3-3. 슈뢰딩거의 고양이 — 양자역학의 역설

물리학에서 가장 유명한 고양이

물리학의 역사에서 가장 유명한 동물을 꼽으라면, 단연 슈뢰딩거의 고양이일 것이다. 이 고양이는 실제로 존재한 적이 없다. 어떤 실험도, 어떤 실험실도, 어떤 고양이도 관련되지 않았다. 이것은 오직 머릿속에서만 수행되는 사고실험 — 그런데 이 상상 속 고양이가 물리학의 역사를 뒤흔들었다.

1935년, 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger)는 양자역학의 창시자 중 한 명이면서도, 양자역학이 말하는 바에 깊이 불편함을 느끼고 있었다. 앞 절에서 우리가 배운 것을 떠올려 보자: 전자는 중첩 상태에 있을 수 있고, 측정하면 파동함수가 붕괴하여 하나의 결과가 나온다.

전자 하나의 중첩? 그렇다, 받아들이기 어렵지만 실험이 그렇다고 하니 수긍할 수 있다. 하지만 슈뢰딩거는 한 가지 날카로운 질문을 던졌다:

"양자역학의 규칙을 끝까지 밀어붙이면, 고양이도 '살아 있으면서 동시에 죽어 있는' 중첩 상태에 들어가야 하지 않는가?"

이것이 말이 되는가? 상식은 "절대 아니다"라고 소리친다. 하지만 양자역학의 수학은 **"그렇다"**라고 말하는 것 같다. 이 모순 — 이것이 바로 슈뢰딩거의 고양이 역설이다.

이 절의 핵심 질문: "양자역학의 중첩과 붕괴를 거시 세계에 적용하면 어떤 역설이 생기며, 물리학자들은 이 역설을 어떻게 이해하는가?"