양자역학의 철학적 함의
양자역학의 이해
양자역학의 결론이자 의미들은 당시의 과학자 와 일반인들이 생각하는 고전역학적 직관으로는 이해하기 힘든 것이었습니다. 그래서인지 해당 이론은 실재에 대해서 무엇에 대해서 말해주는지에 수많은 해석과 철학적 논쟁이 있었습니다.
수 많은 물리 과학자들은 보어 등과 같은 물리 과학자들이 개발한 코펜하겐 해석을 받아들이고 있습니다.
코펜하겐의 해석에서 양자역학의 확률적 측면들을보면 해석을 받아들인 사람들의 지식의 부족함을 말해주는 것이 아니라 실재 그 자체입니다. 따라서 결정론적 이론에 의해서 설명이될 수 없는 것 입니다.
아인슈타인의 시점
양자역학을 개발하고 많은 이력을 낸 물리 과학자 중 한 명인 아인슈타인은 이 이론에 대한 무작위성을 좋아하지 않았는데, 양자역학의 현상인 도깨비 원격과 같은현상 등을 강력히 부정하였으며, "신은 주사위놀이를 하지 않는다"라고 말했습니다.
그는 양자역학의 시작에는 보다 깊고 국소적인 숨은 변수 이론이 있을 거라고 주장했습니다. 또한 아인슈타인은 양자역학에 대해서 여러 가지 반박을 제시했었는데, 그중에서 가장 유명한 것은 그 유명한 EPR 역설이라고 불립니다.
벨은 이러한 EPR 역설을 이용해서 counterfactual definiteness 즉, 조건법적 명확성을 가정한 경우에는 양자역학과 국소적 이론의 사이에서 실험적으로 확인 가능한 차이가 있음을 증명했습니다. 해당 실험을 통해서, 실제 세계에서는 조건법적으로도 명확하지 않거나 비국소적이라는 것이 증명되었습니다.
루이스의 시점
영문학 교수이자 작가인 루이스는 비결정론이 그 본인의 철학적 신념에 대해서 어긋난다는 이유로 인해서 양자역학을 불완전한 이론으로 보았습니다. 또한 그는 하이젠베르크의 불확정성 원리가 존재론적 비결정성이 아니라 인식론적 한계를 보여줄 뿐이라고 생각했는데 다른 많은 물리 과학자들과 마찬가지로 이러한 이유에서 숨은 변수 이론을 지지했습니다. 그리고 코펜하겐 해석을 둘러싼 보어-아인슈타인 논쟁과 언쟁은 당시의 양자역학을 둘러싼 논쟁 중에서도 가장 대표적인 것입니다.
표준학적 해석
- - 숨은 변수 이론 이 해석은 아인슈타인이 주장한 것이었는데, 후에 실험을 통해 완벽히 반박되었습니다.
- - Bohm interpretation = 봄 해석
- - 다세계 해석 이 해석은 제한적 의미에서는 국소적이다. 하지만 조건법적 명확성을 포기하였습니다.
현재 표준학적인 양자역학의 해석에 의해서는 코펜하겐 해석과 그 의외에도 다음과 같은 해석들이 존재합니다.
파동함수·불확정성 원리 등장
인식의 한계의 인정에 대해서
양자역학이라는 이 신비롭고 색다른 새로운 이론은 원자와 관련되어서는 거의 모든 것에 대해서 설명할 수 있는 탁월한 이론이었습니다. 이런 탁월한 이론인 양자역학에 대해서 학자들은 해당 이론을 토대로 점점 더 수 많은 문제들을 풀어나갔습니다. 하지만 또 한편으로 이 놀랍고 새로운 이론에 대해서 ‘우리가 안다는 것은 도대체 무엇인가’라는 아주 근본적이며 철학적인 문제를 새로 꺼내기 시작했습니다.
원자와 관련된 것을 해석 및 설명하기 위해서 양자역학은 파동함수 라고도 불리며 상태함수라고도 불리는 수학적인 장치를 사용합니다. 그런 파동함수이자 상태함수는 우리가 알고 배우고자 하는 양자역학적 학문에 대해서 모든 양자역학적 정보를 담고 있습니다. 또한 양자역학이 제안된 초기시대에서부터는 수 많은 물리학자들은 파동함수에 대한 의미를 둘러싸고 언쟁과 논쟁을 벌였습니다. 이로 인해 파동함수가 정확히 무엇인지 도무지 알 수 없는 상황이 돼 버렸다.
다시 한번 언급하자면, 파동함수는 우리가 인지하고 있는 거시세계에 대해서 직관 중 어떤 것에 대해서 대응하는지 에 대해 알 수가 없습니다. 그전까지는 물리학계에서는 대도록 수학을 이용하여 물리학의 방정식이나 공식을 만들면, 그 의미에 대해서는 인간이 경험하고 인지하는 거시계로부터 얻은 직관과 잘 대응된다고 생각해 왔습니다. 하지만 양자역학에서는 가장 중요하고 핵심이 되는 파동함수이자 상태함수가 정확히 무엇인지에 대해서는 아무도 제대로 대답할 수 없는 듯 보였습니다.
그리고 그 뿐만 아니라 하이젠베르크는 이 양자역학이라는 이해불가한 이론의 안에서 소위 ‘불확정성 원리’라고 불리는 원리가 있음을 밝혔으며, 이에 대해서는 입자가 어떠한 속도로 어디에서 움직이는지에 대해서 특정 시간에 얼마나 수 많은 에너지를 가지고 있는지에 대해서 안다는 것 등등에 대해서 근본적인 한계가 있었음을 말해 주었습니다.
물리현상
실제적으로 물리현상을 아주 잘 설명해 주는 이론이 존재하는데, 정작 해당 이론은 클래식적으로 통용되었던 우리가 안다고 생각하는 것에 대해서 의심을 가지고 있었던 것이었습니다.
그보다 얼마 지나지 않아 100여 년 전에 프랑스의 수학자인 Pierre Simon de Laplace즉, 피에르 시몽 라플라스는 라플라스의 악마라는 개념을 통해서, 원리적으로는 물리학을 통해서 물질계의 모든 것에 대해 예측 할 수 있다고 제안하였 지만, 파동함수인 상태함수와 불확정성 원리가 나타남으로 인해서 우리가 원자에 대해서 무엇을 알고 있는지에 대해 그 개념마저 흔들리기 시작했습니다.
마지막으로
양자역학에 대해서 오늘도 철학적 관점이라는 주제이지만 물리 과학자들의 생각한바에 대해서 적은것과 다름이 없었습니다. 하지만 이또한 철학적인 관점이라고 생각하며 적어본 글이였습니다.
그럼 양자역학에 대해서 오늘도 양자역학에 대해서 배움이 있었으면 합니다 : )