보기 전 양자 것의 상태
양자 입자가 그저 확률적으로 위치하는 게 아니라 — 파동함수 로 묘사돼, 모든 확률을 한 번에 담는 수학 객체야. 파동함수가 슈뢰딩거 식에 따라 예측 가능하게 진화한다는 의미에서 실재해. 측정한다면 어떤 상태에서 입자를 발견할 확률을 알려줘.
그 다음 측정해. 이상한 일이 일어나. 파동함수가 한 특정 상태로 collapse 해. 측정 전 입자가 많은 가능 위치/운동량/스핀에 "퍼져" 있었어. 측정 후 한 자리에 있고. collapse 가 갑작스럽고, 비가역적이고, (표준 양자역학에서) 확률적으로 결정돼. 확률을 예측할 수 있고; 특정 outcome 은 예측할 수 없어.
슈뢰딩거 고양이 — 너무 잘 작동한 가르침 장난
슈뢰딩거가 1935 년에 양자역학을 문자 그대로 받으면 얼마나 이상한지 강조하려 사고 실험을 제안했어. 양자 트리거된 독약 병이 든 밀폐 상자에 고양이. 독이 방사성 원자가 붕괴해야만 방출돼 — 고정 시간에 50/50 확률 양자 사건. 파동함수를 문자 그대로 읽으면 — 상자를 열기 전 고양이가 살아있음 과 죽음 의 중첩에 있어. 상자를 열면, 파동함수가 collapse 하고, 고양이가 둘 중 하나가 돼.
슈뢰딩거가 이걸 reductio 로 의도했어 — 이게 멍청해, 그래서 문자 그대로 읽기가 틀린 거야. 근데 실험이, 정신적으로, 더 작은 객체로 됐어 (원자, 분자, 작은 생물 시스템), 중첩이 놀라울 만큼 큰 스케일까지 실재해. 고양이 자체는 너무 크고 시끄러워서 중첩을 오래 유지하지 못하는데 — 원리는 진짜야.
여기 "관찰" 이 뭘 의미해
흔한 혼동 — 관찰이 의식 있는 관찰자가 필요해? 아니. 양자역학에서 "측정" 은 결과가 기록되는 충분히 큰 시스템과의 어떤 상호작용이야. 사진판을 치는 전자가 카운트. 원자에서 산란하는 광자가 카운트. 인간이 봐야 할 필요는 없어. 양자 시스템이 충분히 큰 환경과 얽히면, 중첩이 한 outcome 으로 decoherence 해.
그래서 우리 스케일에 세상이 양자처럼 보이지 않아 — 우리가 너무 크고 환경과 너무 얽혀 양자 중첩을 유지하지 못해. 파동함수가 기술적으로 우리도 묘사 중인데 — decoherence 가 우리 상태를 알아챌 수 있는 것보다 빠르게 계속 collapse 시켜.
일상으로 연결
모든 선택을 측정의 일종으로 생각해. 결정 전에 여러 미래가 진폭 (대략 확률) 으로 가중돼. 결정하면 하나가 실재가 돼. 다른 진폭이 문자 그대로 양자 의미로 사라지는 게 아니라 — 그러려면 다세계가 필요해 — 근데 자기 국부 경험에서 한 분기가 "일어난 일" 이 되고 다른 게 사라져. 선택의 구조와 측정의 구조가 모양을 공유해. 다음 두 lesson 이 파인만 path integral 과 테이블 위 D20 으로 이걸 구체화해.