슈뢰딩거의고양이 - Schrödinger's cat [2]

슈뢰딩거의 고양이 실험의 해석

슈뢰딩거 시대 이후 슈뢰딩거 고양이가 제기하는 초상이 얼마나 지속되는지, 언제 붕괴되는지에 대한 질문에 서로 다른 답을 주는 양자역학에 대한 다른 해석들이 제안되어 왔다.

코펜하겐 해석

양자역학에 대한 일반적인 해석은 코펜하겐의 해석이다. 코펜하겐 해석에서 시스템은 주의 중첩이 되는 것을 멈추고 관찰이 이루어지면 그 중 하나가 된다. 이 사고 실험은 측정의 성질, 즉 관찰이 이 해석에서 잘 정의되어 있지 않다는 사실을 명백히 한다. 실험은 상자를 닫는 동안 시스템이 '사라진 핵/죽은 고양이'와 '사라지지 않은 핵/살아있는 고양이' 상태의 중첩에 동시에 존재하며, 상자를 열고 관찰을 해야 파동 기능이 두 상태 중 하나로 붕괴된다는 의미로 해석할 수 있다.

그러나 코펜하겐 해석과 관련된 주요 과학자 중 한 명인 닐스 보어는 관찰자가 유도하는 파동함수의 붕괴를 결코 염두에 두지 않았는데, 그는 파동함수를 물리적으로 실제적인 것이 아니라 통계적인 도구로 간주했기 때문이다. 따라서 슈뢰딩거의 고양이는 그에게 수수께끼를 던지지 않았다. 고양이는 의식 있는 관찰자가 상자를 열기 훨씬 전에 죽거나 살아 있을 것이다. 실제 실험을 분석한 결과, 양자파 함수의 설계 타당성에 대해서는 논란이 있지만, (예를 들어 가이거 계수기에 의한) 측정만으로도 양자파 함수를 의식적으로 관측하기 전에 붕괴시킬 수 있는 것으로 확인되었다 (핵에서 나온 입자가 검출기에 부딪힐 때 "관찰"이 취해진다는 견해는 객관적인 붕괴 이론으로 발전될 수 있다. 사고 실험에서는 파형이 붕괴되기 위해서는 검출기의 "의식 없는 관찰"이 필요하다. 이와는 대조적으로, 많은 세계의 접근방식은 붕괴가 일어난다는 것을 부정한다.)

세계의 다양한 해석

1957년 휴 에버렛은 관찰을 특별한 과정으로 배제하지 않는 양자역학의 다세계 해석을 공식화했다. 다세계의 해석에서, 고양이가 살아있거나 죽은 상태는 상자가 열린 후에도 지속되지만, 서로 모순된다. 즉 상자가 열리면 관찰자와 죽을지도 모르는 고양이가 죽은 고양이가 있는 상자를 보는 관찰자와 살아있는 고양이가 있는 상자를 보는 관찰자로 갈라졌다는 것이다. 그러나 죽은 상태와 살아 있는 상태는 조리 없는 상태여서 그들 사이에 효과적인 의사소통이나 상호작용이 없다.

상자를 열면 관찰자가 고양이와 얽히게 되므로, 고양이가 살아있거나 죽은 것에 해당하는 '오브서버 상태'가 형성되고, 각 관찰자 상태는 고양이와 얽히거나 연계되어 '고양이의 상태 관찰'과 '고양이의 상태'가 서로 대응하게 된다. 양자 정합성은 서로 다른 결과가 서로 상호작용을 하지 않도록 보장한다. 또한 일관된 이력의 관점에서 해석하기 위해서는 동일한 양자 해독 메커니즘이 중요하다. 오직 "죽은 고양이"나 "살아있는 고양이"만이 이 해석에서 일관된 역사의 한 부분이 될 수 있다. 일반적으로 다중 상태의 동시 관측을 방지하기 위해 탈착이 고려된다. 양자 자살 기계로 알려진 슈뢰딩거의 고양이 실험의 변종이 우주론자 맥스 테그마크에 의해 제안되었다. 슈뢰딩거의 고양이 실험을 고양이의 관점에서 고찰하고, 이러한 접근법을 사용함으로써 코펜하겐 해석과 다세계를 구분할 수 있을 것이라고 주장한다.

앙상블 해석

앙상블 해석은 초상은 더 큰 통계적 앙상블의 하위 개념에 불과하다고 말한다. 상태 벡터는 개별 고양이 실험에는 적용되지 않고 유사하게 준비된 많은 고양이 실험의 통계에만 적용된다. 이 해석의 지지자들은 이것이 슈뢰딩거의 고양이의 역설로 사소한 문제, 혹은 이슈화되지 않은 문제를 만든다고 말한다. 이 해석은 양자역학에서 하나의 물리적 시스템이 어떤 식으로든 그것에 해당하는 수학적 설명을 가지고 있다는 생각을 버리는 역할을 한다.

관계적 해석

관계적 해석은 인간 실험자, 고양이, 기구 또는 애니메이트와 무생물계 사이의 근본적인 구별을 하지 않는다. 모두 동일한 파동함수 진화 규칙에 의해 지배되는 양자 시스템이며, 모두 "관찰자"로 간주될 수 있다. 그러나 관계적 해석은 서로 다른 관찰자들이 시스템에 대해 가지고 있는 정보에 따라 동일한 일련의 사건들에 대해 서로 다른 설명을 할 수 있도록 허용한다. 고양이는 기구의 관찰자로 간주될 수 있다. 한편 실험자는 상자(고양이와 기구의 추가)에 있는 기계의 관찰자로 간주될 수 있다. 상자가 열리기 전에 고양이는 살아있거나 죽은 성질상 기구의 상태에 대한 정보를 가지고 있다(원자가 썩었거나 썩지 않았음). 그러나 실험자는 상자 내용물의 상태에 대한 정보를 가지고 있지 않다. 이와 같이 두 관찰자는 동시에 상황에 대한 서로 다른 설명을 가지고 있다. 고양이에게는 기구의 파동 기능이 "붕괴"하는 것처럼 보였고, 실험자에게는 상자 내용물이 중첩되어 있는 것처럼 보였다. 상자가 열리고, 그리고 두 관찰자가 무슨 일이 일어났는지에 대한 동일한 정보를 가질 때까지, 두 시스템 상태가 같은 확실한 결과, 즉 살아있거나 죽은 고양이로 "붕괴"되는 것처럼 보이는가?