1부에서는 이것만 기억하고 넘어오면 된다.
"입자는 파동성을 가질 수 있다."
"측정이 대상에 영향을 준다."
자. 이 두 가지의 해석을 보면,
불편하다.
참으로 불편하다.
지구가 도는건 받아들여도 이건 말이 안되는 것 같다.
과연 이게 될까?
저 두 개의 해석을 양자역학의 표준해석이라고 부르는데,
자. 일단 우주를 먼저 거시계와 미시계로 나눈다.
왜 이런 짓을 하냐면은.
여러분이 사는 세상에서, 여러분은 동시에 두 개의 구멍을 지날 수 없기 때문이다.
근데 전자는 그렇게 행동한다는 거.
그래서 거시계와 미시계로 나눈다.
양자역학으로 기술되는 세상이 있고, 그렇게 행동하지 못하는 세상이 있다.
그렇게 우주를 나눈다.
되게 불편한 상황이다.
우주를 기술하는 두 개의 법칙이 있다는 뜻이니까.
그럼 이제 두 번째.
측정을 하면,
여기서 측정이라함은, 측정의 주체는 “거시계“, 즉 여러분과 같은 큰 물체이고, ex)인간, 개
측정의 객체는 원자와 같은 “미시계”.
측정을 하면 결과는 항상 거시세계에서 이해할 수 있는 방식(ex 중력의 법칙, 전자기력)을 결과로 내놓게 되고,
파동이었던 것이 입자로 바뀐다.( 슬릿을 쏠 때 IIIII 이렇게 나오던게 II 이렇게 나온단 소리.)
이게 코펜하겐 해석을 떠받치는 가장 중요한 법칙이다.
여기서 고개 끄덕이면 안된다.
이게 말이 돼? ㅋㅋ
우리도 이해를 못하는데 물리학자들은 오죽할까.
결국 여기서 물리학자들이 두 그룹으로 나뉜다.
이걸 따라가는 그룹과, 따라가지 않는 그룹으로.
따라가지 않는 그룹의 선봉장, 양자역학을 반대하는 그룹의 선봉장이 바로.
우리 모두가 알고 있는 천재 물리학자. “아인슈타인”이다.
아인슈타인은 죽을 때까지 양자역학을 받아들이지 않는다.
하지만, 양자역학이 이긴다.
코펜하겐 해석이 이겨.
그래서 아인슈타인을 위시한 과학자는 나이 40대 이후 그룹이고.
양자역학을 만든 그룹은 20대부터 30대 초반이다.
신진세대가 앞 세대에게 반기를 들어서 물리학을 뒤엎은 혁명을 만든거고,
반대하는 사람들은 죽을 때까지 반대를 해서, 결국 이 사람들이 다 죽을 때까지 반대가 사라지지 않는다.
이 사람들이 다 죽어서야 반대가 없어져.
그게 1970년이다.
양자역학은 그런 처절한 역사를 갖고 있다.
사실 지금도 조금 이상한데
자. 어쨋든 이렇게 하면 어떻게든 설명은 된다.
진짜 정신이 나갈 지경이다.
이렇게까지 어거지로 설명을 해야 하나.
어쨋든 설명은 됐다.
그런데 문제는 이렇게 하고도 모순이 없을까?
여러분이 어떤 “법”을 만드는데 어거지로 “법”을 만든다고 가정해보자.
되도 않은 조건들을 만족시키면서 일을 시키는거다.
너 밤에 집에 10시 전에 들어오면서 남친만들어.
이런 거. 말도 안되는 2개를 들어주면서 “법”을 만들어보는거다.
여러분은 당연히 말도 안되는 거 2개를 들으면서 “법”을 만들었기에,
“모순”이 있지 않나 걱정이 된다.
이제 그 걱정에 대한 이야기를 해보겠다.
아인슈타인이 물어본다.
아인슈타인 : 양자역학에선 측정을 하면 상태가 변한대매.
양자역학 지지그룹: 맞아.
아인슈타인 : 두 개의 구멍을 지나는데 관측을 했더니 한 구멍만 지난대매?
양자역학 지지그룹: 응, 그것도 맞아.
아인슡타인 : ......자. 관측을 하면 오른쪽 구멍을 지난다그랬지. 그럼, 관측하기 전에는 전자가 어딨냐? 관측하기 0.0000001초전에 전자가 어딨었냐고.
양자역학 지지그룹: 동시에 있어. 원래 동시에 있었는데, 관측을 해서 두 구멍에 있던게 한 구멍에 있던 걸로 바뀐거야.
아인슈타인 : ??????????
그러니까, 모른다는 소리를 장황하게 하고 있는거다. ㅋㅋ
아인슈타인 : 어..... 그래? 그러니까...... 측정 전에 어딨었냐고.
양자역학 지지그룹: 모른다고.
답을 못한다.
심지어는 이렇게까지 말한다.
양자역학 지지그룹: 측정 전에 어떤 구멍에 있었는지 모를 뿐 아니라, '전자가 존재했는지도 모르겠는데.
이걸 통해 알 수 있는 것은, 양자역학은 '측정 결과만'을 기술하는 학문이라는 것이다.
이때, 아인슈타인이 묻는다.
아인슈타인 : 자. 달을 관측했더니 그 자리에 있어. 내가 달을 관측하기 전에는 달이 어딨었지?
양자역학 지지그룹: 몰라.
아인슈타인 : 달이 존재했나?
양자역학 지지그룹: 몰라.
아인슈타인 : 우리가 보지 않으면 달이 없는 거냐?
양자역학 지지그룹: 어 없어.
아인슈타인 : 야. 그럼 내가 안보고 내 친구가 보면 달이 생기냐? 인간이 달을 아무도 안봤어. 어떤 이유인지 그건 알 바 아니고 어쨌든 아무도 안봤다고. 그럼 달이 없는거냐? 근데 강아지가 봤어. 그럼 있냐? 도대체 달이 언제 있는거냐? 지구상에 첫 번째 눈을 가진 생명체가 나왔을때? 삼엽충이 눈이 있었다는데, 삼엽충이 달을 봤을 때달이 측정이 되서 생긴거냐?
자........ 이게 진짜 드러워지는 거다.
측정이란건 '주관적인 거다.'
주관이 개입하는 것.
물리학 역사에서 처음으로 주관이 들어온 거야.
양자역학은 주관이 들어서야만 한다는 거고,
그 과정에서 여러가지 문제들이 생겨버리고.
여기서 물리학의 대전제가 나오는데.
자연은 '실재성'을 가져야만 한다.
반드시, '실재'해야만 한다.
물리학자들은 실재론자이고, 실재하지 않는 것을 대상으로 연구할 수는 없다.
실재한다는 것은 측정을 하지 않아도, 그것이 존재한다는 것을 의미한다.
내가 보는 사람의 위치는, 그 사람이 본질적으로 갖고 있던걸 확인하는 거지.
내가 측정할때 그 사람의 위치가 만들어지는 게 아니다.
그건 실재가 아니다.
그런데 양자역학은 그게 만약에 네가 실재라고 정의한다면, 양자역학은 실재성이 없다고 얘기하는 거다.
미치겠지.
그, 1부에서 말했던 두 개의 구멍을 지나는 문제가 단순한 것 같지만 그건 미봉책을 매꾼 것일 뿐이지,
그 미봉책이맞다고 하면 문제가 터져 나오는 거다.
아인슈타인 : 자. 그러면, 좋아. 두 개의 구멍 어디 지나는지 모른다고 치자고. 모르는데, 어딘가 어쨋든 지나긴 할 거 아냐. 봤더니 오른쪽 지나. 근데 다음번엔 왼쪽 지나. 이건 누가 결정하냐?
양자역학 지지그룹: 그거는, 확률적으로 결정한다. 원래는 동시에 지나는 사건인데, 측정을 하면 하나의 사건으로 결정이 되는 거다. 동전을 던질 때, 던지기 전에는 앞면과 두면이 결과로서 동시에 공존하고 있다. 하지만 땅바닥에 떨어지면 면이 결정된다. 이때, 동전에 대해 할 수 있는 말은, “앞면의 눈이 나올 확률이 50%입니다.” 이다. 마찬가지로, 이 두 개의 슬릿에서 측정을 했을때 어느 구멍을 지나냐고 물었을때 양자역학이 해줄 수 있는 말은 “오른쪽 구멍을 지날 확률이 50%이다.”
라는 거다.
그러자 아인슈타인이
"신은 주사위를 던지지 않아."
"우주는 결정되어 있고, 인간이 그 모든 것을 예측할 수 있어야 된다."
"양자역학처럼 확률적으로 결정된다니?"
"이런 식의 이론은 물리 이론이 아니다."
라는 유명한 말을 남긴다.
그런데 문제는......
물리학자 입에서 신 얘기 나오면 게임 끝난거다.
진거다.....
실험 데이터를 보여주거나 수학적인 원리를 사용해서 상대방을 반박해야지, 이런 얘기 나왔다는건 진거다.
결국 아인슈타인은 졌다.
양자역학의 이런 괴상함이, 아주 괴상하지만 양자역학은 이 이후 승승장구를 해서 1927년에 확립된다.
그래서 불과 5년 이내에 공유 결합을 이해한다.
어쨋든 이건 또 이거대로 어려우니까 넘어가고.
2부는 여기서 끝이다.