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양자역학 이중슬릿 실험에 대해 궁금한 점이 있습니다..!!!
게시물ID : science_41056짧은주소 복사하기
작성자 : 진마유피
추천 : 0
조회수 : 2569회
댓글수 : 14개
등록시간 : 2014/09/14 12:51:02
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과게분들 입장에서는 좀 멍청한 질문일수도 있는데요..
양자역학, 정확히는 이중슬릿 실험에 대해 궁금한 점이 있습니다.
일단 실험 자체로만 볼때, 아래와 같은데요. (제대로 이해하고 있는지 의심스럽긴 합니다..)

1. 전자가 이중 슬릿을 통과했더니 간섭 무늬를 그렸다.
2. 심지어는 전자를 하나씩 통과시켰는데도 결국은 물결무늬를 그렸다.
3. 최종적으로 도착하는 전자는 하나지만, 이중 슬릿을 통과할때는 파동 형태로 통과하므로 둘 모두를 통과하는것과 같다.
4. 전자가 어느 슬릿을 통과하는지 관찰을 해서 알게 되면 간섭 무늬가 생기지 않는다.
 
위에서 궁금한 점이.. 전자가 위치함에 따라 전기력이 생기고, 근처에 있는 핵들이 미세하게나마 영향을 받을 텐데요.. (끌려가는 힘)
어쨋든 세계에 영향을 미쳤다는 의미고, 결국은 슬릿 둘 중에 한곳을 통과했다는게 증명되지 않나요?  (현실적으로는 분석이 불가능 하더라도)
궂이 관측을 안한다고 해도, 미세한 전기력 차이로 인해서 근처에 있는 원자의 위치가 조금씩 달라졌다는 생각이 드는데요..

만약에 전자를 통과시켜서 간섭 무늬가 그려지도록 실험을 했다면, 관찰을 하지 않았다는 의미인데,
현실적으로는 불가능 하겠지만, 그 전자에 영향을 받은 물질들을 나중에 분석해 본다면 전자가 어디를 통과했는지 알 수 있지 않을까요?

그게 관찰이 되었다는 의미인가요..
아니면... 결국 그래도 알아내지는 못하고, 슬릿을 통과한 전자는 확률로서 주위 물질에 영향을 미친게 되나요......(제가 쓰면서도 무슨 말인지 모르겠음..)

                    슬릿                             검출판
                       |                                    |
                       |                                  B|
                                                            |
                       |                                    |  
전자총 ->          |    양이온                     A|
                       |                                    |
                                                            |
                       |                                  C|
                       |                                    |
(그림이 이래서 죄송합니다. =_=)
 
만약 전자를 하나 쏴서 A라는 곳에서 검출이 되었다면,
나중에 양이온의 위치를 찾아보면 위, 또는 아래로 움직여져 있나요? 아니면 전자의 파동이 위/아래로 동시에 지나갔기 때문에 그대로 인가요. (또한 B 또는 C의 위치에 도달했을 때는?)
 
으아니... 쓰다보니 장문이 되었네요.... 간결하지 못한 질문이라 죄송합니다..

 
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2014-09-14 15:06:51추천 1
먼저 답을 말씀드리자면 글쓴이 님께서 말씀하신 것 처럼 측정 할 수 없습니다.

그리고 측정이라는 행위와 파동함수에 대하여 좀 더 생각해보셔야 할 것 같습니다.
댓글 0개 ▲
2014-09-14 17:24:37추천 2
1. 전자의 크기는 이미 주변의 물질과 상호작용하기에 너무나 작습니다. 슬릿실험에서 전자가 이동하는 동안 다른 물질과 만날 확률은 적겠죠? 그리고 오차를 줄이기 위해 진공으로 실험을 합니다. 브라운관 티비 내부가 진공인 이유죠.

2. 전자가 하나씩 슬릿을 통과하면서도 간섭무늬가 생기는 이유를 설명하기위해 과학자들은 전자 하나가 본인 자신의 성질에 영향을 받았다고 생각을 합니다. 그래서 나온 설명이 전자는 슬릿을 동시에 두 군데를 통과한다고 결론을 내렸죠.

3. 전자는 어떠한 직접 간접적인 방법을 동원해 측정되기 이전에는 입자와 파동 두가지 성질을 지니고 있습니다. 만약 우리가 전자를 측정하는데 성공한다면 그 즉시 파동함수는 붕괴하여 입자의 성질만 나타내게 됩니다. 그래서 슬릿을 지나는 입자를 측정하면 슬릿 양쪽을 통과하는 전자 중에 하나만 결정됩니다. 이건 슬릿 뒤에서 측정해도 마찬가지 입니다. 측정 즉시 입자로 환원

4. 전자뿐만 아니라 풀러랜이라는 거대한 C60이라는 축구공 모양의 탄소분자의 실험으로도 파동성이 증명되었습니다. 그래서 과학자들은 최대한 축정이 안되는 환경을 만들어주면 심지어는 고양이를 던져도 이중슬릿 양쪽을 동시에 통과해 파동무늬를 그린다는 것을 알게되었습니다.
댓글 0개 ▲
2014-09-14 17:30:13추천 2
주변과의 물질과 상호작용을 한다 해도 그 힘이 우리가 측정할 수 없을만큼 작기때문에 파동의 성질을 유지하는 것이죠. 우리가 측정할 수 있다면 그 즉시 파동성을 상실합니다.
댓글 0개 ▲
2014-09-14 18:06:41추천 1
좀더 정확히 말하면 측정의 주체는 인간이 아니라 우주입니다. 우리는 그냥 우주가 측정한 정보를 아는 것이죠
댓글 0개 ▲
2014-09-14 19:16:13추천 0
무식한 글에 답변 달아주신 분들에게 감사드립니다.

모두들 "너무 작아서 측정할 수 없다" 라고 달아주셨는데요..
그 측정이 안되는 정도라는 것이 있는지 궁금합니다.

나비효과처럼 아무리 작은 힘 이라도 어떤식으로든 주위에 영향을 미치고, 결과를 만들어 내지 않나요?
아무리 미세한 힘이라도 작용해서 근처에 있던 과학자의 뇌 속 시냅스에 영향을 줬을 테고요.

만약 이중슬릿 실험을 해서, 파동 모양이 나왔다면, 그 실험에 사용된 원자들은 전혀 세계에 영향을 주지 않았다는 의미인가요...?
전기장의 크기가 거리의 제곱에 반비례 한다지만 어쨋든 힘이 존재하는 것 아닌지..

죄송합니다 이과출신이지만 모르는게 많네요.. ㅠㅠ
댓글 0개 ▲
2014-09-14 20:03:22추천 0
보통 가속이 쉬워서 전자나 양성자로 실험을 하지만 전기적인 중성인 중성자를 쏴서 실험을 한다 해도 결과는 같아 집니다. 그리고 측정이 불가능할 정도로 직은 힘들의 경우에는 파동함수에 영향을 끼치지 못합니다. 말 그대로 관측되지 못하기 때문이죠. 이중슬릿 실험에서 우리가 알 수 있는건 실험의 결과값이지 중간에 누가 누구에게 영향을 끼쳤는지는 알지 못하고 측정을 해봤자 파동함수는 붕괴되고 맙니다. 흔히 말해 부질없는 짓이라고 합니다. 저명한 과학자들도 결과만 알고 이유는 모릅니다. 그게 양자역학입니다. 고래를 우리가 가지고 노는 비비탄 총 한발을 쏴서 죽일 수 있을까요? 그정도의 오차는 거대한 우주의 정보량에 뭍혀 사라지고 맙니다.
댓글 0개 ▲
[본인삭제]물리마법사
2014-09-14 20:05:05추천 0
댓글 0개 ▲
2014-09-14 22:12:47추천 0
오 범위라.. 측정이 되지 아니하는 것. 하하 좋은 질문인데 답변은 다른 분 께 양보를 ㅋ
댓글 0개 ▲
2014-09-14 22:26:44추천 0
//물리마법사님

넵.. 우선 측정이 되었다는 것은, 어떤 검출 기계에 변화가 있었고, 빛이 그 검출 기계의 변화에 따라 반사되는 값이 달라져서
그 달라진 빛이 사람의 눈을 통해 뇌로 들어와서 생각이 바뀌었다는 것일텐데요, 나비효과의 이론처럼, 그 작은 전자(혹은 중성자 라도-중력의 변화가 있었을 테니까요) 의 변화가 어딘가를 거치고 거쳐 결국 그 변화 때문에 사람의 생각이 바뀌었다면 관측이 된 것이 아닌가요?
만약 그 변화를 과학이 발전한 나중에라도 알아챘다면, 그 전자가 슬릿의 어느 부분을 통화했는지 알아낼 텐데,
그러면 관측이 되었으니까(결과를 내었으니까) 전자는 슬릿 둘 중 하나를 통과했어야 하는 것 아닌가요..? ㅠ_ㅠ

실제로 측정을 한다는 것이 아니구요.. 그 전자의 움직임으로 인해 발생된 현상을 나중에라도 분석할 수 있다면(사고실험) 어느 슬릿을 통과했는지 알 수 있는 것인가, 아니면 파동 형태로서 영향을 미친 것인가.. 가 궁금합니다..
댓글 0개 ▲
2014-09-14 22:29:55추천 0
아.. 전문용어로 관측이란 "상호작용"이라 하는 것 같네요.
전자가 슬릿을 통과하는 시점에도 주위 다름 물질과 상호작용 하고 있는 것이 아닌가 궁금합니다..
댓글 0개 ▲
2014-09-15 04:03:28추천 0
우선 파동성을 유지하기 위해선 최대한 건드리면 안됩니다. 어떤 에너지가 입자를 건드리는 행위 자체가 입자의 성질을 바꾸게 됩니다. 다행히도 전자는 아주 작기때문에 주변의 물체와 접촉 할 가능성이 매우 작습니다. 상대적으로 실험하기 수월 했을 겁니다. 전자가 이중 슬릿을 통과할때 측정기로 어느 구멍을 지나는지 측정을 하게되면 분명 둘중 어느 한 슬롯에서만 전자가 검출이 됩니다. 그리고 뒤의 건판에 찍힌 무늬는 간섭무늬를 잃고 11자로 나타나게 되죠.

전자가 슬롯 자체에 영향을 받으면 어떻게 될까요라는 질문은 간단하죠. 슬롯에 영향을 받은 전자는 입자의 성질을 보입니다. 슬롯 벽에 막히거나 슬롯구멍을 입자의 성질로 통과. 단지 슬롯에 영향을 받지 않는 것들이 무사히 파동의 성질을 간직하며 간섭무늬를 그리게 됩니다.
댓글 0개 ▲
2014-09-15 04:15:57추천 0
영자역학을 정확히 이해하기에는 무리가 많습니다. 흔히 과학자들이 말하길 수식으로는 완벽하지만 바로 그 수식이 무슨말을 뜻하는지 도저히 모르겠다 라는 겁니다. 이렇게 떠들고 있지만 사실 저도 모릅니다. 이중슬릿은 정말 아주 제한된 실험이죠. 광자의 스핀을 이용한 순간이동실험 같은걸 보면 돌아버리죠. 그놈의 양자 얽힘은 뭔지 머리가 터집니다. 양자역학의 기본원리는 건드리면 성질이 변한다. 그리고 그녀석 쌍둥이가 있으면 쌍둥이의 성질도 같이 변한다. 왜 그런 현상이 벌어지는지는 아무도 모른다. 여기에 평행이론이 들어가면 멘붕이 오게 됩니다.
댓글 0개 ▲
2014-09-15 04:21:16추천 0
원자의 주위를 돌고있는 전자가 에너지를 받으면 다른 곳으로 이동하게 되는데 그게 지구를 돌고있는 위성처럼 돌다가 궤도를 바꾸는게 아닙니다. 그 즉시 순간이동으로 사라져 버립니다. 그게 양자도약이라는 것인데 상호작용하는 즉시 기존의 나는 안녕 난 새로운 전자로 다시 태어날게~ 뿅~ 합니다. 양자의 매력이 그것이죠. 좀 친해져 보려하면 도망가는 여자들처럼 잡을 수 없는 슬픔
댓글 0개 ▲
2014-09-15 04:22:23추천 0
결론은 그겁니다. 공부 하면 할 수록 더 모르는 것이 양자역학입니다.
댓글 0개 ▲
2014-09-15 04:23:32추천 0
리차드 파인만이 그랬죠. 당신이 만약 영자역학을 이해했다면 그것은 잘못 이해한 것이다.
댓글 0개 ▲
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