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과학 꼼지락
2007. 5. 20. 01:20
혹시 학생시절, 친구가 화장실에 들어가면 몰래 쫓아가서 볼일을 보고 있는(칸 안에 있는) 친구의 사진을 찍어 보신 적이 있으신가요? 전 있습니다.^^(당해본적 말입니다.;;;;)

당하고 나서 상상을 해 본 것이 있습니다.

이런 상상을 한 번 해 봅시다. 몰래 친구를 쫓아가고 있는데, 친구와 선생님 한 분이 함께 화장실에 들어갔습니다. 그리곤 쫓아서 들어갔더니 화장실 두 칸에 사람이 모두 들어있습니다. 분명히 두 칸 중에 한 칸에는 친구가 있고, 다른 한 칸에는 선생님이 계신 것이 확실한 상황입니다. 친구에게 장난을 치고 싶은데, 만약 잘못 골라서 선생님의 사진을 찍다가 걸리면 죽은 목숨이니 장난을 치는 것이 사실상 불가능 합니다. 어디에 누가 있는지 확인하기 전까지는 한 칸 속에 반은 선생님, 반은 친구가 있다고 해야 말이 되는 상황이죠. 누가 어디에 있는지 확실하지 않으니까 말입니다.
이 때 한 가지 고안해 낸 방법이 있으니 바로, 신발보기! 고개를 숙여서 신발을 확인하면 어디에 친구가 있고, 어디에 선생님이 계신지 쉽게 확인할 수 있습니다. 그래서 한 번 확인해 보았습니다. 어라! 구두군요. 그럼 선생님이시니까.. 반대편이 친구가 있는 칸이네요. (이 화장실의 구조는 좀 독특합니다. 화장실의 두 칸이 양쪽 벽 끝에 각각 붙어 있는 구조이죠.)

여기서! 선생님의 구두를 보는 순간, 친구의 상태가 결정됩니다. 둘은 서로 격리되어 있고, 소통할 방법이 전혀 없지만 한 쪽을 관측한 결과에 따라서 다른 쪽의 결과가 결정이 되죠. 두 칸이 얼마나 멀리 떨어져 있느냐와는 상관이 없습니다. 확인하는 그 순간 양 칸의 정보를 모두 알 수 있게 되는 것이죠.

꼭 EPR역설과 비슷하지 않습니까? 다만, EPR역설에서는 친구와 선생님이 아니라 스핀업과 다운이라는 게 다르죠.

_____
p.s. 사실 EPR역설을 겉핥기 식으로만 알고 있기 때문에, 비슷하지 않을 수도 있습니다. 누구 혹시 전혀 아니다 싶으시면 댓글 부탁드려요.

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snowall | 2007.05.20 23:10 신고 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
EPR역설의 엽기적인 결론 중 하나는, 두개의 광자 중 하나를 up으로 측정하면 다른 하나가 down인 것이 확실하기 때문에, 이쪽에서 광자를 up으로 "억지로" 일단 무작정 측정을 해버리면 저쪽에서는 down을 측정해야만 한다는 원리가 되어, 초광속 통신이 가능하게 되어버립니다.
이 경우, 어느 한쪽을 선생님으로 강제로 측정해 버릴 수는 없으므로 약간 무효랄까요.
아무튼. 장난을 치려는 친구 한명을 더 꼬셔서, 두 칸을 동시에 사진을 찍어버리면 두명중 하나는 확실하게 성공합니다. 물론 반대쪽은 확실하게 죽겠지만.
꼼지락 | 2007.05.20 23:20 신고 | 절대주소 | 수정/삭제
그렇다면 관측자가 스핀을 up으로 관측할 것인지, down으로 관측할 것인지를 결졍할 수 있다는 말인가요?
snowall | 2007.05.20 23:56 신고 | 절대주소 | 수정/삭제
EPR실험 발표하는 걸 보면 그게 된다고 하는 것 같기도 하더군요.
꼼지락 | 2007.05.21 09:25 신고 | 절대주소 | 수정/삭제
신기하네요. 스핀up과 down을 관측자 마음대로 정할 수 있다니.. 그럼 무한히 떨어져 있는 곳에서 양쪽 모두 스핀up으로 강제로 측정하려 할 때는 어떻게 될 지 궁금하군요.
snowall | 2007.05.21 11:43 | 절대주소 | 수정/삭제
시간 있을때 EPR에 대해서 글 하나 적어봐야겠군요. 아마 이번 여름방학때쯤...?
꼼지락 | 2007.05.21 16:50 신고 | 절대주소 | 수정/삭제
^^ 기다리고 있겠습니다.
다중이 | 2007.05.25 23:29 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
양자역학적 EPR하고는 많이다른 경우네요
물론 관측전 상태를 보면 두군대다 알수없다 는점에서 같을수도있지만
위의경우는 한번의 관측으로 두 칸의 상태(누가 들어있나)를 확실히 알수있습니다 물론 관측하지 안아도 결과의 변화가 없을 것이린것 누구나다 아는사실이구요
하지만 양자적 EPR은 두 입자의 상태가 하나는 up하나는 down이라는것밖에 알수없습니다. 물론 관측후에도요 왜냐하면 그 상태가 지속적으로 변하기때문이죠 관측에 의해서 또는 다른 이유로 하지만 이경우 한쪽이 up으로 측정돼었다면 다른 한쪽은 무조건 down으로 측정돼죠 이경우 두 입자가 무한히 멀리 떨어져 있더라도 정보의 달은 순식간에 됀다고 하네요
EPR 역리의 요는 두개의 상태가 관측에 의해서만 random하게 알게돼는데 이정보가 광속을 초월해서 전해진다는 것이죠 위의경우라면 두 칸의 상태가 이미 결정나 버린 것이므로 EPR역리라 하기에는 많이 무리가있습니다.
저도 요즘 양자 텔레포테이션 때문에 공부하는중이라 아는것이 이것밖에없네요
위의얘는 지도 교수님이 해주신 말씀이고요 고대로 옮긴것입니다 ㅎㅎ
꼼지락 | 2007.05.26 01:14 신고 | 절대주소 | 수정/삭제
한 전자의 스핀도 계속해서 변화하는 것이었군요. 전 한번 결정되면 계속해서 그 상태를 유지하는 줄로만 알고 있었네요. 좋은 정보 감사드립니다.^^
Seldon | 2007.05.27 14:08 신고 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
브라이언 그린의 <우주의 구조>를 보면 EPR 역설이 상대성이론과 양자역학 중 어느 것도 위배하지 않은채 해소될 수 있다고 합니다. (183-186쪽) 관측대상인 두 입자는 애초에 얽혀 있었고 그것들은 처음부터 '하나의 실체'였으므로 두 입자 중 하나를 관측하는 것이 '자기자신'에게 즉각적으로 영향을 끼친다고 생각할 수 있다는 것이죠. 여기에서 전달되는 것은 아무것도 없고 전달되는 것이 없으니 전달의 속도가 광속을 넘을 것인지를 고려할 이유가 없으며, 상대성이론을 위배할 이유도 없다는 것입니다. 말장난 같지만 '물리적 실체'가 어떠한가에 대한 근본적인 질문일 수 있기에 쉽게 그렇다/아니다라고 얘기하기는 힘들 것 같네요.

조금 뒤에 조금 다른 설명이 나옵니다. 입자를 측정한 결과는 결국 확률적으로밖에 모르는 상황이므로 '정해진 정보'가 없고 애초에 비교해야 할 목록도 결정된 것이 없습니다. 그리고 두 입자의 측정이 일관된 결과를 보이는지 확인하려면 결국 두 측정결과를 한 군데로 모아서 비교해야 하는데 이 과정은 이미 광속보다 빠를 수 없으므로 여전히 상대성이론을 위배하지 않는다는 것입니다. 이 설명도 그리 명쾌하지는 않네요. -_-;;;

물리적 실체가 비국소적이다.라고 주장하는 것(설명이 아니라) 외에는 고개를 끄덕일만한 부분이 없는 것 같습니다.^^
꼼지락 | 2007.05.27 16:44 신고 | 절대주소 | 수정/삭제
정말 그런것 같군요. 이번 설명으로도 위에서 snowall님 께서 말씀하신 '관측하고싶은대로 관측할 경우'에 대한 답은 얻을 수 없는 것 같군요.
다중이 | 2007.06.04 07:31 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
한가지 덧 붙임. 얽힘 상태에 있는 두 입자가 무한히 멀리 떨어져있을때 스핀정보가 광속을 초월하여 전달하는것은 코펜하겐 학파의 설명을 빌리자면 그 정보는 유의미하지 않은 정보이므로, 설령 광속을 초원한다 할지라도 상대론에 위배되지안는다고 합니다. 여기서 유의 미하지 않은정보란 단순하게 말하면 의미없는 정보를 말하는데 말장난같이 들리실겁니다. 유의미하지 안다는것은 인간에게 의미가 없다는 뜻이지요 [제생각을 말하자면]상대성이론이나 여타 다른이론(바꿔말해 지금까지 인간이 만들어논 이론은) 인간이 이해할수있고, 컨트롤 할 수 있는(혹은 먼훗날 그럴 가능성이 존재하는)정보의 집합체라 할수있을겁니다. 유의미하지 안다는것은 우주 어딘가 인간이 찾지못한 법칙에의해 지배되지만 인간이 아직까지 이론을 정립하지 안았고, 컨트롤 불가능하다는것이지요. 여기에 아인슈타인 보어가 약간같은 다른생각을 하긴했지만 공통되는 아이디어가있습니다. 바로 숨은 변수이론 이라는 것입니다. 바로위에서 말한 아직 찾지못한 변수(법칙)이있을뿐, (이건 양자역학의 불확정성 부분에 나오는것이긴한데 EPR역리 에서도 적용될 수 있습니다). 불확실하거나, 측정불가능하거나, EPR역리같은 것을 파생시키지 안는다는것입니다(적어도 완벽한이론이라면요).이건 아인슈타인의 생각이고 보어는 양자역학이 맞기는하지만 숨은 변수는 어디까지나 존재할것이라 말했습니다.
보어가 위의 해석으로 하이젠베르크를 설득했다는 말이있습니다.
이렇게 말했다는군요'우린 같은생각을 하고있었군요';;

하지만 EPR역리라고 불려지는 위의 현상은 실험적으로도 증명돼엇고 숨은변수는 아직까지 발견됀적이없으므로, 지금도 양자역학의 큰 화두가 돼고있는것은 분명합니다.
두서없이 적어서 --; 생각이 정리돼는데로 다시 올리겠습니다
행인 | 2008.01.14 06:53 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
그냥 지나가다가 오래된 게시물에 한 글자 적어봅니다. [얽힘] 이라는 책에서 EPR 역설과 그에 반례가 되는 실험...이 별로 물리적으로 설명되어 있지는 않지만 꽤나 장황하게 써 있던 것으로 기억합니다. 실험은 EPR 역설에 반박하기 위해 만들어졌고, 또 실제로 수행된 실험이라도 하더군요.
꼼지락 | 2008.01.15 10:14 신고 | 절대주소 | 수정/삭제
한 번 사서 읽어봐야 겠네요.
감사합니다. ^^
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