<p><a target="_blank" href="http://www.todayhumor.co.kr/board/view.php?table=science&no=68625&s_no=68625&page=1">http://www.todayhumor.co.kr/board/view.php?table=science&no=68625&s_no=68625&page=1</a></p> <p>위 글에 대한 답변 겸 양자역학에 대한 간략한 설명입니다.</p> <p>위 글에서 초등학교 아들에게 설명을 하고 싶다고 하셨으니 가능한한 최대한 간략하고 비유적으로 설명할 수 있도록 해보겠습니다.</p> <p> </p> <p>양자역학은 아주 작은 물질에 대한 거동을 설명하기 위하여 도입 된 것입니다.</p> <p>여기서 아주 작은 물질이라 함은 원자 한 개 수준 정도로 생각하시면 될 것 같습니다.</p> <p> </p> <p>여기서 우리가 '본다' 라는 것의 의미를 정확하게 생각해봅시다.</p> <p>우리가 주변에 있는 물체를 '본다'는 것은 결국 빛이 어디선가 출발하고 물체에 반사되어 우리 눈까지 도달되어서 볼 수 있게 되는 겁니다.</p> <p> <span style="white-space:pre;">※</span> 아드님이 이해하기 어렵다고 생각되시면 셀로판지를 통해서 빨간색 셀로판지는 빨간색이 검은색으로 보인다거나 하는 식으로 설명하면 괜찮을 것 같습니다. 혹은 검은색과 흰색 물체를 햇볕에 놔두면 무엇이 더 빨리 뜨거워지는지에대해서도 설명하면 빛의 흡수 및 반사를 이해하는데 도움이 될 것 같네요.) </p> <p> </p> <p>일반적으로 우리가 볼 수 있는 물체들은 빛이 반사되거나 흡수되어도 이 물체가 갑자기 움직이거나 하지 않습니다.</p> <p>물체의 질량이 너무 크기 때문이죠.</p> <p>그런데 아주 작은 물질 같은 경우 이렇게 '본다' 라는 행위를 하는 것 자체가 그 작은 물질의 거동에 영향을 주게 됩니다.</p> <p>해서 양자역학이 탄생하게 됩니다.</p> <p> </p> <p>양자역학은 기본적으로 여러가지 특성이 있지만 모든 것들은 연속되지 않는다. 라는 점에서 시작됩니다.</p> <p>속도, 공간, 에너지 등등도 계단처럼 층층이 나뉘어 있다고 생각하면 되지요.</p> <p>양자역학의 '양자'를 한자로 쓰면 '量子'가 되는데 여기서 '양' 이 헤아릴 양 자를 씁니다. 즉, 하나, 둘, 셋 처럼 헤아릴 수 있다는 뜻이죠.</p> <p>영어로도 Quantum mechanics에서 quantum이 단수형, quanta가 복수형인데 역시 하나의 뭉텅이를 뜻합니다.</p> <p> </p> <p>물리학자들은 여러가지 수식을 통해서 층층이 나뉘어 있는 양자들을 통해</p> <p>전자나 수소원자 (전자와 양성자 하나로 이루어져 있습니다.)의 행동들을 계산하고 그 계산 결과값이 측정값과 맞는지 확인하는데</p> <p>기가 막히게 맞아떨어집니다.</p> <p>즉, 양자를 도입한 결정은 옳은 결정이었다는 뜻이지요.</p> <p>여기서 이 계산에 쓰인 계산식이 '슈뢰딩거 방정식' 입니다. 에르빈 슈뢰딩거가 만든 방정식을 통해 계산을 했기 때문이죠.</p> <p> </p> <p>그런데 재미난 것은 슈뢰딩거 방정식에서는 결과값이 재미있게도 하나로 나오지 않습니다.</p> <p>즉, 우리가 보는 야구공의 속도, 자동차의 속도처럼 딱 하나의 값으로 나오지 않습니다.</p> <p>계산한 결과값은 전자의 위치나 전자의 속도가 어떠한 분포로 나타나게 되는데</p> <p>물리학자들은 이러한 분포를 통해서 '전자의 위치가 이러한 값에 있을 확률이 몇 % 다' 라는 말을 하게 됩니다.</p> <p> <br></p> <p>이러한 양자역학의 해석을 '코펜하겐 해석' 이라고 합니다.</p> <p>직관적이지 않죠? 위치나 속도가 확률로 나타난다니.</p> <p>야구공이 10% 확률로 나한테 있고 90% 확률로 너한테 있다. 라는 말을 단박에 이해하는 사람이 어디있겠습니까.ㅎㅎ</p> <p>혹은 자동차가 10% 확률로 왼쪽 칸에 있고 90% 확률로 오른쪽 칸에 주차되어 있는데 우리가 보는 순간 왼쪽에 있을지 오른쪽에 있을지 결정되는 것이다. 도 비슷한 비유가 되겠네요ㅎㅎ</p> <p>그래서 파인만이라는 유명한 사람은 '양자역학을 이해했다고 말하는 사람은 이해하지 못한 것이다' 라는 말까지 남겼죠.</p> <p> </p> <p>양자역학이 처음 등장할 당시, 당대 물리학자들도 지금 우리와 비슷하게도 많은 반발이 있었습니다.</p> <p>그래서 '슈뢰딩거의 고양이' 가 나온 겁니다.</p> <p> </p> <p>슈뢰딩거는 우리처럼 이해를 못하는 쪽에 있었는데요, 그래서 사고 실험을 하나 진행합니다.</p> <p>고양이가 하나의 박스 안에 갇혀 있습니다.</p> <p>그 박스 안에는 하나의 원자가 있는데요, 이 원자는 불안정해서 분해될 수도 있고 분해되지 않을 수도 있습니다. 확률은 반반!</p> <p>그런데 만약에 이 원자가 분해된다면 그 원자 바로 옆에 있는 장치에서 독이 뿜어져 나오게 됩니다.</p> <p>그래서 고양이는 만약에 원자가 분해된다면 죽게되고 원자가 분해되지 않는다면 죽지 않는 것입니다.</p> <p> </p> <p>위의 '코펜하겐 해석' 에 따르면 고양이는 죽은 상태가 50%, 산 상태가 50%입니다. 열기전까지는요.</p> <p>왜냐하면 원자가 분해될 확률이 반반 이니까요.</p> <p>열게 된다면 그 순간 50%가 아닌 100% 확률로 죽은 상태 혹은 산 상태로 발견되겠죠.</p> <p>맨 앞에 설명했던 '본다' 라는 것 자체가 양자역학적으로는 무언가 현상을 일으키기 떄문이죠.</p> <p> <br></p> <p>이런 말도 안되는 게 어디있냐면서 슈뢰딩거가 고안한 사고실험이지만</p> <p>정작 가장 '코펜하겐 해석'을 직관적으로 보여주는 실험이 되버렸습니다.</p>