공부하고 정리하고

빛이 입자냐 파동이냐의 논란은 양자역학 이론으로 발전했다.

양자역학에서 입자는 파동성을 가지기 때문에 입자의 위치는 파동확률함수로 나타낸다.

즉, 입자의 정확한 위치를 특정하지 않고 확률적으로 나타낸다.

그렇다면, 입자의 위치를 관측한다면 그 입자의 위치를 관측하기 직전 그 입자는 그 위치에 있었는가 아니면 다른 위치에 있었는가? 라는 질문을 가지게 된다.

양자역학이 확립되기 전에 과학자들은 이 질문에 대해 많은 의견이 갈렸었다.

크게 3가지의 의견으로 나누어졌었다.

사실주의적 입장

그 입자는 측정 직전에 그 위치에 있었다.

아인슈타인이 주장했던 의견이다.

“저 달이 내가 바라보고 있지 않을 때는 존재하지 않는다는 것을 어떻게 믿으란 말인가” 아인슈타인이 했던 유명한 말이다.

아인슈타인은 모든 과학적인 사실은 수학적 증명을 통해 해답을 찾을 수 있다고 생각했기 때문에 확률분포를 이용한 입자의 운동방정식을 받아들일 수 없었을 것이다.

그래서 우리는 아인슈타인조차 받아들이지 못한 양자역학이라는 말을 하고는 한다.

아인슈타인을 비롯한 사실주의자들은 결정을 못 하는 것은 원래 그런 것이 아니라 우리가 운동을 기술할 변수를 찾지 못한 것이라 생각하였다.

하지만, 근본적으로 입자의 위치가 정해져 있다면 양자역학 자체는 틀린 이론이 된다. 입자의 위치가 정해져 있지만 양자역학으로 실제 위치를 확인할 수 없기 때문이다. 따라서, 양자역학이 맞다면 이 주장은 틀린 주장이 된다. 지금 현재까지는 양자역학이 맞다고 보고 있으니 이 주장은 틀렸다고 볼 수 있다.

정통주의적 입장

그 입자는 실제로 아무 곳에도 없었다.

입자가 어느 위치에 있을지를 결정한 것은 관측행위 그 자체라고 주장하는 입장이다.

이 주장은 코펜하겐 해석이라고 불린다.

이 주장이 지금 현재 가장 널리 받아들여지고 있다.

따라서 불확정성 원리에서 위치를 정했을 때 그 위치는 원래 정해져 있지 않았다라고 말할 수 있다.

위치가 정해져 있지만 관측이라는 행위를 통해 위치가 바뀐다? 이런 식의 설명은 잘못된 설명이다.

불확정성 원리를 설명하다 보면 위치와 운동량을 동시에 알 수 없다고 하면서 측정이라는 행위를 함에 있어 빛이나 입자의 충돌을 통해 알아야 하고 이 과정에서 위치와 운동량이 변화한다는 것은 맞는 말이지만 이것에 의해 위치를 알 수 없다는 설명은 잘 못된 것이고 원래 위치를 알 수 없다가 맞는 말이 되는 것이다.

불가지론적 입장

답하지 않겠다.

입자의 상태에 관해서 알기 위해서는 측정을 해야 하는데 측정을 하고 나면 측정 이전 상태라는 것은 더 이상 존재하지 않는데 무슨 의미가 있냐는 입장이다.