슈뢰딩거의 고양이 실험이란 무엇일까? (양자역학의 패러독스)

 

슈뢰딩거의 고양이 실험: 양자역학의 패러독스

1935년, 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 양자역학의 불확정성을 설명하기 위해 고양이 실험이라는 사고 실험을 제안했습니다. 이 실험은 양자역학의 관측 문제와 중첩 상태를 직관적으로 이해시키기 위해 고안되었습니다.

🐱 실험 구성

슈뢰딩거는 밀폐된 상자 안에 고양이 한 마리, 방사성 원자, 방사성 원자의 붕괴 여부를 감지하는 계측기, 독가스가 담긴 병을 넣습니다. 방사성 원자가 붕괴하면 계측기가 이를 감지하고 독가스 병이 깨지면서 고양이가 죽게 됩니다. 반대로 방사성 원자가 붕괴하지 않으면 고양이는 살아있습니다.

🌀 중첩 상태

양자역학에 따르면, 방사성 원자는 붕괴된 상태와 붕괴되지 않은 상태가 동시에 존재할 수 있습니다. 따라서 고양이는 독가스가 퍼져 죽은 상태와 살아 있는 상태가 중첩된 상태로 존재하게 됩니다. 이 중첩 상태는 상자를 열고 관측할 때까지 유지됩니다.

🔍 실험의 의의 

슈뢰딩거의 고양이 실험은 아주 작은 입자들의 세계에서 일어나는 이상한 현상을 이해하기 위해 고안된 예시입니다. 예를 들어, 축구공은 우리가 던지면 어디에 있는지 분명히 알 수 있지만, 양자 세계의 입자들은 동시에 여러 곳에 있을 수도 있습니다. 슈뢰딩거는 이 점을 이해하기 쉽게 고양이 실험으로 표현한 것입니다. 즉, 상자를 열기 전까지는 고양이가 살아 있는지 죽어 있는지 알 수 없기 때문에, 고양이는 살아 있으면서도 죽어 있는 상태로 존재한다고 볼 수 있는 것입니다. 이 실험은 '관찰하기 전까지는 아무것도 확정되지 않는다'는 양자역학의 원리를 알기 쉽게 보여주는 대표적인 예시입니다.

🚀 현실적 해석과 한계

실제로 고양이의 생사 여부는 양자 입자의 상태처럼 중첩될 수는 없습니다. 이는 양자 세계의 현상을 일상적인 세계에 적용할 수 없다는 점을 강조하기 위함입니다. 따라서 이 사고 실험은 양자역학의 해석에 대한 논쟁을 촉발시켰고, 이후 다중 우주 해석, 코펜하겐 해석 등 다양한 해석이 등장하게 되었습니다.