양자역학의 영원한 떡밥 이중슬릿 실험의 입자 파동 이중성을 설명하는 아이디어가 하나 나왔네요.

전공자 분들은 11분 44초 부터 보시면 됩니다.

https://www.youtube.com/watch?v=b5TQ5HzJ294

내용을 요약하자면

일단 거시세계와 양자역학의 다른점을 비교

거시세계에서 정보가 전달되기 위해서는 반드시 시간이 필요하다. 빛보다 빠르게 정보가 전달될수 없다.

양자의 세계에서는 양자얽힘에 의해 정보가 동시성을 가지면서 전달된다. 즉 정보가 전달되는데 시간이 걸리지 않는다.


거시세계에서 입자가 공간을 이동할 때 반드시 중간과정이 필요하면 시간이 걸린다.

양자의세계에서 원자내의 전자가 이동할 때 중간과정 없이 순간이동의 형식으로 이동하며 이때 동시성을 가지게 된다. 즉 시간이 지체 없이 순간이동의 형식으로 이동한다.

예를 들어 12시 정각에 1궤도에 있던 전자가 사라지면서 2궤도에 나타났다고 했을 때 2궤도에 나타나는 시간도 12시 정각이다. 왜냐하면 12시 정각에 1궤도에서 사라진 전자가 만약 2궤도에 나타날 때 12시 5초 였다면 5초동안 전자가 원자내에서 사라진게 된다. 이는 거시세계의 물리 법칙에서든 양자역학에서든 말이 되지 않다. 즉 동시성을 가지면서 이동한다.



여기에서 거시세계와 양자세계의 차이는 시간의 有無이다. 거시세계에서는 공간을 이동하거나 정보가 전달되기 위해서는 시간이 흘러야 되며 시간이 걸린다. 즉 시간이 있어야 한다.

반면 양자는 정보가 전달되는데 시간이 걸리지 않으며 공간을 이동하는데에도 시간이 걸리지 않는다. 즉 시간이 흐르지 않는다. 시간이 흐르지 않는다는 말은 시간이 없다는 말이다.



양자의 동시성으로 상보성을 설명할 수 있다.

전자가 12시 정각에 a 공간에서 b 공간으로 양자도약을 하였다고 하자.

그렇다면 하나의 전자는 12시 정각에 a와 b에 동시에 존재한 것이 된다. 12시 정각에 a에도 있었고 b에도 있었다.

즉 공간을 이동하는데 시간이 흐르지 않는다면 하나의 입자가 동시간에 여러공간에 존재하는 것이 가능하다. 양자가 시간이 흐르지 않는 상태에서 즉 시간이 멈춘 상태에서 12시 정각에 a 지점에서 b 지점으로 이동하였다고 한다면 이 양자는 12시 정각에 a와 b에 동시에 존재한 것이 되며 a와 b 사이에 있는 모든 공간에 존재했다고 할 수 있다. 또한 12시 정각에 이 전자의 위치를 알 수가 없다. b지점에 있다고 할 수 도 없다. 시간이 흐르지 않는 상황이기 때문에 12시 정각에 b에서 다시 a로 이동할수도 있다. 이때 전자는 a와 b 사이의 공간에 100프로의 확률로 존재하지만 어디에 위치하는지는 확률로만 표현될 것이다. 시간이 없는 상황에서 양자가 존재할 수 있는 공간은 그 물질파의 파장이지 않을까 생각해 본다.



전자가 동 시간에 여러공간에 확률로만 존재한다는 양자역학의 이론이 시간이 흐르지 않는다는 개념으로 설명가능하다.



그런데 거시세계는 시간이 존재한다. 왜냐하면 동시성이 없는 세계이다.

공간을 이동하기 위해서도 시간이 필요하고 정보가 전달되기 위해서도 시간이 필요하다. 그렇기 때문에 하나의 입자가 동시간에 여러공간에 동시에 존재할 수가 없는 것이다. 하나의 입자가 a공간에서 b공간으로 이동할 때 시간이 지체된다. 그렇다는 말은 같은 시간에 a와 b에 존재할수 없다. 동시간에 여러공간에 존재할 수 없다.



즉 동시간에 여러공간에 존재할 수 있는 상태와 (파동)

동시간에 여러공간에 존재할 수 없고 한 공간에만 존재할 수 있는(입자) 상태의 차이는

시간의 유무이다. 시간이 흐르지 않는세계에서는 하나의 입자가

동시간에 여러공간에 존재가능하고

시간이 흐르는 세계에서는 하나의 입자가

동시간에 여러공간에 존재하는 것이 불가능 하다.



그렇다면 거시세계의 시간이 만들어지는 순간은 언제일까?



그 정답은 이미 실험으로 밝혀졌다. 바로 이중슬릿 실험이다.

상호작용을 하지 않을 때에는 동시성을 가지며 구멍2개를 동시에 통과하지만 상호작용을 하는 순간 동시성이 사라지며 하나의 구멍만 통과할 수 있다.



전자의 동시성이 사라질 때가 바로 시간이 탄생하는 순간이다.

동시간에 여러공간에 존재한다는 말은 시간이 없다는 말이다. (파동의 특징)

동시간에 하나의 공간에만 존재한다는 말은 시간이흐른다는 말이다. (입자의 특징)



그렇다면 이중슬릿 실험에서 동시간에 여러공간에 존재하는 중첩된 상태가 없어지는 순간이 언제인가를 보면된다.

그 순간은 실험에 의해 밝혀진 바로는 상호작용에 의한 결어긋남의 순간뿐이다.



즉 상호작용에 의한 결어긋남이 시간이다.



그리고 이 설명이 맞기 위해서는 한가지 조건이 더 필요하다. 바로 시간 또한 양자화 되어 있어 불연속적이어야 한다는 것이다. 시간이 연속적이라고 한다면 시간이 흐르지 않는 상태는 존재할 수 없다. 하지만 불연속적이라면 시간이 없는 상태는 반드시 존재할 수밖에 없다.

연속적이라는 말은 1초와 1초 사이에 무한대로 시간을 쪼갤수 있다는 말이다.

불연속적이라는 말은 1초와 1초 사이를 무한대로 쪼갤 수 없고 최소한의 시간 단위가 존재한다는 말이다. 현재 밝혀진 바로는 시간 또한 불연속적이다.

그렇다는 말은 우리의 세계가 마치 티비 속 동영상과 같다는 것이다. 1초에 60프레임의 동영상이라고 한다면 연속적으로 보이는 화면이지만 사실은 60장의 정지한 사진의 집합체일 뿐이다. 즉 연속적으로 보이는 동영상이 사실은 정지한 사진이 모인 것이다.

시간 또한 불연속적이라면 반드시 티비속 동영상처럼 시간이 흐르지 않는 정지한 상태가 존재할 수밖에 없다.



미시세계에서 시간이 흐르지 않는다는 주장과 시간의 양자화에 의한 불연속성은 양자중력에서 이미 정설로 받아들여지고 있다. (카를로 로벨리: 시간은 흐르지 않는다. )



처음부터 시간이란 존재하지 않는 세계이다. 그렇기 때문에 동시성을 가지게 되는데 상호작용을 하는 순간 우리가 느끼는 시간이 탄생하게 되며 동시성이 사라지게 된다.



우리의 우주는 상호작용을 하는 시간이 흐르는 세계와 상호작용을 하지 않는 시간이 없는 세계가 뒤섞여 존재하는데 시간이 있는 상호작용을 하는 입장에서 시간이 흐르지 않는 세계를 관찰하게 되면 너무나도 이상하게 보일 수밖에 없다. 그것이 바로 양자역학이었다.



우리의 상호작용속에서만이 존재할수 있다. 상호작용없이는 생각도 할수 없으며 실험도 할 수 없고 보고듣고 만질수도 없고 죽을수도 늙을수도 없다.

그렇기 때문에 시간이 존재하며 흐른다고 느낄 수 밖에없었다. 그런상황에서 시간이 존재하지 않는 상호작용을 하지 않는 세계를 관찰하니 양자도약 양자얽힘 입자와 파동의 상보성과 같은 이해할수 없는 현상들이 관찰되었던 것이다.



EPR 역설

아인슈타인은 빛보다 빠른 속도는 존재하지 않기 때문에 빛보다 빨리 정보가 전달될수 없으며 그렇기 때문에 양자 얽힘에 의한 빛보다 빠른 정보전달은 불가능 하다. 그렇기 때문에 양자역학은 불완전한 학문이라고 주장하였다.

여기서 “빛보다 빠른 속도는 존재하지 않는다. ”에 주목해야 된다. 이말은 시간이 존재할때에는 100프로 맞는 말이다. 하지만 속도라는 것은 공간을 시간으로 나눈 것이다. 즉 속도가 존재하기 위해서는 시간이 존재해야 된다. 하지만 양자의 세계에서는 시간이 없다. 시간이 “0” 이다. 즉 공간을 0 으로 나눈 것인데 분모가 0 인 숫자는 존재하지 않는다. 즉 빛보다 빠른 속도는 존재하지 않는다는 말에는 시간이 존재하고 흐른다는 것이 고정관념으로 들어가 있다.

아인슈타인은 “시공은 상대적으로 변한다. ” 시간에 대한 고정관념 자체를 바꾼 천재이지만 “시간이 없다. ” 라는 개념은 고려하지 않았기 때문에 양자역학을 반대했다고 볼수 있다.

양자는 시간이 존재하지 않는 세계이기 때문에 상대성이론과 서로 모순이 되는 것처럼 보일수 있다. 양자역학과 상대성이론이 완전히 합쳐지지 못하고 있는 이유 중에 하나가 바로 이러한 시간의 유무이지 않을까 생각해본다.


논문제목 : decoherence is time



논문이 있는 주소입니다. 리서치게이트에 프리프린트로 올려져 있습니다.

한글 버전

https://www.researchgate.net/publication/356948997_Decoherence_is_time



영문 버전

https://www.researchgate.net/publication/357172354_Decoherence_is_time