양자역학에 관심이 많은 중,고등학생 또는 대학생들은 한번쯤은 코펜하겐 해석에 대해 읽었거나 들어보았을 것이다. 오늘은 이 코펜하겐 해석이 도대체 무엇인대 종종 이렇게 내 귀에 들어오는지 한번 알아볼 것이다.
1. 코펜하겐 해석의 토대
보어가 1927년 볼타 사망 100주년 학회에서 상보성과 불확정성의 원리에 대해 설명하였다.(코펜하겐 해석 뼈대1)
하이젠베르크의 불확정성원리(코펜하겐 해석의 뼈대2)
자 이 각각의 뼈대들에 대해 간략히 알아보고 가자.
먼저 상보성과 불확정성의 원리이다. 보어의 상보성이란 양자역학세계에서는 2개의 공존 할 수 없는 배타적 특징들이 공존이 가능하다는 점이다. (파동성&입자성) 또한 보어는 언어의 문제를 지적하였는데, 우리에게 입자성과 파동성을 동시에 상보적으로 가지는 상태에 대해 '언어'가 부재함을 지적하였다. 이는 결국 개념의 부재로 이어진다고 할 수 있다.
두번째로 불확정성의 원리이다. 불확정성의 원리는 간단히 말해보면 원자의 입자성과 파동성을 동시에 정확히 측정할 수 없다는 점이다. 입자성을 관측할려 하면 파동성이 안보이고, 반대로 파동성을 관측할려하면 입자성이 안보이게 된다. 이를 나타내는 유명한 식이 있다. 다들 한번쯤은 보았을 것이다.
x가 쉽게 말하면 파동성을 나타내는 식이고 p가 쉽게 말하면 입자성을 나타내는 식이다. 좀더 과학적인 표현으로는 x는 위치의 변화, p는 운동량의 변화이다. h에 짝대기 그려져 있는 저 기호는 매우 유명한 상수인 플랑크 상수를 나타낸다. 이 식을 보았을때 x를 작게하면 p는 커지게 되고, p를 작게하면 x가 커지게 된다. 이말이 무슨말이냐, 결국 동시에 입자성과 파동성을 측정할수 없다 이말이다.
2. 코펜하겐 해석
코펜하겐 해석은 일단 세계를 거시세계와 미시세계로 나눈다. 이때 미시세계에서의 원자는 중첩상태에 놓여있다고 할 수 있다. 그리고 측정(관측)이라는 행위를 인간이 딱 하는 순간 이 중첩상태에서 벗어나 하나의 상태로 귀결되게 된다. 이게 바로 코펜하겐 해석의 주요 논점이다. 이 해석을 보고 유진위그너는(노벨수상자) 다음과 같이 이야기했다.
"우주가 실제 존재하기 위해서는 측정이 필요하므로, 우주는 그 자신의 존재를 위해 의식을 가진 생명체를 필요로 한다."
3.코펜하겐 해석의 의문
이를 보고 아인슈타인은 굉장히 유명한 말을 남겼다. "우리 모두가 달을 보지 않으면 달은 존재하지 않는가"
이 말은 측정을 하면 하나의 분명한 실재적 상황으로의 귀결이라는 코펜하겐 해석의 아킬레스건으로 작용하게 된다.
또다른 의문은 미시세계와 거시세계를 나눈다고 했는데 그럼 그 정확한 경계를 무엇이냔 말이다.
만약에 원자=하나의 미시계//인간은 거시계//그렇다면 분자량이 5800저옫 하는 인슐린은 어느계인가?
코펜하겐 해석은 아인슈타인이나 기타 다른 과학자들에게 많은 비판을 받은 이론이지만 그러나 여전히 양자역학이라는 거대한 역학체계속에서 자신의 입지를 굳건하게 지키고 있는 매우 중요한 이론이다.
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