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살아 있는 동시에 죽어 있는 고양이
고양이 한 마리가 살아 있는 동시에 죽어 있을 수 있을까요? 1935년 오스트리아 과학자 에르빈 슈뢰딩거의 사고 실험에서는 가능합니다. 상자 안에 고양이 한 마리가 있는데, 이 고양이가 살아 있을 수도, 죽어 있을 수도 있다고 가정한다면, 양자역학에서는 상자를 열어 확인해 보기 전까지는 고양이의 상태를 '살아 있으면서도 죽어 있다'고 규정한다는 설명입니다.
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불확실성을 이해하는 법
이 이야기는 슈뢰딩거가 알베르트 아인슈타인과 토론하던 중, 양자역학의 개념을 비상식적이고 설득력이 떨어진다고 반박하기 위해 고안한 건데요. 역석절으로 양자역학을 이해하는 출발점으로 꼽히는 대표적인 묘사가 되었습니다. 살아 있는 동시에 죽어 있는 건 불가능하죠. 그런 상태를 인정하는 양자역학은 말이 안 된다는 게 슈뢰딩거의 생각이었습니다. 그러나 사람들은 이 이야기를 통해 양자역학이 말하는 불확실성을 조금이나마 이해하게 된 거죠.
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작고 작은 것들의 세계
원자의 크기는 0.00000001 cm로 엄청나게 작습니다. 그보다 더 작은 입자들도 있죠. 이런 작고 작은 물질들의 세계를 다루는 학문이 양자역학입니다. 작은 입자들을 함께 부르는 이름이 양자(量子, quantum)인데요. 덩어리, 알갱이라는 의미의 양자는 한 곳에 고정되어 있지 않은 유동적인 에너지 덩어리라고 할 수 있어요. 이렇게 작은 것들의 세계에서는 우리가 보고 듣고 느끼는 큰 덩어리의 세계와는 전혀 다른 법칙이 적용됩니다.
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알 수 없다는 것을 아는 것
우주를 구성하는 물질을 부르는 양자의 특징은 여러 가지 가능성을 동시에 잠재하고 있는 '중첩 상태'에 있다는 것인데요. 여러 가능성을 갖고 있기 때문에 그 가능성들이 실제 상태가 될 확률에 대해서만 말할 수 있습니다. '정확히 알 수 없다'는 것을 인정하는 것이 양자역학의 핵심이라고 할 수 있습니다.
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슈퍼 슈퍼 컴퓨터
최근에는 슈퍼컴퓨터의 천만 배 속도로 계산을 해내는 양자컴퓨터의 등장이 주목받았습니다. 기존의 디지털 세계에서 통용되는 0과 1의 두 가지 조합이 아닌 00, 01, 10, 11 조합으로 연산이 이뤄지기 때문에 데이터 처리 속도가 빨라진다는 논리입니다. 다만 대량 생산까지는 시간이 걸릴 것으로 보입니다.
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