1.5. What is measurement?(측정이란 무엇인가?)

오늘의 주제는 '측정이란 무엇인가?'입니다.

양자 역학은 '측정은 어떤 알려지지 않은 것에 대한 것이지 이미 존재하는 현실에 대한 것이 아니다.'라는 명제와는 양립 불가능합니다.

'측정'에 대한 예를 들기 위해서 슈테른 게를라흐 실험,(이하 SG라고도 씀) 에 대해서 알아 보았습니다.

슈테른-게를라흐 실험의 개략도

은 원자를 오븐에서 구워 발사시킴

은 원자의 내부 구조와 이 안에서 받는 힘

자기장 내의 원자는 토크 뿐 아니라 힘도 받는다.

고전적 예측 (좌) 실제 결과(우)

위 슬라이드를 풀어서 설명한 것, 'up' 'down'

이 up과 down을 'up spin' 'down spin'으로 나누어 설명 가능하며, 회전을 시킨 경우 right, left로 state vector를 변환 가능하다는 내용.

이는 polarization에 대한 내용과도 일맥상통함

여기까지가 대략 Sakurai의 설명

이후 Peres

여기서 Maxwell eq와 맞지 않다는 것은 말 그대로 상수가 아니라는 의미

아래 문단은 원자가 자기장 내의 충분히 긴 공간을 진행한다면 homogeneous 한 효과만 남는다는 의미

아까 90도 돌려서 state vector를 바꿨는데 여기선 왜 120도 돌리는가?

에 대한 의문을 가짐

이유는 아래

저 세 상태의 벡터를, 그러니까 고전적인 결과를 모두 더하면 0이 나와야 함(0이 나오도록 만들어 보기 위해서 120도씩 회전시킨 것)

그런데 실제로 그런 일은 측정해 보면 일어나지 않음

-> 고전적 예측은 전혀 맞지 않는다.

그럼 왜 0이 안 나오냐?

1. mu 가 처음부터 정해져 있다는 가정이 잘못되었는가?

2. 세 개의 상태가 동시에 존재할 수 있다는 가정이 잘못되었는가?

1인지 2인지는 모름.

2의 경우 '돌리는 과정에서 시간이 개입하지 않냐?'고 할 수 있으나, 현재 시간에 대한 얘기는 없음.

동시 측정이 불가능한 것이 아니라 '정확히 같은 상태를' 동시에 측정하는 것이 불가능하다는 의미

실험 결과가 Objective 하다는 것의 두 가지 의미

양자에서 처음 측정과 두번째 측정은 다를 수 밖에 없음

왜? 확률적이므로

이처럼 하나의 입자들은 모두 서로 다른 결과를 내놓음

그러나, 집단의 경우 측정 결과의 빈도는 같게 나옴

-> 양자역학 : 개개의 측정 결과들이 objective 하지 않다.

 

위의 Fig1.6은 Statistical 한 것인가? Yes