슈뢰딩거의 고양이 사고 실험, 삶과 죽음의 중첩

슈뢰딩거의 고양이는 현대 물리학의 가장 독특하고 논쟁적인 개념 중 하나로, 양자역학의 기초를 이해하는 역할을 합니다. 이 사고 실험은 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 1935년에 제안했으며, 양자역학의 불확정성과 관측 문제를 설명하기 위해 고안되었습니다.

슈뢰딩거의 고양이 사고 실험

슈뢰딩거의 고양이 사고 실험은 양자 중첩 개념에 기반합니다. 양자역학에 따르면 입자는 동시에 여러 상태에 존재할 수 있으며, 관측이 이루어지는 순간에 특정 상태로 결정됩니다. 이러한 현상은 코펜하겐 해석으로 알려져 있습니다. 슈뢰딩거는 이러한 해석을 확장하여, 양자역학의 불완전함을 보이기 위해서 고안을 한 사고 실험입니다.

사고 실험의 구성

슈뢰딩거의 사고 실험에서는 밀폐된 상자 안에 고양이 한 마리와 방사성 물질, 그리고 가이어 계수기, 망치, 청산가리 장치를 배치합니다.
방사성 물질은 양자역학적으로 설명되는 방식으로 작동하며, 일정 시간 동안 50% 확률로 붕괴하거나, 붕괴하지 않을 수 있습니다.
붕괴가 감지되면, 가이어 계수기가 탐지를 하고 망치가 청산가리가 든 유리병을 부수고 고양이가 청산가리를 먹고 죽습니다.
반대로 방사성 물질이 붕괴하지 않으면, 고양이는 살아 있습니다.
이 상자는 외부에서 관찰할 수 없기 때문에, 고양이는 관측되기 전까지 살아 있는 상태와 죽은 상태가 동시에 존재하는 중첩 상태에 놓이게 됩니다.

관측의 역할과 양자역학의 논쟁

슈뢰딩거의 고양이는 관측자의 역할이 얼마나 중요한지를 보여줍니다. 양자역학에서는 관측이 이루어지는 순간에만 시스템이 특정 상태로 결정됩니다. 즉, 고양이를 상자에서 확인하는 순간에야 고양이의 생사 여부가 확정됩니다. 이로 인해 관측 문제라는 논쟁이 발생했으며, 이는 양자역학 해석의 핵심 쟁점 중 하나입니다.
이 사고 실험은 코펜하겐 해석 외에도 다중세계 해석과 같은 대안적인 해석을 탐구하는 계기가 되었습니다. 다중세계 해석에 따르면, 고양이가 살아 있는 세계와 죽은 세계가 동시에 존재하며, 관측자는 이 중 하나의 세계를 경험한다고 설명합니다.