굉장히 익숙한 개념이지만 행렬은 그렇지 않았기 때문이다. 무엇인가를 새로 배워야 하는 게 얼마나 부담스러운 일인지 학생 시절에 체험했다면 물리학자들이 행렬을 익히지 않아도 된다는 안도감이 무엇인지 유추해볼 수 있을 것이다.
결국 뭘 봤는지를 판단할 때 남아있는 건 굉장히 애매한 이론에 대한 생각과 애매한 과학자에 대한 생애다. 물론 책을 어떻게 읽느냐에 따라 얻어가는 것도 차이가 심하겠지만 그냥 편하게 읽는 다고 전제했을 때 이도 저도 아니게 되는 그야말로 양자역학에 잘 어울리는 상태가 되는 거 같다.
[서평단 모집]『슈뢰딩거의 고양이를 찾아서』 | YES24 블로그 – 내 삶의 쉼표
슈뢰딩거의 고양이를 찾아서존 그리빈 저/박병철 역휴머니스트 | 2020년 04월신…
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서른 즈음이 되면서 상대성 이론과 양자역학을 조금이나마 이해하고 싶은 욕심이 생겼습니다. 리만, 푸앵카레에서 보어와 하이젠베르크까지 다양한 종류의 책을 읽고 여러 영상을 봐도 알쏭달쏭하기만 한 양자역학이었네요. 그런데 최근 스티븐 호킹의 시간의 역사를 읽으며 예전보다 더 많이 내용을 이해하고 있는 자신에게 놀랐습니다. 내가 헛 일을 하지는 않았구나 하는 안도와 기쁨이 함께 몰려왔어요. 이 책도 분명 제가 전부를 이해하지 못할 겁니다.하지만 저에게 분명 앎의 기쁨과 새로운 세상을 만나게 해 줄 것이라는 생각이 들어서 신청합니다.
서른 즈음이 되면서 상대성 이론과 양자역학을 조금이나마 이해하고 싶은 욕심이 생겼습니다. 리만, 푸앵카레에서 보어와 하이젠베르크까지 다양한 종류의 책을 읽고 여러 영상을 봐도 알쏭달쏭하기만 한 양자역학이었네요. 그런데 최근 스티븐 호킹의 시간의 역사를 읽으며 예전보다 더 많이 내용을 이해하고 있는 자신에게 놀랐습니다. 내가 헛 일을 하지는 않았구나 하는 안도와 기쁨이 함께 몰려왔어요. 이 책도 분명 제가 전부를 이해하지 못할 겁니다.하지만 저에게 분명 앎의 기쁨과 새로운 세상을 만나게 해 줄 것이라는 생각이 들어서 신청합니다.
이런 기회에 독서의 폭도 넓히고 긴장감 풀어진 두뇌활동에 자극도 줄 수 있으면 좋겠네요~
슈뢰딩거의고양이 – YouTube
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슈뢰딩거의 고양이 – 인기있는 과학 이론 캐릭터 로열티 무료 사진, 그림, 이미지 그리고 스톡포토그래피. Image 81813551.
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슈뢰딩거의 고양이 – 인기있는 과학 이론 캐릭터
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Something went wrong, but don’t fret — let’s give it another shot.
#1 심오하고 단순한 아이디어가 양자의 수수께끼를 해결하는 그날까지 : 네이버 포스트
[BY 동아엠앤비 출판사] 머리말나는 양자역학에서 은퇴했다. 50년 동안 여러 대학에서 양자역학을 가…
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#슈뢰딩거의고양이
비디오 슈뢰딩거 의 고양이 쉽게 고양이가 살아있으면서 죽어있는 게… 양자역학에선 가능하다고? 슈뢰딩거의 고양이!
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