[대담 영상] 장회익의 자연철학 이야기 5 (중)

장회익의 자연철학 이야기 대담 영상 시리즈

(1) 장회익의 자연철학 이야기 1 – <철학자를 위한 물리학> 강의와 ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 책에 대하여
(2) 장회익의 자연철학 이야기 2 – 근대학문과 여헌 장현광, 그리고 앎의 틀과 바탕 관념에 대하여
(3) 장회익의 자연철학 이야기 3 – 고전역학의 역사 지평, 고전역학의 질문과 개념들
(4) 장회익의 자연철학 이야기 3.5 – 고전역학의 바탕 구도, 상대성이론의 역사 지평
(5) 장회익의 자연철학 이야기 4 – 상대성이론의 내용 정리 : 좌표계와 시간-공간 2차원
(6) 장회익의 자연철학 이야기 4 뒷편 – 4차원의 결과들, 바탕 구도 요소의 재서술, 그리고 일반상대성이론
(7) 장회익의 자연철학 이야기 5 상 – 양자역학의 역사 지평과 겹실틈 실험으로 본 해석 문제
(8) 장회익의 자연철학 이야기 5 중 – 양자역학의 ‘상태’와 ‘측정’에 대해서, 그리고 공간개념의 변화와 양자역학의 새 공리 체계에 대해서


장회익의 자연철학 이야기 대담 영상 시리즈 다섯 번째의 두 번째 묶음을 올립니다.

녹색아카데미에서는 <자연철학 세미나> 식구들과 <철학자를 위한 물리학> 강좌 수강생들, 그리고 ‘자연철학’에 관심 갖고 계신 여러 분들을 위해서 3월부터 장회익 선생님과의 대담 영상을 제작하여 공개하고 있습니다. 이번에는 4월 25일에 선생님과 나눈 이야기 중 양자역학이 무엇인지, 어떻게 이해해야 하는지에 대한 영상을 공개합니다.

5-3에서는 양자역학의 ‘상태’와 ‘측정’에 대해 이야기를 나눕니다. ‘성향’, 그리고 ‘변별체’라는 새로운 개념을 통해서 양자역학이 야기하는 현상을 이해하게 됩니다. 5-4에서는 공간개념의 변화라는 대목에서 우리의 바탕관념이 어떻게 발전되어 왔는지 짚어본 뒤, 네 개의 공리로 구성된 양자역학의 새 공리 체계를 공부합니다.

도무지 알아들을 수 없었던 양자역학이 막 이해가 되는 것 같은 경험을 하실 수 있을 겁니다. 물론 몇 번 들으면요. 재미있는 이야기 즐겨주시고 널리 공유해주시면 좋겠습니다~.

1. 장회익의 자연철학 이야기 5-3

[대담 영상] 장회익의 자연철학 이야기 5-3 : 양자역학의 ‘상태’와 ‘측정’에 대해서 – ‘성향’과 ‘변별체’ 이해하기

“장회익의 자연철학 이야기” 5-3편에서는 ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 중 ‘제4장 소를 얻다: 양자역학’의 내용 정리로 들어갑니다. 5-3편에서는 양자역학의 상태 개념을 다루면서 사건야기 성향에 대해서 많은 이야기를 나누고, 양자역학의 측정 문제를 다루면서 변별체와 사건 및 빈-사건이 상태 전환을 야기하는 변화의 원리에 대해 이야기를 나눕니다. 이 편에서 다룬 주제들은 아래와 같은 것들입니다.

  • Q3. 양자역학의 ‘상태’?
    • Q3-1. 고전역학의 ‘상태’ 규정과 양자역학의 ‘상태’ 규정?
      • 양자역학의 상태는 위치,  운동량의 함수
      • 상태는 공간 전체의 함수로 규정됨
    • Q3-2. 고전역학과 양자역학의 기본적인 사고의 틀 차이 : 점유 vs 성향?
      • 가장 중요한 사고의 틀은 점유 vs 성향
      • 사건을 야기할 성향
      • 사건야기 성향을 나타내는 것이 상태함수이다
      • 슈뢰딩거 방정식의 Ψ(x,t) 함수가 대상의 사건야기 성향을 나타내는 상태함수
    • Q3-3. 상태함수의 내용 : 변별체와 사건, 그리고 사건야기 성향?
      • 변별체
      • 사건
      • 고전역학의 ‘점유’ 개념: 사건야기 확률 1 또는 0
      • 양자역학의 ‘성향’ 개념 : 사건야기 확률 0~1까지 연속적
        • 공간 전체의 모든 점에 대해 확률을 가지고 있다
        • 여러 점들마다의 확률(성향)값을 하나로 나타내려면 공간의 함수가 되어야 함
      • 양자역학의 상태는 사건야기 성향을 나타내는 함수
    • Q3-4. 성향? 확률? 성향과 확률의 관계?
      • 성향은 복소수
      • 확률은 성향의 절대치 제곱
      • 확률은 실수(성향의 절대치 제곱), 성향은 복소수
    • Q3-5. 양자역학의 미래 (상태) 예측 과정?
      • 현재의 사건야기 성향을 가지고 슈뢰딩거 방정식을 풀면 미래의 사건야기 성향을 알 수 있다
    • Q3-6. 슈뢰딩거 방정식의 해는 상태함수인 Ψ?
      • 슈뢰딩거 방정식은 시간으로 미분한 것이 공간으로 미분한 것과 어떻게 연결되는지 관계식을 준다
      • 초기 상태함수를 알면 슈뢰딩거 방정식을 통해서 원하는 시점의 상태함수를 알 수 있다
    • Q3-7. 사건을 야기시킬 가능성, 또는 확률이 아니라 성향이라고 한 것은 상태함수가 복소수이기 때문?
  • Q4. 양자역학의 ‘측정’ 문제 – 두 가지 변화의 원리, 그리고 변별체의 역할
    • Q4-1. 양자역학에서는 측정을 해서 상태를 곧바로 알 수  없는건가?
    • Q4-2. 겹실틈(이중 슬릿) 실험 해석 – 변별체와 사건야기 성향
    • Q4-3. 사건과 위치 측정은 어떤 관계? 
    • Q4-4. 고전역학과 양자역학의 변화의 원리 비교?
      • 대상의 특성?
      • 변화의 원리?
      • 측정의 문제(변별체의 역할)?
        • 상태 전환 : 측정하는 순간 상태가 바뀐다
      • 양자역학에서는 상태가 바뀌는 방법이 두 가지
      • 심학 제4도 – 두 가지 변화의 원리
      • 사건과 빈-사건 모두 상태 전환을 일으킨다
      • 빈-사건(null-event)의 중요성
    • Q4-5. 측정의 개념?
      • 측정은 변별체에 흔적이 남거나 안 남거나 하는 것에 관계될 뿐
      • 사람이 보는가 안 보는가에 따라서 상태가 달라진다는 것은 잘못된 이해
    • Q4-6. 변별체, 존재론적인 영역과 인식론적인 영역을 잇는 다리?
      • 변별체, 존재론적인 존재이면서 우리에겐 인식론의 출발점
      • 우리는 변별체에서부터만 볼 수 있다
      • 변별체는 존재론적인 역할과 인식론적인 역할, 두 가지 역할을 한다
    • Q4-7. 슈뢰딩거의 고양이 문제?
      • 변별체, 대상과 관계해 사건이 일어날 수 있는 모든 것
      • 변별체는 무수히 많고 사건과 빈-사건은 끊임없이 계속 일어난다
    • Q4-8. 변별체로 가득찬 세계에서의 미래 예측?
      • 통계역학…
      • 주변에 먼지가 많으면 고전역학적으로 움직인다

2. 장회익의 자연철학 이야기 5-4

[대담 영상] 장회익의 자연철학 이야기 5-4 : 공간개념의 변화와 양자역학의 새 공리 체계

“장회익의 자연철학 이야기” 5-4편에서는 ⟪장회익의 자연철학 강의⟫ 중 ‘제4장 소를 얻다: 양자역학’의 내용 정리 부분을 놓고 이야기를 나눕니다. 5-4편에서는 주로 장회익 선생님이 양자역학에 대해 새롭게 밝혀내거나 정리한 부분, 즉 서울해석의 주요 내용에 대해 다루었습니다. 구체적으로는 겹실틈(이중 슬릿) 실험 이해의 연장선에서 ‘상호작용-결여’ 측정 실험의 이해 문제를 다루고, 양자역학을 통해서 우리 바탕관념에 해당하는 공간개념이 어떻게 변화하였는지를 이야기합니다. 그리고 양자역학의 새 공리 체계에 대해 이야기 나눕니다. 이 편에서 다룬 주제들은 아래와 같은 것들입니다.

  • Q5. ‘상호작용-결여’ 측정?
    • Q5-1. ’상호작용-결여’ 측정의 해석?
    • Q5-2. 변별체가 일으키는 상태 전환이 두 번째 변화의 원리?
      • 사건을 일으켰느냐 안 일으켰느냐에 따라서 성향이 달라진다
  • Q6. 공간개념의 변화?
    • Q6-1. 푸리에 변환?
    • Q6-2. 맞공간?
    • Q6-3. 양자역학의 기본 개념 두 가지?
      • 시-공간과 운동량-에너지 공간이 복합 4차원을 이룬다
      • 존재물은 위치나 운동량을 ‘점유’하는 것이 아니라 그러한 것에 해당하는 사건을 일으킬 ‘성향’을 가진다
    • Q6-4. 이제 위치와 운동량은 상태가 아니라 상태함수의 해석 결과가 되나?
  • Q7. 양자역학의 새 공리 체계?
    • Q7-1. 양자역학의 새 공리 체계와 하이젠베르크 불확정성 원리

상대성이론에 이어 양자역학도 뭔가 알게 된 것 같은 느낌이 들지 않으세요? 양자역학 이해 못할 것도 아닌 것 같아요. 장회익 선생님과 함께 공부하면요. 영상 재미있게 보시고 유튜브 페이지로 오셔서 좋아요와 구독을 해주세요~.

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녹색아카데미 중사 최우석


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– 녹색아카데미