양자역학의 철학적 함의

[dhleepaul]

양자역학의 철학적 함의

양자역학의 결론은 당시 과학자의 직관으로는 이해할 수 없었고 이 이론이 현실에 대해 말하는 것에 대한 많은 해석과 철학적 논쟁이 있었습니다. 많은 물리학자가 보어 가 개발한 코펜하겐 해석을 받아들였습니다. 이 해석에서 양자역학의 확률론적 측면은 우리의 지식 부족을 말하는 것이 아니라 실제 그 자체이기 때문에 결정론적 이론에 의해 설명되어서는 안됩니다.

양자역학을 개발한 이들 중 한 명인 아인슈타인은 이 이론의 부작위성을 좋아하지 않았으며 양자역학 현상, 원숭이 원격 현상 등을 강력하게 부인하면서 '신은 주사위 놀이를 하지 않는다'라고 말하며 그는 양자역학의 뿌리가 더 깊은 지역 숨겨진 변수 이론을 가지고 있다고 주장했습니다. 아인슈타인은 양자 역학에 대한 몇 가지 논박을 제시했습니다. 그 중 가장 유명한 것은 PER 역설입니다.

Bell은 양자역학과 지역 이론 사이의 실험적으로 검증 가능한 차이를 증명하기 위해 PER 역설을 사용했으며 조건부 방법의 명확성을 가정했습니다. 실험을 통해 현실 세계는 조건적으로 모호하지 않거나 지역적이지 않은 것으로 판명되었습니다.

영어 문학 교수이자 작가인 루이스는 비 결정론이 철학적 신념에 이긋난다는 이유로 양자역학을 불완전한 이론으로 간주했습니다. Heisenberg의 불확실성 원칙은 존재론적 불확정성이 아니라 인식론적 한계를 나타내는 것이었고 다른 많은 사람과 마찬가지로 코펜하겐의 해석에 대한 보어라는 숨겨진 변수 이론을 지지했습니다. 아인슈타인 논쟁은 당시 양자역학에 대한 논쟁 중 가장 대표적이었습니다.

표준 양자역학의 현재 해석은 코펜하겐의 해석, 또는 다른 해석, 숨겨진 변수이론의 해석, 아인슈타인의 주장 그리고 이후의 실험으로 전적으로 반박되었는데 이는 봄 이론을 기술하는 데에도 사용되었습니다. 그리고 국부적인 세계으 ㅣ해석은 조건부 법적 명확성을 포기합니다.

파동함수와 불확정성 원리의 상승(앎의 한계 지적)

양자역학의 새로운 이론은 원자와 관련된 거의 모든 것을 설명할 수 있는 훌륭한 이론이었습니다. 학자들은 이 이론을 바탕으로 더 많은 문제를 해결했습니다. 그러나 다른 한편으로는 이 새로운 이론은 우리가 알고 있는 모든 것이 무엇인가라는 새롭고 매우 급진적인 철학적 문제를 다루기 시작했습니다. 원자와 관련된 것을 설명하기 위해 양자여각은 상태 함수라고하는 수학장치를 사용합니다. 양자역학이 제안된 초기부터 많은 물리학자는 파동함수의 의미를 논하며 파동함수가 정확히 무엇인지 알지 못하는 상황에 놓여 있었습니다. 물리학에서는 수학을 이용하여 방정식과 공식의 모든 의미를 알고 있다고 생각해왔습니다. 물론 세부적으로 많은 어려움이 았었지만 결코 알 수 없는 방정식이나 공식적인 지원은 없었습니다. 그러나 양자역학에서 가장 중요한 파동함수가 전확히 무엇인지는 아무도 정확하게 답할 수 없을 것 같았습니다. 게다가 Heisenberg는 양자역학 이론에 소위 불확실성 원리가 있음을 밝혀냈습니다. 이 이론은 또한 우리가 알고 있는 것에 근본적인 한계가 있음을 가르쳐주었습니다. 물리적 현상을 실용적으로 아주 잘 설명해주는 이론들이 있었는데 그 이론은 우리가 알고 있는 것에 대해 회의적인 관점을 가지고 있다는 것이었습니다. 불과 100년 전 프랑스의 피에르 가 플라스는 물리학을 통해 세계의 모든 것을 알 수 있다고 확신했지만 파동함수와 불확정성 원리의 출현은 그가 원자에 대해 알고 있는 것의 개념을 흔들기 시작했습니다.

양자역학의 철학적 이해

이상욱 (한양대 철학과):『자연과학』12호 (2002년 봄) 특집: "과학과 철학의 만남", 게재

양자역학(Quantum Mechanics)은 현대물리학의 근간이 되는 이론이다. 양자역학의 응용범위는 별들의 진화와 같은 거시적 수준의 현상에서부터 반도체내의 매우 작은 입자의 흐름과 같은 미시적 수준의 현상에 이르기까지 물리적 세계의 모든 부분에 걸쳐있다.

양자역학은 매우 성공적인 이론이다. 양자역학의 성공은, 가령, 왜 금속이 전기를 잘 통하는가를 이론적으로 설명하는 일과 이러한 설명에 기반하여 초전도(superconductivity)와 같은 새로운 현상을 만들어 내는 일을 모두 포함한다. 양자역학이 없었다면 우리가 일상생활에서 당연시하는 많은 기구들이 존재할 수 없었을 것이다. 이 말은 양자역학만 주어지면 그 다음에 이런 인공물들을 만들어내는 것이 단순한 응용일 뿐이라는 의미는 결코 아니다. 근본물리이론이 잘 이해되고 발전되었다 하더라도 관련 공학이론이나 기술적 발전이 있기 위해서는 부가적인 창조적 노력이 많이 필요하다. 게다가 앞으로 살펴보겠지만 양자역학을 모순 없이 이해한다는 것도 결코 쉬운 일이 아니다. 그럼에도 불구하고 20세기 초엽에 양자역학(혹은 적어도 그와 비슷한 내용을 지닌 이론)이 만들어지지 않았다면 우리의 현재 삶의 모습은 엄청나게 달랐을 것이라는 점에는 이론의 여지가 없다.

그럼 도대체 이렇게 근본적이고 성공적인 이론을 왜 모순 없이 이해하기 어려운 것일까? 많은 과학철학자들과 적어도 일부의 물리학자들은 왜 양자역학에 대한 철학적(혹은 개념적, 인식론적) 논의가 필요하다고 생각하는 것일까? 이 물음에 대해 간단히 답해보고 양자역학을 정합적으로 이해하려는 몇 가지 시도들을 살펴보는 것이 이 글의 내용이 될 것이다.