NewsPeppermint

약 100년전 탄생한 양자역학은 물리학에서 가장 성공적인 이론인 동시에 가장 이해하기 어려운 이론으로 간주되어 왔습니다. 양자역학에서 입자는 동시에 두 장소에 있을 수 있으며 고양이는 죽은 상태와 살아있는 상태의 혼합된 상태로 존재할 수 있습니다. 비슷한 논란을 겪은 진화론과 우주론은 초기의 저항을 극복하고 오늘날 지식인과 일반인들에게 상식으로 자리잡았지만, 양자역학은 여전히, 그 이론과 우리가 접하는 현실사이의 괴리감에 의해, 첨단 기술 분야에서는 필수적 도구가 되었음에도 불구하고 그 외의 분야에서는 사람들에게 다가가고 있지 못합니다.

양자역학은 입자를 파동함수(wave function)로 표현합니다. 우리가 그 입자의 어떤 물리량의 변화에 관심이 있다면, 우리는 이 변화를 지배하는 물리법칙을 이용해 파동함수의 변화를 계산할 수 있습니다. 그리고 그 결과로 나오는 파동함수는 우리가 관찰하고자 하는 물리량이 발견될 확률과 관계가 있습니다.

문제는 이 파동함수가 과연 실재하는 어떤 존재인가 하는 점입니다. 대표적으로, 초기 양자역학의 발전에 큰 기여를 했던 닐스 보어는 이 파동함수를 단순히 계산을 위한 도구 이상으로 생각하지 않았습니다. 그리고 지난 2001년 일련의 연구자들에 의해 시작된 베이지안 양자역학, QBism 은 양자역학에 확률이론을 접목시킴으로써 보어의 생각에 수학적 근거를 만들어 주며, 양자역학을 보다 이해하기 쉬운 형태로 바꾸려 하고 있습니다.

베이지안 통계학은 확률을 관찰자의 “주관적 믿음”으로 해석하는 약 200년의 역사를 가진 학문입니다. 또한 베이지안 통계학은 관찰자가 새로운 정보를 얻었을 때 자신의 주관적 믿음을 어떻게 바꾸는지에 대한 수학적 규칙을 가지고 있습니다. QBism 의 지지자들은 파동함수를 관찰자의 주관적 믿음으로 해석하고 베이지안 통계학을 이용할 경우 양자역학의 수수께끼가 풀릴 수 있다고 말합니다.

QBism 을 처음 알린 연구는 2002년 발표된 짧은 논문인 칼톤 케이브, 크리스토퍼 푸흐, 루디거 샤크의 “베이지안 확률로서의 양자확률”입니다. 이들은 모두 양자정보이론을 공부했던 물리학자와 수학자로, 이들의 공동작업은 본질적으로 학제간 성격을 띄고 있었습니다. 최근 크리스토퍼 푸흐는 QBism 이 양자역학에서 확률을 해석하는 유효한 방법임을 보이는 중요한 연구를 다시 발표했습니다. 그는 “보른의 해석규칙(Born rule)”으로 알려진, 양자역학의 파동함수에서 물리적 의미를 가진 확률을 계산해내는 규칙을, 파동함수를 사용하지 않고 확률론의 개념들만을 사용해 유도할 수 있음을 보였습니다.

그러나 QBism 의 비판자들은 기존의 양자역학이 달성했던 “미시적 관점으로부터 복잡하고 거시적인 현상을 설명하는” 이론적 성공을 QBism 이 달성할 수 있을 지에 의문을 가지고 있습니다. 이제 QBism 의 다음 목표는 이 새로운 접근방법으로 양자역학의 표준이론을 만들어내는 것입니다. (Scientific American)

원문 보기