양자역학 신기한듯

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  • 13 구름과자 작성
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유튜브 채널 '보다'에서 이중슬릿 실험을 통해 영자역학의 성질을 설명해 줬는데 되게 흥미로웠음.

좀 가볍게 다루고 넘어가서, 구글링이랑 GPT한테 물어봤더니 이게 좀 재미있더라.

 

 

이중슬릿 실험을 간단히 설명하면,

진공상태에서 전자총으로 2개의 구명이 뚫린 판떄기(이중슬릿)에 전자를 1개씩 여러번 쏜 후에

판때기 뒤에 있는 특수한 스크린에 이중슬릿을 통과한 전자들이 어떤 모양으로 밖혀있나(어떤 분포를 보이나),

스크린에 밖힌 전자의 흔적을 보는 쓰잘대기 없는 짓거리임.

 

그런데 결과가 희안함. 동일한 시험 조건에서 전자를 1개씩 여러번 쐇을때

전자를 "관측"하면 전자들이 입자의 성질을 보이고, 관측하지 않으면 전자들이 파동의 성질을 보인다는 거임.

뭔소리여? 싶지? 대충 아래 2개의 그림으로 보면 이해가 쉬울거.

 

1) 관측하지 않은 이중슬릿 실험결과 : 전자가 입자라면 2개의 슬릿을 통과했으니, 스크린에 2개의 줄무늬가 생겨야 하지만

호수위의 돌을 2개 던지면 나타나는 물결처럼 여럿의 회절 무늬가 나타남. 전자를 1개씩 쐇으니 전자끼리 부딪쳐서 저렇게 나올수가 없음.

2) 관측한 이중슬릿 실험결과 : 우리 상식대로 2개의 슬릿 숫자만큼의 흔적이 나타남.

 

이게 뭔소리여 우리가 눈깔로 째려보면 두줄이 뜬다고? 하며 좀 찾아보니, "관측"이란 표현에 오해의 여지가 많음.

 

대부분 "관측"이란 단어를 처음들으면, 사람이 눈으로 보거나, 전자의 이동을 영상으로 기록한다라고 생각하기 쉽지만,

그런 개념이 아니었음.

 

짧게 요약하면, 양자역학에서의 관측이란, "입자와 다른 무언가와의 상호작용" 임.

 

우리가 눈으로 보는 건, 결국 전자와 빛이 충돌해 튕겨져 나온 빛이 우리 눈알속 시신경에 밖혀 그 상이 보이는거임.

눈으로 본다 = "관측대상 - 빛 - 우리 눈" 이라는 상호작용임. 그런데 이 상호작용이란게 지성을 가진 생명체나 영상일 필요가 없음.

실제로 전자를 우리가 실시간으로 보거나, 그 이동을 촬영하는건 현대의 기술로는 불가능함.

 

이중슬릿 실험에서는 전자의 관측을 위해 이중슬릿의 구멍주변에 특정장치를 설치해뒀음.

전자는 스핀이라는 특성을 가지고 있는데, 이게 방향성이 있음. 특정장치가 자기장을 발생시켜 근처를 지나가는 전자에 특정방향 스핀을 부여함.

이중슬릿의 왼쪽 구멍을 통과한 전자는 Up스핀, 오른쪽 구멍을 통과한 전자는 Down스핀, 요렇게 스핀 값을 갖게 세팅한거임.

전자가 특정방향의 스핀이란 꼬리표를 달게 함으로써, 전자의 이동경로를 특정할 수 있게된거임.

 

이걸 양자역학 용어로 "얽힘"이라고 표현하더라, 전자를 스핀과 얽힘 상태로 만듬으로써, 전자 이동경로가 확률적 상태가 아니게 되고

그 결과 전자가 파동성을 잃음. 정확히는 전자의 이동경로가 파동성을 잃은거지.

그리고 이중슬릿 실험에서는 이걸 전자를 "관측"한거라고 표현한거임.

그래서 스크린에 간섭무늬가 없는 2줄의 모양으로 전자들이 밖힌거고.

 

여기서 또 재미있는 점이 있음. 우리는 스크린에 밖힌 전자의 흔적으로 그 전자가 어떤 스핀을 가지고 있었는지 알 방법이 없음.

그저 기록되지도 않는 "관측"이 되었다는 이유 하나만으로 결과가 파동성을 잃어버리고 딱 2줄의 입자성 결과가 나온거.

전자가 관측 안될때는 전자가 어느 슬릿을 통과할지 이동경로가 결정되지 않으니, 전자의 이동경로가 반반 확률의 진폭을 가진 파동처럼 그 결과가 나온거고.

 

 

이 이중슬릿 실험 하나로, 미시세계에서 물질이 관측될때에는 고전역학처럼 움직이고,

관측이 안될때에는 확률적인 진폭을 가진 움직임을 보인다는게 증명된거.

 

이중슬릿 실험 확장판으로 슬릿뒤에 스핀을 제거하는 장치를 달고 그 결과를 살펴보면 다시 회절무늬 파동성이 나타나는 골때리는 결과도 있음.

이건 이거대로 흥미롭더라.

 

그래서 결론은 이세상은 시뮬레이션이고 우리는 통속의 뇌다.

 

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댓글 16

구름과자님의 댓글

  • 13 구름과자
  • 작성일
누가 본다라는 개념만 확장하면 니말이 정확해

슈거라임님의 댓글

  • 26 슈거라임
  • 작성일
근데 미시세계의 구성물로 거시세계가 만들어지는 거 아님?어디부터 미시세계인 거고 어디까지 파동성인 거임?

로제타스톤님의 댓글

  • 53 로제타스톤
  • 작성일
놀랍게도 어디부터 딱 미시세계다 거시세계다 정해진게 없음...정확하게 말하면 그 경계가 없음아주 예전에는 원자까지가 미시세계라고 생각했는데 최근 연구결과에 따르면 분자단위까지에서도 양자역학 현상이 발생하는걸 확인함 그래서 크기, 거리가 아니라 결국 관측여부에 따라 달라지는게 아닌가하고 추측중근데 미시세계의 구성물로 거시세계가 만들어지는 거 아님? 이거는 저 이중슬릿 실험이 나왔을 때부터 나온 질문인데 결어긋남이라고 함 결론만 말하면 거시세계에서는 입자가 아주 많기 때문에 큰 수의 법칙을 따르고 서로서로 간섭을 일으켜 확률이 평균으로 거의 고정되어 거시세계의 고전역학을 따르게됨물리 전공자인데 졸업한지 꽤 되서 오류가 있을 수도...

구름과자님의 댓글

  • 13 구름과자
  • 작성일
고렇게 말하면 알아먹기 힘들지, 그냥 어느정도 큰건 지들끼리 상호작용해서 관측된것과 비슷한 결과를 부여준다 하는게 더 알아먹가 쉽지 않을까, 물론 오해의 여지는 있지만

꼴뚜기게임님의 댓글

  • 15 꼴뚜기게임
  • 작성일
이거보다 신기한 실험이 있음. 비슷한 실험인대 “지연된 선택“ 실험이랑 “양자 지우개“실험ㅋㅋhttps://youtube.com/shorts/srQHw6FuHfg?si=YxfLIkg7o2orVmJW

스피닝ml카본6lb님의 댓글

  • 11 스피닝ml카본6lb
  • 작성일
아 완벽하게 이해했어!

셰몰애별헤님의 댓글

  • 42 셰몰애별헤
  • 작성일
분명 배웠지만 쉽게 설명할 방법도 모르겠고 내가 말하는게 맞는지도 몰라서할 수 있는 말이 없음 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

샤켓님의 댓글

  • 22 샤켓
  • 작성일
이게 궁금해서 챗지피티에 이런거 물어봣었는데슈뢰딩거의 고양이는 고양이가 관측하고 우리가 안봐도 이미 죽었는지 살았는지 정해진거 아니냐얽힘으로 한 쪽에서 관측할 때 1 관측안할 때 0 이렇게 다른 쪽으로 원거리 통신못하냐

구름과자님의 댓글

  • 13 구름과자
  • 작성일
슈뢰딩거 고양이 자체가 양자역학이 어느정도 크기의 물질까지 적용되는지에 대한 모호함을 비판하기위해 나온 양자역학 초기단계의 사고실험임.결론만 이야기하면 고양이 자체가 스스로에게 얽힘으로서 파동성을 상실함.즉 상자를 열러 사람이 관측해야만 확정된 입자성 결과가 나오는게 아님.상자내부의 고양이와 센서, 독극물, 전자 등이 이미 상호작용하고 있어서 관측되었기 때문에사람이 상자를 열지 않아도 확률의 진폭은 붕괴되어있는거이중슬릿 시험은 대기중의 작은 먼지나 전자들이 우리가 쏘는 전자와 충돌하여 상호작용,즉 관측 할까봐 진공을 만들고 실험함.실제로 진공의 정도가 떨어지면 스핀이라는 관측을 해도 결과가 파동성이 나옴.참고로 분자단위까지는 파동성 결과가 나와주는데,어느정도 커지면 물체 스스로 자기들끼리 상호작용해서 입자성 결과만 나옴

샤켓님의 댓글

  • 22 샤켓
  • 작성일
지피티쨩도 그렇게 말하더라

렙이말한다ㅡ니가옳다님의 댓글

  • 12 렙이말한다ㅡ니가옳다
  • 작성일
취미는 과학 62 63 64 연달아 보는걸 추천한다

크트님의 댓글

  • 42 크트
  • 작성일
전에 제미나이 이용해서 여러 가지 물어봐 봤는데AI 환각인지는 확실하게 알 수 없는데양자 엃힘 과 얼어붙음그리고 폭탄 실험같은 거 얘기하는 거 보면 확실히 우리는 영향을 못 느끼는 더 하위 단계에 물리 법칙이 존재하는 것처럼 특정 상황에서만 우리가 통상적으로 인식하는 규칙을 벗어나면서 움직이긴 하더라, 양자가.

선생님의마음씨님의 댓글

  • 25 선생님의마음씨
  • 작성일
니들 다 ai npc인거 다 알아. 댓글도 다 구라야.

구름과자님의 댓글

  • 13 구름과자
  • 작성일
버그 발견. 제거 시작.

선생님의마음씨님의 댓글

  • 25 선생님의마음씨
  • 작성일
죽여줘

M.D님의 댓글

  • 57 M.D
  • 작성일
우주는 시뮬레이션이다!생년월일은 시드값이다!사주팔자는 시드값 돌린 시뮬의 러프한 해석이다!