과학

양자역학 - II. 코펜하겐 해석


 

  코펜하겐 해석의 대략적인 내용은 다음과 같다.

 

* 모든 에너지는 양자 quanta 라고 하는 불연속 다발로  이루어져있다.

 

* 입자의 상태는 파동함수 ψ로 기술된다.

  양자계의 상태에 대한 서술은 근본적으로 확률적이며,

  대상계가 거시계로 갈수록 그에 대한 고전역학의 서술과 가까워진다.

 

* 서로 관계를 가지는 물리량들은  

  하이젠베르크가 제안한 불확정성 원리에 따라

‘동시에 정확하게’측정하는 것이 불가능하다.

 

* 전자와 같은 입자들은  

  입자의 성질과  파동의 성질을 상보적(相補的)으로 가진다.

 

* 관측이 행해지기 전까지 물체는 모든 가능한 상태에 ‘동시에’존재한다.

  이들 중 어떤 상태에 있는지 확인하려면 관측을 해야 하고 ,

  관측행위는 파동함수를 붕괴시켜서 단 하나의 상태만이 관측결과로  얻어진다.

 

* 모든 물리량은 관측이 가능할 때만 의미를 가지며,

  물리적 대상이 가지는 물리량은 관측과 관계없는 객관적인 값이 아니라

  관측 작용의 영향을 받는 특정한 물리량만 가질 수 있다.

 

 

 

1920년대에 구축된 양자 물리학은 현상을 예측하고 적용할 때는 잘 들어 맞았으나, 

직관적이지 않은 기이함으로 물리학자들도 양자 물리학을 쉽게 받아들이기  힘들었다.

따라서 일련의 실험결과와  

이를 토대로 물리학자들이 연구한 성과들을 설명하기 위한

양자역학의 다양한 해석 방법이 등장하게 되었는데

 

코펜하겐 해석(Copenhagen Interpretation of Quantum Mechanics)은  

양자역학에 대한 중심이 되는 해석으로  

닐스 보어 (Niels Henrik David Bohr)와 베르너 하이젠베르크 (Werner Karl Heisenberg) 등

코펜하겐의 이론 물리연구소를  중심으로  활동했던 과학자들에 의해  탄생하게 된다.

그중에서도 보어의 매우 창조적이고 비판적인 정신이 양자역학을 성공적으로  이끌어왔다.

 

보어는 1927년 이탈리아의 코모에서 열렸던  

알렉산드로 볼타 서거 100주년 기념 강연에서

'상보성의 원리'에 기초를 둔  양자역학의 해석을  제안한다.

 

 

상보성 원리 (complementarity principle)를 간단히 서술하면 다음과 같다.

“어떤 물리적계의 한 측면에 대한 지식은 그 계의 다른 측면에 대한 지식을 배제한다”

 

물리적 실재(實在)에 대한 모든 성질들은  

상호보완적으로 쌍을 이룬 켤레 (conjugate)로서만 존재한다고 닐스 보어는 말하고 있다.     

따라서  물리적 현실은 켤레를 이루는  물리량들의

상호보완적 속성이 결정하는 한계 안에서만 정의되고 결정된다고 할 수 있다.

 

하나의 예로  전자의 위치와 운동량은 상보성이 있는 물리량이다.

만약 이 전자의 위치를 더욱  명확하게 하려고 하면,  

전자의 운동량에 대한 정보는 그만큼 불명확해진다.

 

이것은  전자의 위치를 명확히 진술할 수 있는 정확도(precision)의 한계가 존재한다는 것을  의미한다.

이러한 측정의  궁극적인 한계는 하이젠베르크의 불확정성 원리에 의해 정량적(定量的)으로 구할 수 있다.

 

입자 또는 파동으로 나타나는 이중성도  

실험의 종류에 따라 하나의 성질로만 나타난다는 것이다.

빛은 간섭이나 회절과 같은 실험에서는 파동의 성질을  보여주고,

광전효과 실험에서는 입자의 성질을 나타낸다.

 

그러나 한 가지 실험에서 두 가지 성질이 동시에 나타나지는 않는다.

전자나 양성자와 같은 입자들도 같은 성질을 가진다는 것이 확인되었다.

 

 

보어는 상보성 원리에 추가하여

실재(實在)의 속성으로서 갖고 있는 물리량은  

측정 과정과의 상호작용에 의해 결정된다고 제안한다.

 

이러한 해석은 어떤 대상의 물리량은 측정과는  관계없이

객관적인 양으로 존재한다고 하는 기존의 지배적인 생각과는 다른 것이었다.

측정 과정과 분리된 물리량은 아무런 가치도 없을 정도로 

양자역학에서는 측정 과정 자체가 중요한 의미를  가지게 된 것이다.    

 

측정과 물리량에 대한 변화된 견해를 나타내는

이러한 코펜하겐 해석은 대부분의 물리학자들에 의해 점차적으로 수용되었다.

 

 

 

물리학의 이러한 경향아래

제5차 솔베이 회의가 1927년 10월 24일부터 29일까지 브뤼셀에 있는 솔베이 연구소에서  열렸다.

 

아인슈타인, 하이젠베르크, 막스 플랑크, 슈뢰딩거를 비롯한

당시 물리학계의 거물들이 모두 참석한 이 회의에서

닐스 보어는 훗날 코펜하겐 해석이라고 알려진 양자 물리학에 대해서 자세하게  설명을 하게 된다.

 

회의에 참석한 대부분의  물리학자들은

양자 물리학에 대한 코펜하겐 해석의 성공을 축하하는 자리가 될 것으로 예상했었으나

아인슈타인과 슈뢰딩거를  비롯한 몇몇 물리학자들이

코펜하겐 해석에 동의하지 않고 보어의 해석을  날카롭게 반박하면서

'보어와 아인슈타인 논쟁'으로  부르는 세기적인 논쟁이 시작되었다

 

 

         제5차 솔베이회의 참가자

벨기에의 화학자 솔베이가 기부한 기금으로 시작된 솔베이 회의는

양자 물리학의 발전에 중요한 역할을 하게 된다.

 

아인슈타인은 보어의 초기 업적은 높이 인정했지만,   

양자 물리학이 미시세계를  이해하기 위해서

꼭 필요한 새로운 물리학이라는 보어의 주장을 받아들이지 않았다.

 

아인슈타인은 대상의 물리적인 상태는 측정과는 관계없이 객관적으로 존재하며

우리가 서로 다른  측정을 통해 다른 성질을 확인하는 것은

우리의 실험이 대상의  모든 성질을 파악할 수 있을 만큼  완전하지 못하기 때문이라고 주장했다.

 

이제 솔베이 회의는  

아인슈타인이라는 골리앗과 어라는 다윗의 싸움터가 되었다.

 

 

아인슈타인과 슈뢰딩거를 비롯한 많은 과학자가

가장 격렬하게 비판한 내용 중의 하나가 바로  불확정성의 원리였다.

 

코펜하겐 해석에 의하면   

우리가 어떤 실험결과를 얻을 수 있는지를 계산할 수는 있지만,

입자가 실제로 어떤 상태인지를 알 수는 없다고 한다.

 

이것은 입자가 가지고 있는 기본적인 성질에 기인하는 것이어서  

측정 장치와는 관계가 없는 것이라는 보어의 주장에 대하여,

아인슈타인은 측정 결과가 확률로 나타내지는 것은

우리가 실제 입자의 행동을 규제하는 변수들을 모두 알지못하기 때문이라고 주장했다.

 

 

 

아인슈타인의 첫 공격은   

1927년의 제5차 솔베이 물리학 회의에서 이루어졌다.

그는  에너지와  충격량(운동량)의 보존법칙을 이용하면 간섭하는 입자의 상태를

정확히 측정할 수 있다고  주장하며 다음과 같은 사고실험(思考實驗)을 제안했다.

-실제로 그런 실험이  가능한가와는 관계가 없고 단지 이론의 진위를 따져보기 위한 가상적인 실험이다-

       

 

빛이 가림판 S1에 도달한뒤 회절(回折)되고,

그 뒤에 있는 두 개의 구멍을 가진

가림판 S2를 통과해

스크린 F에 간섭무늬를 형성한다.

 

 

 

 

가림판 S1과 S2는 x축 방향으로 놓여있고,  

이에  수직한 방향으로  빛이 진행한다.

S1에는 입자의 파장에 비해 상당히 작은 크기의  구멍이 하나 나 있어서,

빛이 여기를 통과한 뒤에는 회절하면서 넓게 퍼져나간다.

 

빛은 연속해서 S2에 약간의 간격을 두고 있는 두 개의 구멍을 통과한 후,

맨 뒤에 위치한 스크린 F에 간섭무늬로 나타난다.

 

여기서 빛이 가림판 S2를 통과하는 시점에서 이 과정의 파동성이 중요해지는데,

파동함수의 간섭으로  입자들이 스크린에서 소멸간섭이 아닌 보강간섭의  위치에 도달하게 되는 것이다.

 

 

아인슈타인은 여기에 대해  다음과 같이 주장했다.

각 입자들은 사실상 S1에 수직인 방향의 속도를 가지며  

오직  S1과의 작용을  통해서만 방향이 변화하므로,   

운동량 보존법칙에 따라 만약 입자의 방향이 위쪽으로 꺾였다면

S1은 아래쪽으로 이동하고, 그 반대도 마찬가지일 것이다.

 

따라서 각 입자가  S1을 지나갈 때마다   

이 가림판이 x축 방향으로 어떻게 움직이는지를 기록한다면

그 입자가 S2의 어떤 구멍으로 지나가는지를 알 수 있을 것이다.

그러나  S1의 운동을 측정하는 것이 그 뒤의 전개에 영향을 미칠 수는 없으므로

여전히  스크린 F에는 간섭무늬가  나타날 것이다.

 

그런데 양자론에 따르면   

각 입자가 S2의 어느 구멍을 통과하는지를 알아내기 위해 고안된 실험은 

언제나 그 입자의 파동성을 붕괴시켜서 간섭무늬가 사라지게  된다고 보므로

양자역학의 불확정성 원리는 더 이상 성립하지 않게 된다.

 

 

이에 대한 보어의 반박은 인슈타인의 주장이 성립하기 위해서는

가림판의 x축 방향 운동을 극히 정밀하게 측정해야 하며,   

구체적으로는 '입자에 의해 변화될 수 있는 정도'보다 상당히 더높은 정밀도로  측정되어야 한다는 것을 인식했다.

 

그러나 불확정성 원리에 따라   

가림판의  x축 방향  운동량을 정밀히  측정하면 그  x축 방향 위치에 상당한 불확실성이 생기게 된다.    

 

현재 그림의 점 d는 소멸간섭의 위치에 있는데,

S1의 위치가 변화된다면 a-b-d 경로와  a-c-d 경로의 길이가 이전과는 달라지게 될테고,

그 길이가  파장의 절반만큼 변하면 d점은 소멸간섭이 아닌 보강간섭에 놓이게 될 것이다.

 

스크린의 운동을 충분히 정밀하게 측정하면   

가림판의 위치가 그만큼 불확실해지고,

그  불확실한 위치로부터 나오는 빛의 양을  평균하면  

결과적으로 스크린에는 보강간섭도 소멸간섭도 없이  

균일하게 흐릿한 빛이 뿌려진다는 것이 보어의  주장이었다.

 

즉 이 경우에도 S2에서의 입자성을 측정하려는 시도는 스크린 F에서의 파동성을  붕괴시킨다는 것이다.

 

 

이 논증에서 중요한 점은, 보어 스스로 인식했듯이,

S1이라는 거시적 실험장비도 양자론적 고려에 포함시켜야 한다는 것이다.

-무엇이 양자계에 포함되는지에 대한 애매함은 현재까지도 측정 문제로  남아있다.

 

 

 

아인슈타인은 또 다른 사고실험을 제안했다.

 

이 실험에서는 빛 입자가 들어 있는 상자에  

정밀한 작은 셔터가 달려 있어서

이것을 열 때마다 빛 입자(광자) 하나가 밖으로 탈출한다.

 

그런데 우리는 셔터가  움직이는 속도와  

셔터를 열기 전과  열고난 후의 상자 전체의 무게를 정확하게 측정하면  

광자가  상자를 탈출하는 시간과 광자가 가지고 달아난 에너지의양을

원하는 만큼 정확하게 측정할 수 있다는 것이다.   

 

그렇게 되면 시간(위치)과 에너지(운동량)의 양을

'동시에 정확하게' 측정할 수 없다는 불확정성 원리는 더는 성립하지 않게 된다.

 

 

보어는 이 사고실험도 불확정성의 원리 내에서 해결했다.

 

그는 상자가 가진 에너지의 양을 정확하게 알면

셔터를 여닫는 시간이 부정확해질 수밖에 없다는 것을 증명했다.

 

질량과 에너지는 등가이므로  광자를 방출한 상자는 무게가 조금 가벼워진다.

에너지는 무게를  갖고 있으므로, 에너지를  방출한 상자는 중력장 안에서 아주  조금 위로 솟아오를 것이다.

 

이것은 위치에 따라 중력의 크기가 다르므로  

위치의 오차는 일반상대성이론에 의해

시간의 오차를 불러오기 때문에 불확정성의 원리를 만족시킨다는 것이다

중력이 시간의 흐름에 영향을  준다는 것을 밝혀낸 사람은 아인슈타인이었다.

 

 

 

그러나 아인슈타인은 쉽게 포기하지 않았다.

1935년에 ‘물리적 실재에 대한  양자물리학적 기술은 완전하다고 할 수 있을까?’

라는  제목의 논문을 포돌스키(Boris Podolsky) 그리고 로젠(Nathan Rosen)과 함께  발표하면서

아인슈타인은 다시 한 번 양자물리학의 불완전성을 부각시키려고 시도했다.

 

-이들이 제안했던 실험은  

훗날  벨과 아스펙의 실험에 의해 틀린 것으로 결론이 나면서

세 사람의 머리글자를 따서 EPR역설(EPR   Paradox)이라고 불리게 된다.

 

 

먼저 양자 물리학에 대한 코펜하겐의 해석에 따르면

A입자와  B입자가 얽힘 상태에 있는 경우,

두 입자가 아무리 멀리 떨어져 있더라도 A입자에 대한 스핀 상태를  측정하면

그 즉시 다른 B입자의  상태를 알 수 있다고 하므로 양자 물리학은 완전하지 않다고 EPR은 주장한다.

 

-얽힘 상태(entanglement) : 전자나 양전자와 같은 입자들은 자신의 축을 중심으로 자전하고 있다.

이 자전에 의한 각()운동량을 스핀이라고 하는데   

스핀은 특정한 축을 중심으로  우측으로 돌거나 좌측으로 도는 두 가지밖에 존재하지 않는다.

우측으로 도는 것을 spin-up 상태라고 하고 좌측으로 도는 것을  spin-down 상태라고  한다면

특정한 전자가 어떤 스핀을 가졌는지는 측정하기 전까지는  알 수 없다.

측정하기 전에는 spin-up 상태와 spin-down 상태가 중첩된 상태에  있다.

 

그러나 측정을 하면 두 가지 스핀 중의 하나로 확정된다.

두 가지 스핀의  중첩 상태에서 하나의  스핀 상태로 변하는 것이다.

즉 하나의  입자의 상태가 다른  입자의 상태를  결정하는 관계가 될 때 얽힘 상태라고 한다.

 

 

그들은 이 논문에서 물리적 성질은 국소성(Principle of locality)을 가지고 있어서

서로 멀리 떨어져 있는 두 체계는 동시에 서로 영향을 줄 수 없다는 것이다.

서로 영향을  주고받기 위해서는 어떤 형태로든  정보를 주고받아야 하고

그런 정보의 전달은 상대성 이론에 의해  빛보다  빠른 속도로 이루어질 수 없다.

 

따라서 A, B입자는 측정하기 전에 이미 스핀의 방향이 결정되어 있을 것이다.

서로 멀리  떨어져 있는 두 입자가 서로  영향을 주고받는 것처럼  보이는 것은

우리가  '숨어 있는 변수'를 알지 못하게 때문에 그렇게 보이는 것일 뿐이라고  주장한다.

 

EPR은 이를 ‘원거리 유령작용'이라  부르면서 상식적으로 말도 안 되는 결과로  치부했다.

다시 말해 이 숨은 변수를 포함하지 않은 양자물리학은 완전하지 않다는 것이 그들의 생각이었다.

 

 

EPR이 제안한 실험은 다음과 같다. (물리산책 중  EPR 패러독스  참고)

이제 전체 스핀이  0인 파이온이 붕괴하면서,  

전자(-)와  양전자(+)를 생성하는 경우를 생각해보자.

 

처음 파이온의 스핀이 0이었으므로  

각운동량 보존 법칙에 의해 전자와 양전자의 스핀을 합한 값도  0이어야 한다.

그러나  어떤 입자가  spin-up 상태에 있고   어떤 입자가  spin-down 상태에  있을지는 알 수 없다.

두 입자는 모두 spin-up 상태와 spin-down 상태가 중첩된 상태에 있다.

 

그러나 만약 두 입자 중  하나의  스핀을  측정해서  스핀 값을  확정하면

다른 입자의 스핀 값은 반대 방향으로  정해져야 한다.

 

입자에는 여러 가지 축이 있을 수 있다.

그러나 임의의 방향을 정해 스핀을 측정하면  

이와 수직인 축의  스핀은  정확하게  결정할 수 없다.

 

즉   z축을 중심으로 한   스핀 상태를  측정하면  

x축을 중심으로 한   스핀은  정확하게  결정할 수 없다.

z축에 대한   스핀 값과   x축을 중심으로 한   스핀 값 사이에   불확정성 원리가  적용되기 때문이다.

따라서 z축을 중심으로 한 스핀을 측정을 통해  확정하면

x축 방향의 스핀은 업이 될 가능성이 50%, 다운이 될 가능성이 50%인 상태에 있어야 한다.

 

양전자는 전자의 반()입자이므로 전하의  부호만 다를 뿐 다른 물리량들은  모두 같다.

전자와 양전자는 에너지로부터 쌍으로 생성되기도 하고, 함께 소멸하여  에너지로  사라지기도 한다.

 

 

이제  파이온이라는 중간자가 붕괴하여  

전자와 양전자가 생성되는 반응을 생각해 보자.

전자와 양전자는 생성되고 나서,

서로 반대 방향으로  달려가서 서로 멀리 떨어져 있는 A점과 B점에 도달했다.

 

이제  A점에서 전자의  z방향 스핀을 측정하는  실험을 했다.

이 실험으로 전자의 z방향  스핀 값을 하나로 확정하였다.

따라서 멀리 떨어져 있는 양전자의 스핀 값도 하나의 값으로 확정되어야 한다.

 

A점에 있는 전자는  

z방향의  스핀에 대한  측정의 영향을 받아 x방향의 스핀 값을 정확하게 결정할 수는 없다.   

그러나  B점에 있는 양전자에는  

z방향의 스핀 값을 알기위한 실험을 하지 않았으므로 x방향의 스핀을 측정하는 데 아무런 문제가  없을 것이다.

 

만약  B점에 있는 양전자의 x방향 스핀 값을 측정을 통해 확정할 수 있다면

이 값으로부터 A점에 있는 전자의 x방향 스핀 값도 정확하게 알 수 있다.

그렇게 되면 결국 z방향의 스핀과  x방향의 스핀을 동시에 정확하게 결정할 수  있게 된다.

 

따라서 불확정성 원리는 더는 성립하지 않게 된다는 것이다.

아인슈타인과 동료는 이러한 모순이 생기는 것은 양자 물리학이 완전하지 않기 때문이라고 주장했다.

 

 

이에 대해서 코펜하겐 해석은

파동함수가 실재하는 것이 아니라는 사실이다.    

파동함수의 붕괴는 주관적으로 해석된다.

 

한 입자의 스핀을 관측하는 순간, 그 관측자는 다른 입자의 스핀을 알게 된다.

하지만 이것은 다른 입자의 관측자가 이 사실을 알게 된다는 것을 의미하지는 않는다.

다른 입자의 관측자에 대해서는 여전히 파동함수는 중첩되어 있으며

정보는 여전히 빛보다 빠른 속도로 전달되지 않는다.

 

코펜하겐 해석의  입장을 가지는 물리학자들은

파동함수가 실재하는 것으로 간주될 때 EPR 역설과 같은 문제점이 드러난다고  주장한다.

그러나 다중세계 해석은 양자역학이 근본적으로 비국소적임을 주장한다.

 

아인슈타인 등이 제안한 EPR 사고실험을 EPR 역설로 만들어 버린 사람은

물리학자 존 벨 (John Stewart Bell, 1928~1990)이었다.

 

벨은 코펜하겐 해석을 바탕으로 하는 양자 물리학의 예측과

아인슈타인이 주장한 얽힘 상태에 대한  숨은 변수이론의 예측을  

실험으로 검증할 수 있도록 벨의 부등식 (Bell’s inequality) 을 1964년에 제안했다.

 

그는  EPR 식 실험을 수행하면  

두 전자의 스핀 사이에 어떤 산술적 관계가 성립한다는 것을 증명했다.

만일 숨은 변수이론이 맞는다면 두 전자의 스핀은 특정한 방식으로 연결되어 있어야 했다.

   

 

 

벨의 부등식을 이용한 양자 물리학적 얽힘 현상을 관찰하고자 하는 실험.

관용적으로 수신기 하나를  앨리스(Alice), 다른 하나를 밥(Bob)이라고 부른다.

 

벨을 비롯한 과학자들은   

1970년대와 1980년대에  아주 짧은 거리에서 얽힘 상태를 실험을 통해 확인했다.

1997년에는  800미터 떨어져 있는 실험실에서 한 실험이  

다른 실험실에 있는 얽힘 상태에 있는 입자 -여기서는 광자-에 영향을 주는 것을  확인했다.

 

2003년에 오스트리아의 과학자들은 더 먼 거리에서 실험했다.

그들은 레이저를 바륨 붕산염 결정에 통과시켜 광자 쌍으로 분리했다.

파장이 810nm인 이 얽힌 광자들은 공간을 통해 송신 망원경에서 두 개의 수신 망원경으로 보내졌다.

두 망원경은 직접 바라볼 수 있는 위치에  있지 않았다.

하나의  광자에 어떤 작용을  가하자  다른 광자에 그 효과가 동시에 나타났다.

두 광자는 600미터  떨어져 있으면서도  얽힘 상태를 유지하고 있었던 것이다.

이런 현상을 양자 전송이라고 부른다.

 

 

EPR 실험에서는 아인슈타인이 틀린 것으로 판명되었지만,

정보가 빛보다 빠르게 전달될 수 없다는 점에서는 그의 생각이 옳았다.

 

이 실험에 의하면 다른 은하에 관한  정보를 즉각적으로 입수할 수 있지만,

이런 방법으로 모르스 부호 같은 구체적인 메시지를 전달할 수는 없다고 한다.

즉, 우주 반대편에 있는 정보를 즉각적으로 수신할 수는 있어도,

'유용한’정보를 이런 방식으로 교환할 수는 없다고 한다.

  

빛이 양자라는 작은 에너지 입자라는 사실을 밝혀내면서

양자물리학 발전에 크게 공헌했지만 끝까지 양자역학을 싫어했던 아인슈타인과

 

인습에 얽매이지 않고 자연의 가장 깊은 신비를 불굴의 의지로 파헤치면서

양자역학을 확고하게 자리잡게 하는데 가장  큰 공헌을 한 닐스 보어,

이 두 천재 과학자들은 끝내 이런 실험 결과를 모른 채 세상을 떠났다.

 

 

사실 보어는 코펜하겐 학파에서 아인슈타인의 가장 가까운 친구였으며,

두 사람의 '논쟁'은  비교적 우호적이고 학술적인 분위기로 진행되었다고 한다.

 

아인슈타인의 양자역학에 대한 관점은   

우리가 알고 있는 것처럼 단순하지 않았으며,

양자역학은 아인슈타인의 사고실험을 통해 그 이해가 보다 깊어 질수 있었다.

 

 

 닐스 보어와 아인슈타인

 파울 에렌페스트(Paul Ehrenfest)의 집에서

 양자 물리학에 대해 토론하는 모습(1925 12월).

 

 코펜하겐 해석에 대해 비판한

아인슈타인과  다른 여러 학자들도 

양자역학의 계산 방법과 같은 긍정적인 측면은 받아들였다.

다만 이들 두 학파가 차이점을 보인 것은

불확실성을 받아들이는 태도였다.

 

코펜하겐 학파의 관점은

불확실성이 궁극적이며 기본적인 것이었다.

 

반면에 반() 코펜하겐 학파의  관점은

결국 이것은 현재의 지식이 불완전하다는 증거이며  

불확정성은 새로운 발견에 의해서 언젠가 해소 될 것인데 지금으로서는 이것의 본질을 알 수 없다는 것이었다.

 

아인슈타인은  

우주의 모든 사건은 물리 법칙으로 예측 가능하다고 확신하고 있었다.

자연의 법칙을 완전히 이해하고 있으면서   

동시에 현재 상태를 정확히 알고 있다면

미래에 일어날 모든 사건을 정확하게 예측할 수 있어야 한다는 것이 그의 생각이었다.

따라서 그는 자연법칙에 확률을 개입시키는 것을 극도로 싫어했다.

 

이런 그의 생각은 

"신은  주사위 놀이를 하지 않는다”라고 한 말에서 잘 나타나 있다.

 

-실제로  그가 했던 말은 다음과 같다

"신이 가지고 있는 카드를 훔쳐보기는 어려운 듯 싶다.


그러나 신이 텔레파시를 이용해서 주사위 놀이를 한다는 것은 한순간도 믿을 수가 없다"

33개의 댓글

2018.07.31
씨발 주사위도 못던지게하네
2018.07.31
아인슈타인 : (부들부들)
2018.07.31
이해가 안되서 그러는데 정보가 빛보다 빠르게 전달될 수 없다는 건 왜그런거야? 서로 얽힌 두 쌍의 존재 중 하나를 조정함으로써 정보 전달니 가능해야하는거 아님?
@Curriculum
그니까 A라는 광자가 a와 b로 쪼개져서 서로 반대 방향으로 날아가고 있고, 갑은 a를 을은 b를 관찰하려고 가정을 해볼게
둘의 거리가 한 1광년쯤 떨어졌을 때 갑이 a의 스핀 방향을 관찰하면 b의 스핀방향도 a와 같은 값으로 정해져버려 근데 갑은 a를 관측했고 이걸 을한테 알리려면 라디오든 전화든 편지든 빛보다 느린 매체로 정보를 전달해야 정보가 전달되는거임. 근데 a와 b라는 입자 사이에서는 어떠한 정보 교환도 이뤄지지 않았기 때문에 상대성이론에 위배되지 않는 거임ㅇㅇ
2018.07.31
@크림소스파스타
기존에 A라는 광자의 스핀에 따라 0,1을 결정할 수 있는 프로토콜을 갑과 을이 합의하였다면, 갑과 을은 a 또는 b의 스핀에 의해 1년보다 빠른 시간에 정보를 교환할 수 있는거 아님?

다음 물음 때문인건가?
최초의 합의에 1년이 걸리므로 정보 전달의 시간적 의미는 없어지는가?
@Curriculum
스핀에 따라 0,1을 결정할 수 있는 프로토콜이 있다고 한들 결국 인터넷을 통한 정보 전달인거잖아? 갑이 a의 스핀값을 측정해서 그걸 프로토콜을 통해 전달하는 행위는 인터넷으로 전송한다 치면 결국 에너지를 통해 전달하는거야. 그래서 결국 빛보다 느린 속도로만 전달이 가능해 하지만 A에서 쪼개진 a와 b는 에너지를 통해 정보전달을 하는게 아니기 때문에 상대성이론 위반이 아니야
그럼 이제 대체 a와 b는 어떻게 서로 연관되어 있는지가 양자역학이 밝혀내야 할 부분인데 내가 알고 있는 바로는 a라는 광자를 측정하는 순간 b가 다른 스핀값을 가질 수 있는 확률함수가 붕괴한다는 예측이 가장 보편적이야 근데 이건 수학적으로는 계산됐지만 아무도 확률함수가 붕괴하는 순간을 관측한 적이 없기 때문에 확실하다곤 할 수 없어
2018.07.31
@크림소스파스타
아아 이해했다

나는 "a를 예측하는 순간 b의 값니 명부상실하게 결정된다"라는 가정을 깔고 있어서 그럼

내 질문은 단 1번 광속보다 느리게 프로토콜을 합의한후(상대성이론 비위반) 프로토콜을 따르면 얽힌 사물을 통해 광속보다 빠르게 정보교환(상대성이론 위반)이 가능하냐는 거였어.

이게 실험이 되고 논증이 되려면 지구에서는 안되겠네...
@Curriculum
내가 예시를 1광년으로 들었지만 양자적 얽힘 현상의 실제 실험은 11km로도 충분히 검증해냈어 사실 이것도 굉장히 먼거리로 실험한거야. 프로토콜이든 어떤 방법을 사용하더라도 우리의 정보교환은 에너지를 사용하기 때문에 질량을 가질 수밖에 없고 질량이 0인 광자(빛)보다 느리게 운동할 수 밖에 없어
2018.08.01
@크림소스파스타
전기는 얼마나 빠른지혹시 아시나여?
@근성가이
전기도 결국 전자들이 운동하는 거니까 전자에게 어느정도의 운동량을 가하냐에 따라 다르겠지...? 전기도 암튼 존나 빠름
2018.08.01
@크림소스파스타
그럼 느린전기 빠른전기가 있음? 전기운동량은 전압인가여?
2018.08.02
@근성가이
압이 쌔면 조온나 빛만큼 빠르고 압이 약하면 존나느린거고..
2018.08.02
@게이토니
빛만큼 빨라질수록 질량도늘어나는데 전자는그게되는거임?
@근성가이
아니 광자는 질량이 0이야 전자는 질량을 갖고 있고 그리구 빛만큼 빨라지고 싶으면 가해야 하는 운동량이 어어어어어엄청 늘어나는거야 질량이랑 운동량은 다른 개념이야!
2018.08.03
@크림소스파스타
전자도 질량이 0임?
@근성가이
전자는 질량을 갖고 있어 두산백과에 9.1095×10-31kg(10의 -31승)의 질량을 갖고 있다고 나와있네
2018.07.31
양자역학은 말도안되는 얘기 같지만 맞다는게 신기함
2018.07.31
아인슈타인이 뒷방 늙은이로 가게된 계기
2018.08.01
이런거로 컴퓨터를 만든다는게 아직도 이해가 안된다...
아키텍처 설계하는사람들 죽어나가겠지?
2018.08.01
아무리 그래도 피는 물보다 진하다
양자보단 역시 친자역학이지
2018.08.01
근데 희한하게도 양자역학을 설명하는 글이 문장 구조가 매끄러운걸 본적이 한번도 없다
공대생들이 글을 못써서 그런건가
다 이해를 못하고 일부만 아는채로 적어서 그런건가
2018.08.02
@죽죽
답은 간단함

니가 매끄럽다 생각하는 글을 못본거지 ㅋㅋ
2018.08.03
@죽죽
거의 대부분이 외국의책을 번역한거라서 그래
우리나라와 다른언어체계를 옮겨적은글이 당연히 매끄럽지못하겠지
2018.08.01
이런거 너무 재밌다
2018.08.01
양자역학에서 정보가 도대체 뭐야 쿠르츠게작트에서 블랙홀관련 영상을 봤는데 블랙홀에 입자가 빨려들어가게 되면 정보자체가 사라진다고하는데
관측을 할수없게되서 정보가 사라진다는거야?
2018.08.02
@runner
블랙홀에 들어간 정보는 안사라짐 뒤섞여서 배출됨
2018.08.02
@게이토니
무슨소리야 빛도 못나오는게 블랙홀아님?
2018.08.02
@runner
호킹복사에 의하면 빨려간 물질은 입자화 되서 다시 방출된다고 되있음
2018.08.02
@게이토니
그러면 들어가기전까지의 정보들은 다 사라지는거 아님?
2018.08.02
@runner
정보를 갖고 있는 각각의 입자로 분해될뿐 정보자체는 사라지지 않는다고 함
2018.08.02
@게이토니
호킹박사가 그렇다고 하니 자세한건 검색
2018.08.02
@게이토니
그렇네 호킹아찌말대로라면 블랙홀이 질량손실하면서 입자를 뿜는데 들어가기 전까지의 정보는 없다고하니 양자역학 확률법칙에 위배된다고하네
2018.08.04
그래서 아이슈타인이 발린거야?
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