슈뢰딩거의 고양이 (간체): 그것이 무엇이며 왜 중요한가?

1935 년 – 양자 물리학에 대한 공로로 노벨상을 수상한 지 2 년 후 – 오스트리아 물리학 자 Erwin Schrödinger는 Schrödinger의 고양이 역설로 알려진 유명한 사고 실험을 제안했습니다.

역설은 대중 문화에서 양자 역학에 대해 가장 잘 알려진 것들 중 하나이지만, 그저 초현실적이고 재미있는 것은 아닙니다. 양자 세계가 어떻게 행동하는지 설명하는 방법은 실제로 양자의 지배적 해석에 대한 핵심 비판을 습득합니다. 역학.

동시에 살아 있고 죽은 고양이라는 어리석은 생각을 제안하기 때문에 견디지 만 어떤 의미에서 이것은 양자 역학이 제안 할 수있는 것이기 때문입니다. 가능한.

슈뢰딩거는 바로 이런 이유로 사고 실험을 내놓았습니다. 다른 많은 물리학 자들과 마찬가지로 그는 양자 역학에 대한 코펜하겐의 해석에 완전히 만족하지 않았으며, 그가 본 것을 전달할 방법을 찾고있었습니다. 중심 결함 현실을 설명하는 방법으로.

양자 역학에 대한 코펜하겐 해석은 양자 물리학이 실제로 물리적 의미에서 의미하는 바를 이해하기 위해 여전히 가장 널리 받아 들여지는 시도입니다.

본질적으로 파동 함수 (입자의 상태를 설명)와 Schrödinger는 방정식 (파동 함수를 결정하는 데 사용)은 양자에 대해 알 수있는 모든 것을 알려줍니다. 상태. 처음에는 합리적으로 들릴지 모르지만 이것은 많은 사람들과 잘 어울리지 않는 현실의 본질에 대한 많은 것을 의미합니다.

예를 들어 입자의 파동 함수는 공간 전체에 퍼져 있으므로 코펜하겐 해석에서는 측정을 수행 할 때까지 입자에 명확한 위치가 없다고 말합니다.

측정을 할 때 파동 함수 붕괴를 일으키고 입자는 즉시 여러 가능한 상태 중 하나로 떨어지며 이것은 확률로만 예측할 수 있습니다.

해석에 따르면 양자 입자는 실제로 위치, 운동량 또는 회전과 같은 관찰 가능한 값이 없습니다. 관찰이 이루어질 때까지. 그것들은“중첩”이라 불리는 다양한 잠재적 상태에 존재하며 본질적으로 한 번에 모두로 생각했지만 일부 주가 기타.

어떤 사람들은이 해석을 다른 것보다 더 엄격하게 받아들입니다. 예를 들어 파동 함수는 단순히 이론적 인 것으로 볼 수 있습니다. 과학자들이 실험 결과를 예측할 수있게 해주는 구조입니다. 그러나 이것은 해석이 양자를 보는 방식입니다. 이론.

사고 실험에서 Schrödinger는 고양이를 상자에 넣을 것을 제안했기 때문에 독약 병과 함께 관찰자에게 숨겨졌습니다 (이것도 방음 상자라고 상상할 수 있음). 독약 병은 특정 양자 사건이 발생하면 고양이를 부수고 죽이기 위해 조작되며, 슈뢰딩거는 가이거 계수기로 탐지 할 수있는 방사성 원자의 붕괴로 간주했습니다.

로 양자 과정, 방사능 붕괴의시기는 특정한 경우에 예측할 수 없으며 여러 측정에 대한 평균으로 만 예측할 수 있습니다. 따라서 실제로 부패와 독이 깨지는 병을 감지 할 수있는 방법이 없으므로 실험에서 발생했는지 여부를 알 수있는 방법이 없습니다.

양자 이론에서 측정하기 전에 입자가 특정 위치에있는 것으로 간주되지 않는 것과 같은 방식으로 가능한 상태의 양자 중첩, 방사성 원자는 "붕괴"와 "아닌"의 중첩으로 간주 될 수 있습니다. 부패했다.”

각각의 확률은 특정 사례가 아닌 여러 측정에 대해 정확할 수준으로 예측할 수 있습니다. 그렇다면 방사성 원자가 중첩되어 있고 고양이의 생명이이 상태에 전적으로 의존한다면 고양이의 상태도 상태의 중첩에 있다는 뜻입니까? 즉, 고양이는 살아 있음과 죽은 것의 양자 중첩에 있는가?

상태의 중첩은 양자 수준에서만 발생합니까, 아니면 사고 실험에서 거시적 물체에도 논리적으로 적용되어야 하는가? 거시적 인 물체에 적용 할 수 없다면 왜 안됩니까? 그리고 무엇보다도 :이 모든 것이 약간 우스꽝스럽지 않습니까?

사고 실험은 양자 역학의 철학적 핵심에 도달합니다. 이해하기 쉬운 하나의 시나리오에서 코펜하겐 해석의 잠재적 인 문제가 드러나고 설명을지지하는 사람들은 할 일에 대한 설명을 남깁니다. 대중 문화에서 견디는 이유 중 하나는 의심 할 여지없이 그 차이를 생생하게 보여주기 때문입니다. 양자 역학이 양자 입자의 상태를 설명하는 방식과 거시적 방식을 설명하는 방식 사이에서 사물.

그러나 양자 역학에서 "측정"이 의미하는 바의 개념도 다룹니다. 파동 함수 붕괴의 과정은 근본적으로 관찰 여부에 달려 있기 때문에 이것은 중요한 개념입니다.

사람들은 육체적으로 관찰하다 양자 사건의 결과 (예: 가이거 계수기 읽기), 아니면 단순히 거시적 인 것과 상호 작용해야합니까? 즉, 이 시나리오에서 고양이는 "측정 장치"입니까? 역설이 해결되는 방법입니까?

널리 받아 들여지는 이러한 질문에 대한 답은 실제로 없습니다. 이 역설은 경험에 익숙한 인간에게 위장하기 어려운 양자 역학에 관한 것이 무엇인지 완벽하게 포착합니다. 거시적 인 세계, 그리고 실제로, 그의 두뇌는 궁극적으로 아 원자의 세계가 아닌 당신이 살고있는 세계를 이해하도록 진화했습니다. 입자.

EPR 역설은 양자 역학 문제를 보여주기위한 또 다른 사고 실험이며, 역설을 고안 한 Albert Einstein, Boris Podolsky 및 Nathan Rosen의 이름을 따서 명명되었습니다. 이것은 관련 양자 얽힘, 아인슈타인은 "원거리에서의 으스스한 행동"으로 유명합니다.

양자 역학에서는 두 개의 입자가 "얽혀"있을 수 있으므로 쌍 중 하나는 다음을 참조하지 않고 설명 할 수 없습니다. 기타 – 양자 상태는 하나의 입자와 하나의 입자로 분리 될 수없는 공유 파동 함수로 설명됩니다. 다른.

예를 들어, 특정 얽힌 상태의 두 입자는 "스핀"을 측정 할 수 있습니다. 스핀이 "업"되어 있으므로 다른 쪽은 스핀이 "다운"되어야하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

어쨌든 이것은 받아들이 기가 조금 어렵지만 EPR 역설이 제안한다면 두 입자가 멀리 떨어져 있습니다. 첫 번째 측정이 이루어지고 "스핀 다운"이 표시되지만 그 직후 (너무 빨라서 빛도 신호는 시간 내에 한 위치에서 다른 위치로 이동할 수 없음) 두 번째에서 측정 입자.

신호가 둘 사이를 이동하는 것이 불가능한 경우 두 번째 입자는 첫 번째 측정의 결과를 어떻게 "인식"합니까?

아인슈타인은 이것이 양자 역학이 "불완전"하고 비논리적으로 보이는 결과를 설명하는 "숨겨진 변수"가 있다는 증거라고 믿었습니다. 그러나 1964 년에 John Bell은 아인슈타인이 제안한 숨겨진 변수의 존재를 테스트하는 방법을 찾았습니다. 깨지면 숨겨진 변수로 결과를 얻을 수 없음을 증명할 불평등을 발견했습니다. 이론.

이를 바탕으로 수행 된 실험에서 Bell의 불평등이 깨졌고, 따라서 역설은 양자 역학의 또 다른 측면 일뿐입니다. 보인다 이상하지만 단순히 양자 역학이 작동하는 방식입니다.