이웃집과학자

‘슈뢰딩거의 고양이’는 ‘파블로프의 개’ 만큼 누구나 한번쯤 들어봤을 법한 녀석입니다. 물리학의 정수 ‘양자역학’을 굳이 공부하지 않았더라도 말이죠. 고양이가 상자 안에서 죽는 실험 정도로 알고 계신다면 좋은 출발입니다. 

슈뢰딩거는 ‘사고(思考) 실험’을 했습니다. 생각으로만 진행한 실험이라는 거죠. 상자 안엔 라듐이 있고 붕괴하면서 '알파 입자'라는 게 나옵니다. 알파 입자를 검출하면 독가스가 나오는 장치도 함께 있죠. 그래서 라듐이 붕괴되면 고양이는 죽고 붕괴되지 않으면 고양이는 삽니다. 

귀여움으로 집사의 심장을 폭행하던 고양이들은, 죽느냐 살아남느냐의 기로에 놓였습니다. 여러 해석이 있지만 그 중 ‘코펜하겐 해석’에 따르면 이 사고실험은 확률분포를 나타낸 파동함수로 입자 붕괴와 입자 비붕괴가 중첩돼 있다고 합니다. 고양이가 죽을 가능성은 함수로 표현했을 때 죽음과 삶의 확률이 공존하고 있다는 겁니다.

정리해보죠. 상자를 열기 전까진 라듐 입자가 붕괴됐을 확률과 그렇지 않을 확률은 반반입니다. 상자 안의 고양이가 살았을 확률과 죽었을 확률이 반반이라는 겁니다. 

하지만 상자를 열어 보는 순간 이야기는 달라집니다. 고양이가 죽어 있는지 살아 있는지 확인할 수 있게 되죠. 이 때는 어느 쪽이 됐든 100퍼센트의 확률을 띠게 됩니다.

앞서 짚어드렸지만 슈뢰딩거의 고양이는 어디까지나 ‘사고 실험’이었습니다. 실제 실험이 아니었죠. 위 영상은 슈뢰딩거의 실험을 상상한 애니메이션입니다. 오싹한 실험실 모습에 고양이가 괜스레 불쌍히 느껴지네요..