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여러 (자칭 과학 전문가)유튜버들이 언제나 하는 말이 있음

“충격, 경악, 기괴, 공포, 소름) 원자는 99.9%가 비어 있다?”



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나도 처음엔 그렇게 생각하기도 했으나

명백한 거짓이고, 단순 어그로 일지라도

대중들에게 잘못된 정보를 심어준다고 생각하기 때문에

근절되어야 하지 않나 싶음

그 이유가 93쪽에 언급됨

 

p93

양자역학이 논리에 위배된다는 주장은 원자가 대부분 비어 있다는 주장과 유사하다(유사하게 나쁘다). 두 주장 모두 우리가 알게 된 그 모든 것들에도 불구하고 입자가 퍼져 있는 파동함수가 아니라 실제로는 특정 위치와 운동량을 가진 점들이라는 뿌리 깊은 믿음으로부터 유래했다.

 

아마 이해가 되지 않는 사람이 많을 듯

하지만 나가지는 마셈

하나하나 기초적인 건 설명해 줄 테니까

 

중요한 건 이거임

 

“입자가 퍼져 있는 파동함수”라는 것

 

파동함수란 그럼 뭐냐?

여기서부터 몇 가지 설명하고 넘어가야 함



파동함수를 설명하기 전에

고전역학에 대해서부터 알아보자

 

고전역학은 사실 중고등학교의 “물리”라고 봐도 됨

물리 하면 물리는 사람 좀 많긴 할 텐데

사실, 고전역학은 아주 명쾌하고 간단함

 

p29

고전역학의 규칙

1. 각 구성원의 위치와 속도를 특정한 값으로 고정한 계를 설정한다.

2. 뉴턴의 운동 법칙을 사용해 계를 진화시킨다.

 

이 두 가지 규칙이 고전역학임.

양자역학도 대응되는 두 가지 규칙이 있음.

 

p30

양자역학의 규칙

1. 특정한 파동함수로 고정한 계를 설정한다.

2. 슈뢰딩거 방정식을 사용해 계를 진화시킨다.

 

지금 보면

 

“각 구성원의 위치와 속도를 특정한 값”이랑 “특정한 파동함수”

“뉴턴의 운동 법칙”과 “슈뢰딩거 방정식”

이 두 가지가 위치 상으로 대응됨

 

두 번째는 별로 중요치 않으니 넘기고

첫 번째 것만 보면

 

각 구성원의 위치와 속도를 뉴턴역학의

상태라고 보면 됨

 

그러니까 양자역학에선 파동함수 = 상태인 거임

그럼 어떻게 표현하게 되냐고?

확률 구름으로 표현하면 됨



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전자의 위치는 특정 위치에 놓여있는 게 아닌(뉴턴역학적 사고)

확률적으로 분포함(양자역학적 사고)

 

즉 원자는 비어있지 않아

확률 구름으로 꽉 채워져 있는 거임

 

그럼 결국 우리는

확률밖에 모른다는 거

 

여기서 끝이면 좋을텐데

규칙이 아직 남았음

 

양자역학의 규칙2

3. 이를테면 ‘위치’처럼 우리가 측정하고자 하는 어떤 관측 가능한 물리량들이 존재하며, 이 물리량들을 측정하면 구체적인 결과를 얻게 된다.

4. 파동함수로부터 특정 결과를 얻을 확률을 계산할 수 있다. 이 파동함수는 가능한 모든 측정 결과를 보여주는 진폭들과 관련이 있다. 어느 결과를 얻을 확률은 곧 그와 관련된 진폭의 제곱이다.

5. 측정할 때 파동함수가 붕괴된다. 측정 이전에는 여러 결과가 가능하지만. 측정 이후에는 우리가 얻게 된 해당 결과에만 집중된다.

 

이걸 요약하면

관측 가능한 물리량들이 있고

그 물리량들에 대해 특정 결과를 얻은 확률을 계산 가능하지만

측정할 때 파동함수가 붕괴되며 측정 이후에는 해당 결과만 남음

 

가장 이상한 점은

측정할 때 파동함수가 붕괴된다는 것임

 

“이게 대체 왜 놀랍지?”

라고 생각할 수 있으나

 

철학 좋아하는 독붕이들은

아마 의문점이 산처럼 쌓여있을 것임.

예시를 들자면

 

측정이 뭐지?

왜 붕괴되는 거지?

측정은 의식이 있어야 가능한가?

항상 성립하는 건가?

측정하지 않아도 붕괴가 가능한가?

등등

 

측정이라는 단어와 파동함수가 붕괴되는 이유에 대해서

궁금증이 많이 남을 듯싶네.

 

여기서 잠깐 생각해보자.

 

일단 측정이라는 단어의 의미는 놔두고,

관찰자가 그 잘난 측정이라는 행위를 했다고 해보자.

 

그럼 어떤 결과로 향할 텐데

 

이 결과는 여러 결과들 중 하나일 것임

근데 이렇게 사고하는 대신에

 

수많은 세계로 나뉘고 그곳에 가능한 모든 결과가 나타난다고

생각하게 된다면?

 

그게 바로 다세계 이론임

 

결과 중의 하나로 진화한다고 생각하지 말고

결과마다의 세계로 분할된다고 생각하는 것.



 

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이 책을 통해

저자는 양자역학이 대체 뭔지부터

세세한 개념들까지

저자는 수식을 거의 쓰지도 않고

명쾌하게 설명하며 넘어가기에

약간 스스로 과학자가 된 듯한 느낌을 받을 정도로

정말 깔끔했음



양자역학을 처음 마주한다면

꼭 읽어보는 걸 추천함

 

코펜하겐 학파에 대해서도 좀 다루고 있으니까

부분과 전체나 원폭 만들기랑 같이 읽어도 나쁘지 않을 듯

 

참고로 측정이라는 게 근본적으로 무슨 것인지

제대로 말을 안 했는데 그건 책에서 읽어보길 바람


우리나라도 이런 쪽으로 많이 밀어주면 좋겠지만,

현실은 다 의사가 되어버리지


물리 노벨상 언제 쯤 나올려나?

 

그럼 이만

“사람들은 어째서,”

비트겐슈타인은 자신만의 독특한 스타일로 말문을 열었다.

“지구가 자전을 한다고 생각하기보다, 태양이 지구 주위를 돈다고 생각하는 게 자연스럽다고 말하지?”

앤스콤은 뻔한 대답을 했다.

“태양이 지구 주위를 도는 것처럼 보이니까요.”

“글쎄“

”그럼 지구가 자전한다면 어떻게 보일까?“

<다세계> p159