슈뢰딩거의 고양이 사고 실험이 양자역학의 미시 세계에서 여러 상태가 중첩되어 존재하다가 관측하는 순간 하나의 상태로 결정된다는 점을 어떻게 비유적으로 보여주나요?

Question

슈뢰딩거의 고양이 사고 실험이 양자역학의 미시 세계에서 여러 상태가 중첩되어 존재하다가 관측하는 순간 하나의 상태로 결정된다는 점을 어떻게 비유적으로 보여주나요?

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

상자 안에 고양이와 방사성 원자 하나, 독가스 장치를 함께 넣어요. 원자는 한 시간 안에 붕괴할 확률이 50%이고, 붕괴하면 독가스 병이 깨지도록 연결돼 있어요. 양자역학대로라면 상자를 열기 전 원자는 붕괴한 상태와 안 한 상태가 겹쳐 있고, 고양이의 생사가 원자에 묶여 있으니 고양이도 살아 있으면서 죽어 있는 상태로 겹쳐 있어야 해요. 상자를 여는 순간 둘 중 하나로 정해지고요.

재미있는 건 슈뢰딩거가 이 실험을 양자역학을 설명하려고 만든 게 아니라는 점이에요. 관측 전엔 상태가 정해지지 않는다는 코펜하겐 해석을 고양이 같은 일상 크기 물체에 그대로 적용하면 말이 안 되는 결론이 나온다고 꼬집으려던 1935년의 비판이었어요.

지금은 이 역설을 결어긋남으로 설명해요. 큰 물체는 주변 공기 분자, 열복사와 끊임없이 부딪히며 정보를 주고받아서, 중첩이 사람이 보기도 전에 극히 짧은 시간 안에 깨져요. 관측이란 사람의 눈이 아니라 주변 환경과의 상호작용이고, 상자 안의 검출기만으로도 이미 결과가 정해져요. 그래서 중첩은 원자 2,000개짜리 분자나 양자컴퓨터 큐비트처럼 외부와 철저히 차단된 계에서만 관찰돼요 :)