대부분의 물리학 자와 마찬가지로, 나는 많은 양자 역학을 무시하는 데 많은 노력을 기울였습니다. 나는 대학원에서 이론을 배웠고 흥미로운 문제가 필요할 때 여기저기서 역학을 적용했습니다. 그리고 그것은 그 문제입니다.
.두려운 명성에도 불구하고, 양자 이론의 수학은 실제로 다소 간단합니다. INS 및 아웃에 익숙해지면 일반 상대성 이론보다 양자 역학에서 다양한 문제를 해결하는 것이 간단합니다. 그리고 그 계산의 용이성과 이론을 휘두르는 것과 관련된 자신감은 표면 아래에 숨어있는 더 깊은 문제의 대부분을 일으킨다.
.양자 역학이 의미가 없다는 사실과 같은 더 깊은 문제. 예, 그것은 가장 성공적인 것 중 하나입니다 ( 모든 과학에서 가장 성공적인 이론. 그렇습니다. 전형적인 고등학교 교육은 내면의 작업을 소개하는 데 필요한 모든 수학적 도구를 제공합니다. 그리고 네, 한 세기가 넘는 시간 동안 우리는 아 원자 우주의 대안 이론을 제시하지 못했습니다. 그것들은 모두 진정한 진술이지만 아직 : 양자 역학은 의미가 없습니다 .
양자 역학이 아 원자 세계에 대한 진술은 거시적 세계에 대한 우리의 자연 직관에 직면하여 날아갑니다. 내가 당신에게 공을 던지면, 당신은 그것이 단일 경로 만 가져갈 것이라는 것을 알고 있기 때문에 그것을 잡는 데 상당한 샷을 가지고 있습니다. 우리가 저녁 식사 계획을 세우면 Andromeda Galaxy가 지금하고있는 일에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 누군가가 당신의 출입구를 통과하는 것을 보면, 당신은 그들이 당신의 출입구를 통과한다는 확신을 가지고 말할 수 있습니다.
그러나 우리가 아 원자 세계를 조사 할 때이 모든 합리적인 진술은 분류됩니다. 입자는 한 번에 여러 상태에 존재할 수 있습니다. 그들은 한 번에 여러 경로를 여행 할 수 있습니다. 입자는 갑자기 예상치 못한 곳에 나타날 수 있습니다. 입자는 분리의 거리에 관계없이 얽힘으로 알려진 팬텀과 같은 연결을 유지할 수 있습니다. 우리는 실험 결과에 대한 자신감있는 예측을 할 수 없지만 대신 퍼지 확률에만 의존해야합니다. 우리가 알 수있는 것에 대한 기본 제한이 있습니다.
학교에서 양자 이상의 정도를 처음 배웠을 때, 세상이 어떻게 작동하는지에 대한 기대와 함께 뇌가 부러졌습니다. 나의 첫 번째 반응은 아 원자 세계의 풍부함과 복잡성에 대한 놀라움과 경이였습니다. 그리고… 비탄. 착란. 고통. 내가 헛된 경이로움에서 이해를 고려하기 위해 헛된 감정의 폭풍이 나에게 부어졌다.
현대 물리학 및 양자 역학에 관한 저의 학부 및 대학원 과정이 저에게 이러한 기본 진술을 가르쳐주는 동안 그 진술이 수반하는 깊은 철학적 문제에 대해 상당한 정도로 토론하십시오. 제 경우에는 이런 종류의 계산서가 10 년이 지난 후에도 오지 않았습니다. 양자 이론의 철학적 측면에 어려움을 겪었을 때, 몇 년이 지난 후 몇 년 후, 나는 이론 자체의 역사적 발전에서 나의 투쟁이 반영되어 있다는 것을 놀라게했다.
양자 역학은 혼란스럽고 비 직관적이며 겉보기에는 무의미합니다. 내가 여행을 통해 찾은 것은이 혼란과 무의미 함이 버그가 아니라 기능이며 일상 생활을 볼 수있는 새로운 방법을 만듭니다. 양자 역학을 해석하는 대신 궁극적으로 우리는 그것을 제출해야 할 것입니다. 양자 역학은 우리 자신의 삶을 해석하게합니다.
그러나 이것에 도달하기 위해서는 다소 정통적이지만 궁극적으로 해방 된 VantagePoint에 도달하기 위해, 나는“Quantum Grief”라고 부르는 것의 4 단계를 여행해야했습니다.
.1 단계 :혼란
아 원자 영역의 숨겨진 비밀에 대한 학부생으로서 내가 만난 첫 번째 미스터리는 파동 입자 이원성이라는 현실의 기괴한 특징이었습니다. Classical Physics (양자 역학의 발명 이전에 세계의 물리적 견해)에 의해 묘사 된 거시적 세계에는 파도와 입자의 두 가지 종류가 있습니다. 입자는 일반적으로 작고 공간이 잘 국한되어 있으며 정의되고 측정 가능한 위치가 있습니다. 원한다면 입자를 가리킬 수 있으며 모두가 That 을 고르고 있다는 것을 알게 될 것입니다. 입자가 아니라 다른 입자.
반면에 파도는 공간에 특별한 장소가없는 파도는 단지 ... 저기는 모호합니다. 파도를 가리키는 것이 훨씬 어렵습니다. 파도는 또한 한 곳에서 다른 곳으로 확대하지 않고 대신 복잡한 패턴으로 슬로 러드.
이 세상의 고전적인 견해에서 모든 기본 기관은 하나 또는 다른 기업입니다. 저의 학부 뇌에게 이것은 단순히 의미가있었습니다. 그러나 양자보기에서 모든 객체는 둘 다의 특성을 가지고 있습니다. 단일 물체는 때때로 입자처럼 작용하거나 때로는 파도처럼 작용할 수 있으며, 한 순간에 파괴적인 특성을 가질 수 있습니다 (예 :전자가 장애물에서 흩어질 때 파동처럼 작용할 때)와 입자와 같은 특성을 다른 속성 (전자가 마침내 감지 스크린에 부딪히면 모든 에너지를 입자와 매우 흡수 할 때).
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나는 십대 시절 책에서 이것에 대해 읽었지만 대학에서는 공식적이고 불가능한 환경에서 정면으로 직면해야했습니다. 그리고 그것은 나를 눈을 멀게했습니다. 내가 쓸 수있는 유일한 반응은 간단한 것입니다 : 어떻게?
물질의 물결과 같은 특성은 거시적 규모로 나타나지 않기 때문에 물리학 자들은 20 세기 초에 아 원자 입자와 놀기 시작할 때까지 이것을 알아 차리지 못했습니다.
.초기 양자 선구자들이 처음에 파동 입자 이중성을 발견했을 때의 첫 번째 맛과 마찬가지로 첫 번째 반응은 완전하고 완전히 혼란 스러웠습니다. 정확히 은 입니다 물질의 물결? 우리는 어떻게이 현실의 부인할 수없는 측면을 어떻게 해석해야합니까?
나는 거울에서 내 얼굴을 볼 것입니다. 양자 역학은 내가 본 것이 매우 작지만 매우 실제적인 파동을 가지고 있다고 가르쳐주었습니다. 그러나 물결 특성은 무엇입니까? 내 반성은 나에게 답을 줄 수 없었다.
20 세기 전반에 일하는 Erwin Schrödinger와 같은 물리학 자들은 작은 규모에서 물질이 물결처럼 공간에 걸쳐 번식했다고 주장했다. 그는 우리가 원자를 열고 비트와 조각을 볼 수 있다면 작은 파도가 흔들리는 것을 볼 것이라고 믿었습니다. Schrödinger는이 통찰력을 사용하여 다양한 당연한 실험 결과를 설명하는 데 놀라 울 정도로 성공한 파도 기반 양자 현상 이론을 개발할 것입니다.
.그러나 Schrödinger는 알려지지 않은 양자 땅의 탐험가들 사이에서 혼자가 아니 었습니다. Werner Heisenberg와 같은 다른 물리학 자들은 동시에 일하는 우리는 아 원자 입자가 무엇을하고 있는지에 대한 정신적 그림을 구축하려고 노력하지 말고 대신 실험 결과에 집중해야한다고 주장했다. 그는 양자 문제에 대한 응답을위한 완전히 다른 패러다임을 개발했습니다. 그의 방법은 훨씬 더 어려운 수학을 기반으로했지만 그럼에도 불구하고 똑같이 성공했습니다.
Schrödinger가 Heisenberg의 접근 방식을 말도 안되는 사람으로 스너핑 한 큐 가열 된 논쟁은 세상의 그림을 그릴 수 없다면 물리적 이론이 무엇인지, 하이젠 베르크는 Schrödinger를 때리며 자막 물리학은 우리의 정상적인 고전적 사고가 쓸모 없다고 인간의 인식의 영역을 훨씬 뛰어 넘는다.
.2 단계 :정통
실험 후 실험에 따르면, Schrödinger의 아이디어는 전자와 같은 아 원자의 물체가 파괴적인 특성을 가지고 있었지만 대부분 공간을 통해 확장되지 않았다는 것을 밝혀 냈습니다. 1930 년대에, 실험적 증거와 이론적 도구에 대한 맹공격에 대한 초기 혼란은 결국 일종의 양자 정통으로 나아 갔다.
이것은 대학원에서 시작하여 내 자신의 경험을 반영했습니다. 파동 입자 이원성으로 시작하는 양자 세계의 측면은 상식, 논리 및 세계에 대한 우리의 자연 직관에 직면하여 날아갑니다. 그러나 혼란이 크레센도에 도달했을 때, 그리고 양자 폭풍우에 의해 연약한 인간의 지성이 삼키는 것처럼 보이며, 달콤한 개념적 구원이 온다 : 형식주의 .
양자 역학의 가정과 수학적 틀을 마침내 배웠을 때 느꼈던 구호는 거의 설명 할 수 없습니다. 그것은이 멋진 탈출 해치와 같습니다. 양자 현실의 고르 디안 매듭을 풀려고 노력하는 정신적 짐을 해방시키고, 일을 끝내는 행복한 분야를 통해 자유롭게 춤을 추도록합니다 .
1930 년대에 John von Neumann과 같은 물리학 자들은 양자 역학에 대한 다양한 초기 시도를 취해 응집력 있고 엄격한 전체로 만들었습니다. 마지막으로, 수십 년의 연구 후, 우리는 제한된 설립 가정, 문제를 기록하고 솔루션을 찾기위한 완전한 수학적 언어, 이론과 함께 다루기위한 다양한 흥미로운 응용, 즉 원자 흡수 및 방출의 특성, 화학 및 핵 물리학, 창조 및 조작 기본 요소의 빌딩 및 그 이론을 기반으로 한 확고한 물리적 이론을 가졌습니다. 우리는 아 원자 세계의 물리학을 가졌습니다.
수학이 세상에 대해 말한 내용에 대한 해석은 Schrödinger의 희망에서 벗어나 Heisenberg 캠프에 단단히 떨어졌습니다. 세부 사항에 대해 걱정하지 말고 문제 해결에 집중하십시오. 입자의 파괴적인 특성은 자연의 현존하는 속성보다는 확률을 계산하는 방법 인 수학적 속임수로 강등되었습니다. 얽힘이나“거리에서의 으스스한 행동”과 같은 물질의 파동 자연의 다른 결과는 그것이 수반 한 내용에 대한 더 깊은 논의없이 간단한 사실로 받아 들여졌습니다.
양자 역학은 이상하고 말이되지 않았지만 효과가 있었지만 Dang It.
그리고 그 일에서 나는 안전을 발견했습니다. 나는이 신비한 양자에 대해 걱정할 필요가 없었습니다. , 수학적 조각을 계속 정리할 수있는 한. 흥미로운 응용 프로그램을 찾기 위해 문제를 해결하는 것이 좋았습니다. 물리학 자로서, 나는 생계, 사고, 거시적 생물을 키우는 것이 아니라 양자 역학의 상징과 기계에 대한 본능적 인 이해에 기초한 새로운 종류의 직관을 개발했습니다. 나는 어떤 문제가 이론에 적합한 지, 그리고 어떤 문제가 있었는지, 어떤 문제가 아니 었는지 직관하기 시작했다. 나는 현실 세계에 대한 의미있는 물리적 질문을 폰 노이만 (Von Neumann)의 언어로 캐스팅 할 수 있다는 것을 알았습니다. 놀랍게도 실험에 대해 테스트 할 수있는 결과 (나와 반 친구들이 우리 수업의 실험실 섹션에서 한 것처럼)
.나는 마침내 마침내 을 믿기 시작했다 - 양자 역학을 이해하는 데 확고한 그립.
3 단계 :반란
즉, 그것이 무엇을 의미하는지 너무 열심히 생각하지 않는 한입니다. 양자 형식의 사이렌 노래, 원시 수학은 너무 유혹적이었습니다. 그러나 그것을 너무 멀리 따라 가면 당신은 기만적으로 간단한 단순한 질문의 날카로운 바위에 충돌해야합니다. Quantum Mechanics는 실제로 무엇을 의미합니까?
Schrödinger는 그의 의심을 가지고있었습니다. 아인슈타인도 마찬가지였습니다. 그래서 심지어 Heisenberg와 Bohr, Dirac, von Neumann과 Quantum Theory의 다른 모든 창시자들도 마찬가지였습니다. 차이점은 Schrödinger와 Einstein은 양자 역학이 불완전하다고 믿는 무덤에 갈 것이며, 다른 사람들은 우리의 물리적 이론이 마침내 우리가 정신적으로 이해할 수없는 곳으로 우리를 데려 갔지만 적어도 우리는 실험에 대한 답변을 얻고 검증 할 수있는 곳으로 데려 갔다.
양자 역학의 지배적 인 해석을 코펜하겐 해석이라고합니다. 주제에 대한 독서를 한 적이 있다면 이미 그 주제를 읽었을 것입니다. 양자 이론을 어떻게보아야하는지에 대한 기본 가정이며, 광산을 포함한 전형적인 물리 교육에서 제공되는 기본 치료법입니다. 코펜하겐 해석은 최고 수준에서 작은 물건을 땀을 흘리지 않고 수학에 집중하도록 지시합니다. Matter는 실험 결과에 대한 확률을 매핑하는 Wavelike 속성을 가지고 있습니다. 우리가 관찰을 수행 할 때, 그 파도와 모든 확률이 존재하지 않아서 우리의 장치에서 단일 결과로 대체됩니다. 기본 불확실성 원리 및 비 국한적 얽힘과 같은 측면은 단순히 전체 이론의 측면입니다.
모든 것이 어떻게 작동합니까? 측정시 파도가 존재하지 않는 이유는 무엇입니까? 두 개의 먼 입자가 정보를 교환하지 않고 얽힌 파트너를 어떻게 알 수 있습니까? 우리가 그것을 관찰하지 않을 때 현실의 상태는 무엇입니까? 이것은 코펜하겐 해석이 무시하는 모든 질문입니다. 왜냐하면 그것이 중요하지 않다고 말하기 때문입니다. 중요한 것은 결과, 결과, 결과입니다.
.그래서 나는 평생 학생이라면 결국 코펜하겐 해석과 더 이상 설명하려는 분명한 욕구 부족에 직면해야했습니다. 일부 물리학 자들은 이것으로 괜찮습니다.“닥치고 계산”하고 우리의 멍청한 인간 뇌는 아 원자 수준에서 무슨 일이 일어나고 있는지 상상하거나 상상할 수 없다는 것을 받아들입니다. 그리고 많은 사람들이 그 안에 편안함을 찾는다.
다른 물리학 자들은 이것으로 덜 괜찮습니다. 고맙게도 선택할 수있는 다른 해석이 많이 있습니다. 어떤 사람들은 물질의 파괴적인 특성을 실제 실체로 향상시킵니다. 일부는 의식이 측정 과정에서 중요한 역할을한다고 주장합니다. 어떤 사람들은 모든 것이 변화하는 정보의 환상이라고 말합니다. 더 많은 것입니다. 수십 가지의 잠재적 해석, 모두 양자 이론의 일부를 사실로 선택하고 단순한 수학적 유물이 될 기타 부분을 선택합니다.
코펜하겐 해석의 무례함에 불만족 한 일부 물리학 자에게는 이러한 대안 해석에서 피난처를 찾습니다.
나는하지 않았다. 양자 역학에 대한 해석은 이론의 맨손 수학 위에 합리성 층을 적용함으로써 말도 안되는 말을합니다. 나는 나 자신이 해석에서 구원을 찾으려고 노력했다. 대학원에서 이론 자체를 배우고, 종이에서 종이로, 종이로 다른 종교를 시도하는 신생과 같은 종이로 돌아옵니다.
궁극적으로, 나는 만족스러운 해석을 찾을 수 없었습니다. 고전적인 코펜하겐은 아 원자 과정의 그림을 그리는 것을 거부하기 위해 내 입에 신맛을 남겼습니다. Heisenberg가 우리에게 신용 한 것보다 인류가 더 똑똑하고 영리하다고 생각합니다. 그러나 다른 해석에는 그 자체의 단점이 있습니다. 예를 들어, 파동 자연을 현실화하는 논리를 따르면 평행 한 우주가 끊임없이 존재하는 방식으로 나뉘어집니다. 그리고 그렇게합니다. 모든 해석에 대해, 그것에 대한 몇 가지 매력적인 특징이 있으며, 설명하지 못하는 자체 이론의 일부가 있습니다.
4 단계 :수락
그렇다면 해석이 이해할 수있는 우주에서 살기 위해 더 깊은 갈망을 만족시키는 것처럼 보이지 않았다면 어떻게해야 했습니까? 한 가지 대답은 코펜하겐 해석의 안전으로 되돌아 가서 수학에서 위안을 찾고 아 원자 과정을 시각화하는 꿈을 포기하는 것입니다. 다른 하나는 대안 해석 중 하나에 깊이 파고 들어, 충분한 작업과 영리함으로, 나는 그들의 결점을 극복하고 우주의 일관적이고 일관된 완전한 모델을 구축 할 수 있다고 믿는 것입니다.
.내가 수년간 좌절 한 후에 찾은 또 다른 방법이 있으며, 그것은 이론의 궁극적 인 교훈을 받아들이면서 이상하고 멋진 양자 세계에 완전히 자신을 다루는 것입니다. 우리는 이론에 대한 해석을 강요하기 위해 100 년이 넘는 시간 동안 아무 소용이 없었습니다. 아마도 그것이 우리에게 무언가를 말하려고하는 자연 일 것입니다. 우리에게는 해석이 없습니다.
양자 역학의 실험적으로 검증 된 현실은 실제로 거시적 세계에 대한 우리의 직관에 근거한 고전적인 사고가 우주의 모든 측면을 설명하기에 부적절하다는 것입니다. 그리고 해석을 만들고 해석을 만들려고 노력하는 것은 그것이 바로 코펜하겐 해석에도 불구하고 올바른 것임을 주장합니다. 정확하게는 아 원자 세계가 우리에게 피하기 위해 우리에게 말하려고한다고 생각하는 고전적인 이진의 함정입니다.
.수년간의 냉담과 반감 후에 결국 정착 한 정신 모델은 다음과 같습니다. 양자 세계를 이해하려고 노력하는 대신 양자 세계를 사용하여 우리를 이해해 봅시다. 양자 행동에 대해 생각하는 것은 터무니없는 것처럼 보이지만 그것은 우리가 고전적인 세상에서 살고 숨을 쉬기 때문입니다. 그래서 우리가 일상 생활에서도 완전히 양자에 살려고한다면 어떨까요?
해석에서 나 자신을 풀어 주었을 때, 나는 양자 역학의 근본적인 교훈, 즉 확률, 불확실성, 비 국소성, 얽힘 등을 볼 수있는 자유를 발견하고 그 교훈을 내 삶에 적용합니다.
예를 들어, 나는 미래의 불확실성을 진정으로 받아들이고 구체적인 기대의 부담없이 목표와 비전을 설정하는 삶을 살기 시작할 수있었습니다. 나는 내 행동이 전 세계에 영향을 미쳤다는 것을 인정할 수 있었고, 작은 친절이나 자선 단체조차도 영향을 미쳤다는 것을 인정할 수있었습니다. 나는 내가 원하는만큼 모든 것을 알 수 없다는 것을 받아 들였다. 나는 바이너리에 빠지는 것을 막았다. 이러한 생각을 매일 연습에 계속 넣었을 때, 나는 Schrödinger, Heisenberg와 나머지는 물리학 자와 치료사처럼 작고 덜 들린다는 것을 알았습니다 (실제로, 내가 배운 것은 정신 건강 전문가들에게 새로운 계시는 없었습니다). 이것들은 내 일상 생활을 풍성하고 알리는 유용한 교훈이었습니다. 양자 렌즈를 통해 나는 행복, 만족, 만족, 그리고 내 인류의 더 나은 감각을 발견했습니다.
쉽지 않았지만 여전히 그렇지 않습니다. 나는 여전히 때때로 고전적인 잡아 당김이 해석을 주장하거나 마침내이 양자의 말도 안되는 말의 바닥에 도달한다고 생각합니다. 매일 나는 일어나서 그 유혹에 저항해야하며, 현실 세계 (실제 세계)가 그보다 훨씬 더 풍부하고 활기차고 훌륭하다는 것을 스스로에게 상기시켜줍니다. 
Paul M. Sutter는 Stony Brook University의 Advanced Computational Science Institute의 천체 물리학 연구 교수이며 뉴욕시의 Flatiron Institute의 게스트 연구원입니다. 그는 의 저자입니다 우주에서 당신의 장소 :우리의 크고 지저분한 존재를 이해하십시오.
