슈뢰딩거 : 고양이 말고도 할 얘기 많은 과학자

여러분은 슈뢰딩거라는 과학자에 대해 들어보신 적 있으신가요?

혹시 들어보았다면 고양이가 있다? 없다?에 대한 양자이론을 언급할 때 등장하면서 들어보셨을 겁니다.

맞습니다. 그는 양자 역학에 큰 획을 그은 과학자 중 한 명입니다.

오늘은 과학자 '슈뢰딩거'에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

슈뢰딩거의 생애

얼버무리어진 생물학자인 Erwin Schrödinger(에르빈 슈뢰딩거)는 1887년 8월 12일에 오스트리아 제국(현 오스트리아)의 빈(Vienna)에서 태어났으며, 1961년 1월 4일에 오스트리아의 알프스 산맥 지역인 부르겔랜트(Bad Gastein)에서 사망했습니다. 그는 양자역학 분야에서 가장 잘 알려진 과학자 중 한 명이었습니다.

슈뢰딩거는 처음에는 물리학 분야에서의 업적으로 이름을 알렸으며, 1933년에는 양자역학의 기초 개념인 슈뢰딩거의 고양이(박스 안의 생쥐에 대한 실험)로 유명해졌습니다. 이 실험은 양자역학의 개념 중 일부인 양자 superposition(중첩)과 양자 entanglement(얽힘)을 시각화한 것으로 알려져 있습니다. 슈뢰딩거의 고양이는 이론적인 실험이며, 실제로 생쥐를 포함한 생명체에 대한 고찰이었습니다.

또한 슈뢰딩거는 웰트물리학(Wellenmechanik, 파동역학)의 개발과 원자 및 분자 물리학의 이론적 연구에 큰 영향을 미쳤습니다. 그는 슈뢰딩거 방정식(Schrödinger equation)을 제안하여 원자와 분자의 움직임을 기술하는데 사용되는 중요한 수학적 도구를 개발했습니다.

슈뢰딩거의 생애에는 물리학적 이론과 개념을 발전시키는 노력뿐만 아니라, 근대 물리학의 핵심적인 인물 중 하나로 인정받았습니다. 그의 업적은 양자역학 분야에서 큰 영향을 미치며, 현대 물리학의 이해를 돕고 있습니다.

 

슈뢰딩거의 업적

 

1. 슈뢰딩거의 고양이 실험(1935): 이 실험은 양자역학의 개념 중 일부인 양자 superposition(중첩)과 양자 entanglement(얽힘)을 시각화한 것으로 알려져 있습니다. 이론적인 실험으로, 박스 안에 고양이와 독성 물질이 함께 있을 때 양자 상태의 중첩을 설명하는 것을 목표로 했습니다.

2. 슈뢰딩거 방정식(1926): 슈뢰딩거는 파동역학을 기술하기 위해 슈뢰딩거 방정식을 개발했습니다. 이 방정식은 파동함수를 사용하여 원자와 분자의 움직임을 예측하는 데 사용되며, 양자역학의 중요한 수학적 도구입니다.

3. 웰트물리학(Wellenmechanik, 파동역학)의 개발: 슈뢰딩거는 양자역학의 파동적 해석인 웰트물리학을 개발하였습니다. 이는 이전의 행렬역학(matrix mechanics)과 함께 양자역학의 두 가지 주요 해석 방법 중 하나입니다.

4. 슈뢰딩거의 작용 원리(Principle of Superposition): 슈뢰딩거는 양자역학에서 중요한 개념 중 하나인 작용 원리를 제안했습니다. 작용 원리는 시스템이 동시에 여러 가지 상태를 가질 수 있다는 것을 의미하며, 양자 superposition의 개념과 밀접하게 연관되어 있습니다.

 

우리가 이해할 수 없는 업적들이 수두룩 하군요 하핳.... 그래도 이왕 나온 김에 한 번 알아보면 좋을 것 같습니다.

 

*양자 중첩이란?

양자 중첩(quantum superposition)은 양자역학에서 중요한 개념 중 하나입니다. 양자 중첩은 양자 시스템이 동시에 두 가지 이상의 상태를 가질 수 있다는 것을 나타냅니다. 일반적으로 양자 상태는 파동함수(또는 양자 상태 벡터)로 표현되며, 이 파동함수는 여러 가능한 상태들의 선형 조합으로 표현될 수 있습니다.

예를 들어, 양자 중첩의 가장 잘 알려진 예시 중 하나는 슈뢰딩거의 고양이 실험입니다. 이 실험에서는 박스 안에 독성 물질과 고양이가 함께 있을 때, 양자 상태는 독성 물질이 있을 때는 죽은 상태와 독성 물질이 없을 때는 살아있는 상태로 중첩될 수 있습니다. 즉, 양자 상태는 동시에 죽음과 생존의 상태를 가지고 있는 것입니다.

양자 중첩의 특징은 양자 시스템이 특정한 상태로 존재하는 것이 아니라 모든 가능한 상태의 선형 조합으로 표현된다는 것입니다. 이는 양자 시스템이 동시에 다양한 상태를 가질 수 있다는 것을 의미합니다. 그러나 양자 시스템이 실제로 어떤 상태를 가지게 될지는 측정을 통해 결정됩니다. 양자 측정은 양자 시스템이 특정한 상태로 수렴하고 다른 가능한 상태들 중 하나로 결정되는 과정을 나타냅니다.

양자 중첩은 양자역학의 특징 중 하나로, 기존의 고전물리학에서는 경험하지 못한 현상입니다. 이 개념은 양자컴퓨터, 양자 암호학 등과 같은 현대의 양자 기술과 연결되어 있으며, 양자역학의 이해와 응용에 중요한 역할을 합니다.

 

*양자 얽힘이란?

양자 얽힘(quantum entanglement)은 양자역학에서 중요하고 혼돈스러운 개념 중 하나입니다. 양자 얽힘은 두 개 이상의 양자 시스템이 서로 간의 상호작용을 통해 생성된 상태로, 이 상태는 각각의 개별 양자 시스템으로 취급할 수 없는 특별한 상호의존성을 가집니다.

양자 얽힘의 가장 특이한 특징은 한 양자의 상태가 다른 양자에게 즉시 영향을 미칠 수 있다는 것입니다. 이는 물리적으로 멀리 떨어진 양자 시스템들이 서로 간의 정보를 주고받는 것처럼 보일 수 있습니다. 이러한 현상은 "스피노르 속어"라고도 불리며, 양자 얽힘의 이해를 위해 알버트 아인슈타인, 보르 페오와 알런 빌러 등의 과학자들이 활발한 논쟁을 벌였습니다.

양자 얽힘의 가장 유명한 예시 중 하나는 슈뢰딩거의 고양이 실험과 관련된 양자 얽힘 상태입니다. 슈뢰딩거의 고양이 실험에서 독성 물질과 고양이는 서로 얽혀 양자 중첩 상태를 형성하게 됩니다. 한 번 얽힌 양자들은 측정이 이루어질 때까지 그 상태를 유지하며, 한 양자의 상태가 결정되면 다른 양자의 상태도 즉시 결정됩니다.

양자 얽힘은 양자 통신, 양자 암호학, 양자 컴퓨팅 등과 같은 분야에서 중요한 역할을 합니다. 양자 얽힘은 정보의 안전한 전송과 처리를 위한 새로운 방법과 기술을 개발하는 데에 활용될 수 있습니다. 또한 양자 얽힘은 양자역학의 비직관적인 측면을 이해하는 데에도 중요한 도구로 작용합니다.

 

슈뢰딩거의 명언

 

1. "과학은 신념보다는 더 많은 질문을 제기하는 것이다." (Science is not about beliefs, it is about asking more questions.)

2. "경험이란 우리가 실패한 후에 배우는 것이다." (Experience is what we get when we don't get what we want.)

3. "과거와 미래는 현재의 상상력에 불과하다." (The past and the future are but illusions of the imagination in the present.)

4. "현실은 우리가 인식하는 것에 의해 만들어진다." (Reality is merely an illusion, albeit a very persistent one.)

5. "지성은 미지를 찾는 것이다." (Intelligence is finding the unknown.)

6. "합리성은 정확한 질문을 하기 시작할 때부터 시작된다." (Rationality begins when you start asking the right questions.)

7."과학은 통찰력의 대화이다." (Science is a dialogue of insights.)

8. "인간은 자신이 언제나 바른 대답을 할 수 있는 질문을 할 수 있는 유일한 동물이다." (Man is the only animal who can ask the question, "What am I?")

 

지금까지 슈뢰딩거에 대한 정보였습니다. 감사합니다 :)