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<양자역학을 어떻게 이해할까?> 강독모임 25회
2023년 7월 10일 8:30 오후 – 10:30 오후 KST
녹색아카데미는 2023년 1월 9일부터 자연철학자 장회익의 『양자역학을 어떻게 이해할까?』 (2022, 한울아카데미)를 이해하기 위해 저자와 함께 책을 읽으면서 묻고 토론하는 강독모임을 시작합니다. 이 강독모임은 『장회익의 자연철학 강의』 (2019, 추수밭)를 이해하기 위해 열렸던 새 자연철학 세미나의 연장선으로서 자세한 계획은 강독모임 안내 페이지를 참고해주시기 바랍니다.
<양자역학을 어떻게 이해할까?> 강독모임 25회
때 : 2023년 7월 10일 월요일 오후 8시 30분 ~ 10시 30분
곳 : 온라인 Zoom 모임공간 ID – 912 7641 4592 (https://snu-ac-kr.zoom.us/j/91276414592)
읽을 부분 :
- 제6장 양자역학이 말해주는 것들
- 6.2절 양자역학이 설명해주는 실험 사례들
- ‘상호작용-결여’ 측정 실험 (pp. 226-229)
- 양자지우개 실험 (pp. 229-233)
- 안개상자에 보이는 입자의 운동 궤도 (pp. 233-236)
- 6.2절 양자역학이 설명해주는 실험 사례들
지난 모임에서는 ‘겹실틈 실험’을 이해하는 문제를 놓고 지금까지 공부했던 양자역학의 장회익 해석을 되짚어 보았습니다. 아마 다들 나름대로 정리하고 계시겠지만 공지글을 빌어 저 역시 짤막하게 정리를 해볼까 합니다.
어떠한 대상이 ‘어디에 있다’ 하는 존재에 대한 관념은 지금까지 ‘점유’의 관념이었습니다. 특정 위치 x에 있으면 있고(1), 없으면 없는 것(0)이지 그 사이 어떤 것일 수는 없다는 것이 바로 ‘점유의 존재론’입니다. 그러나 양자역학은 이러한 존재론을 허용하지 않기 때문에 이를 버려야 한다는 것이 양자역학의 장회익 해석입니다. 그 대신 대상은 위치 공간의 특정 위치에서 변별체와 조우할 때 존재를 표출할 ‘성향’을 가질 뿐이라는 ‘성향의 존재론’으로 우리의 관념을 혁신하자는 것입니다. 이 ‘성향’이 바로 대상의 양자역학적 상태입니다.
이 상태는 상태변화 법칙인 슈뢰딩거 방정식에 따라 변화하기도 하지만, 변별체와 조우하여 ‘사건’을 일으키거나 ‘빈-사건’을 일으켜도 새로운 상태로 전환됩니다. 그 절대값 제곱이 바로 ‘확률’이 되는 ‘사건 야기 성향’, 또는 ‘존재 표출 성향’은 이 점에서도 얼마간, 저 점에서도 얼마간이 되게끔 공간에 드넓게 펼쳐져 있습니다. 이 때 어느 한 위치에서 변별체에 ‘사건’이 일어나 존재가 표출되는 순간 그 한 점 이외의 다른 점의 성향은 모두 없는 것으로 전환됩니다. 당연한 이야기입니다. 그런데 어떤 위치에 놓인 변별체에 사건이 일어나지 않음(‘빈-사건’)으로써의 그 위치에는 존재 성향이 없는 것으로 표출되는 순간에도 상태는 전환됩니다. ‘빈-사건’이 일어난 위치를 제외한 나머지 공간에만 다소간 조정된 값으로 성향이 펼쳐지는 것입니다. 사건 야기 성향을 가진 존재물과 조우하여 사건을 유발할 수 있는 존재물을 변별체(discerner)라고 하는데 이 변별체로 인한 상태전환의 물리 법칙을 ‘측정의 공리’라고 합니다.
인위적으로 공간 상의 단 두 위치만 비워두고 대상이 변별체와 조우할 수 있는 모든 후보 위치에 변별체를 놓아둔 실험 상황이 바로 겹실틈 실험이라 할 수 있습니다. 대상이 분명히 어디론가 지나갔을 상황에서 변별체 아무 곳에도 사건의 흔적이 관측되지 않으면 남은 두 위치에만 대상의 존재 표출 성향이 남게 됩니다. 이 때 대상이 통과할 수 있는 두 위치 중 한 군데의 통과 지점 뒤에 최소한의 사건의 흔적만 남기고 대상이 진행할 수 있게 고안된 변별체를 놓아둡니다. 이렇게 되면 대상의 상태는 변별체에 사건을 일으켜도 전환되고, 사건을 일으키지 않아도 전환됩니다. 사건을 일으켜 존재가 표출되면 대상의 성향이 그 위치에만 남고 나머지 위치에는 없는 것으로 전환되는 것이고, 사건을 일으키지 않아 존재가 표출되지 않으면 대상의 성향이 그 위치에는 없는 것으로, 나머지 위치에만 있는 것으로 전환되기 때문입니다. 겹실틈 실험에서 어느 한 쪽 통과 지점 뒤에 변별체를 놓아 두는 것만으로도 결과가 바뀌는 것은 ‘측정의 공리’에 따른 상태 전환의 당연한 귀결입니다.
새로운 이론을 낡은 존재론으로 이해하고자 할 때에는 도무지 ‘이해’가 되지 않아서 혼란이 벌어지고 심지어 신비주의까지 피어나지만, 새로운 이론이 담길 수 있는 정련된 새 존재론을 마련해 수용하게 되면 신비론에 기대지 않아도 자연 법칙 안에서 자연을 ‘이해’할 수 있다는 것이 ‘양자역학의 존재론적 혁명’을 이야기하는 장회익 해석이 말하는 바입니다.
이상 공지글을 쓰는 최우석 나름대로 겹실틈 실험이 말해주는 바를 정리해보았습니다. 오류가 많겠지만 그냥 ‘나름 정리’의 한 예로 보아주세요. 다들 이런 짤막한 정리를 한 번씩 해보시면 공부에 도움이 되지 않을까 합니다.
스물다섯 번째 모임에서는 ‘겹실틈 실험’에 이어서 ‘측정의 공리’의 효과를 명징하게 볼 수 있는 또 하나의 실험인 ‘상호작용-결여’ 측정 실험에 대해 살펴보고, 시간이 허락하는대로 다른 두 가지 실험 상황 또한 살펴보겠습니다.
모임 공간 : 온라인 Zoom 모임공간
– https://snu-ac-kr.zoom.us/j/91276414592
– Zoom 회의 ID: 912 7641 4592
– Zoom 회의 비밀 번호: 우주의 역사 ***억년에 숫자 0을 다섯 개 더한 여덟 자리 숫자 (***00000) (⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 299쪽 마지막 줄 참조)
