SF / 과학 포럼
SF 작품의 가능성은 어떻게 펼쳐질 수 있을까요? 그리고 어떤 상상의 이야기가 가능할까요?
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정보는 빛보다 빠르게 갈 수는 없다고 했지요. 이 말은 분명히 맞습니다. 양자역학에서는 지구에서 측정해서 고유상태를 결정하면 2백만 광년이나 떨어져 있는 안드로메다은하에서도 순식간에 고유상태가 결정된다니 상대성이론에 위배되는 것처럼 보이지요. 그러나 사실은 그렇지 않습니다. 비국소성을 지닌 것은 양자얽힘(quantum entanglement)에 의한 상관관계이지 통신 곧 정보전달이 아닙니다. 이러한 비국소성 상관관계를 이용해서 실제로 정보를 전달할 수는 없습니다. 따라서 상대성이론에 위배되지 않지요.
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비국소성 상관관계??? <= 정확하게 무슨 의미인지...
저도 양자역학을 수박 사진보기 식으로 밖에 모릅니다만, 비국소성 상관관계는 Mass Effect에도 나온거라;
하나로 묶이는 전자가 있다고 합시다. 근데 이 안에는 두가지의 양자가 있습니다. 각각 A, B라고 합시다. A, B의 총합은 0입니다. A가 +가 될때도 있고, -가 될때도 있다고 합시다. 어쨌든 둘의 총합은 항상 0입니다. 이 A,B를 떼어놓습니다.(이게 가능한지는;) 그리고 제가 A를 우주바이러스7님께 드리고 B를 가지고 100만광년 뒤로 날아갑니다. 그리고 제가 B에게 인위적으로 변화를 가합니다. 그러면 100만 광년 떨어져있는 우주바이러스7님의 A에 어머나! 변화가 생깁니다! 시간과 거리에 관계 없이요. 왜냐면 둘의 총합은 항상 0잉어야 하기 때문이죠. 무슨 정언명령 같기도 한데..어쨌든 ME에서 나온 양자통신기의 원리는 이랬습니다.
근데 사실 개념상의 생각이지 가능할지는..21세기 사람인 저는 아직 부정적이네요^^;
정확히 말하면 변화를 주는 것이 아니라 '관측' 하는 것이고, 이 관측에 의해 나머지의 상태가 결정되는 겁니다.
하지만 이는 관측시 상태를 결정할 수가 없기 때문에 통신으로서의 가치가 없죠.
네, 능동적으로 변화를 줘서 반대편에 결과가 나타난다면 그건 SF물에서처럼 통신수단으로 쓸 수 있을 테고 상대성이론을 박살내버리겠죠. 하지만 폭주고양이님 말씀대로 관측하는 순간을 따지는 거고 그래서 상대성이론을 위배하지 않습니다.
양자역학 쉽게 설명해놓은 책들 많으니 어디 도서관 가서 빌려보시면 되겠지만...간단히 이야기하자면 상관관계를 가진 두 입자쌍이 있다고 합니다. 이들의 상태는 +일 수도 있고 -일 수도 있습니다. 그런데 한 입자를 관측했을 때 상태가 +라면 그 순간 다른 입자는 무조건 -가 됩니다. 양팔저울이 한쪽이 올라가면 반대쪽은 반드시 내려가야 하는 것처럼 서로 상관관계를 갖는 건데요, 이 입자쌍간의 거리가 얼마나 멀리 떨어져있건 상관없이 한 입자를 관측했을 때의 결과가 다른 입자에 영향을 주는 것(혹은 그렇게 보이는 것)이죠. 물론 관측하는 순간에야 상태가 결정되고, 반대편 입자를 보고 있는 쪽에서 상대방이 관측을 하고 있는지 아닌지를 입자를 관측하는 것만으로 알 방법은 없기에 이를 통신수단으로 쓸 방법은 어디에도 없습니다. 허나 역설적이게도, 이 입자들간에 어떤 식으로든 초광속으로 정보를 전달할 수단이 있어야지만 이런 결과가 나오지 않겠냐는 거죠. 그럼 입자가 가만히 사람들이 자기 관측하나 안 하나 기다리고 있다가 관측하는 순간 잽싸게 반대편에 신호 보내서 너 이제 상태 바꿔라 한다는 게 말이 되느냐는 이야기로 이어집니다.
그래서 EPR '역설'이라고 합니다. 유명한 '슈뢰딩거의 고양이'가 양자역학을 비판하기 위해서 (관측 자체가 상태에 영향을 끼친다니! 그럼 관측하기 전의 고양이는 '죽은 것도 아니고 산 것도 아니란 상태'라는 거냐?) 나온 것이듯이 EPR 역시 양자 역학에 따르자면 그런 결과가 나와야 하지만 도무지 말이 안 된다는 요지로서 제시된 것입니다. 아인슈타인부터가 "신은 주사위놀이를 하지 않는다"며 양자역학을 싫어했고요. 하지만 양자역학에 따르자면 미시세계에선 우리의 상식이 아주 깔끔하게 박살나버리니 어쩌겠어요.
non-locality라고 나와있군요. EPR쌍 원리를 이해하려면 먼저 양자상태 개념을 이해해야 하는데 좀 길기도 하고, 저 부터가 타인을 납득시킬 만큼의 묘사를 할 정도로 이해하고 있지를 못해서 결론만 말하겠습니다.
비국소성이란 건 한마디로 양자상태란 게 시공간적으로 퍼져있다(중첩되어 있다)는 겁니다.
대상이 위치에너지를 가지고 어떤 장소에 고정되어 있으며 두 개의 존재가 하나의 공간을 동시에 점유할 수 없으며 만사가 인과에 의한다는 뉴턴역학식 사고방식으로는 이해할 수 없는 상태인 거죠.
그렇다고 할 때 두 개의 전자 중 하나가 들뜬 상태가 되면 다른 전자는 (그 위치에 상관없이) 동시에 바닥 상태가 된다는 겁니다. 이건 들뜬 전자가 '나 들떴으니 넌 바닥으로 가라'는 정보를 보내서 이루어지는 게 아니라(=인과 관계가 아니라) '동시에 그냥 되는' 양자상태의 고유 상태(=상관관계)라는 거죠. (뉴턴 식으로 비유하자면 양팔저울의 오르내림은 한 쪽이 오름으로서 반대가 내려가는 인과 관계가 아니라 한 쪽이 그렇게 되고 다른 쪽은 반대가 되는 상태라 보시면 되겠죠.)
그러니까 비국소성 상관관계라는 건 전자의 들뜸과 바닥상태는 인과가 아니라 공간에 구애받지 않는 고유상태의 상관관계라는 겁니다.
(사실 현대 인간의 언어 자체가 인과기술을 위한 거라 이런 개념을 설명하기 위한 자연언어 자체가 전무하다시피 하죠. 가끔 선문답같은 고전 문헌을 근거로 선인들은 양자역학을 이미 알고 있었다는 식의 농담-_-을 진지하게 하는 사람들이 있는 이유가 바로 언어체계(에서 인과되는 사고체계)가 달라서 그렇습니다.)