고양이 실험 통해 양자역학 원리를 설명한 슈뢰딩거 [인포그래픽_세계인물편]

[시선뉴스 이 호/ 디자인 이연선]

▶ 에르빈 슈뢰딩거 (Erwin Schrödinger)
▶ 출생-사망 / 1887년 8월 12일 - 1961년 1월 4일
▶ 출생 / 오스트리아
▶ 활동분야 / 물리학
▶ 주요작품 / 슈뢰딩거 방정식, 슈뢰딩거의 고양이

슈뢰딩거 방정식으로 노벨 물리학상을 수상하고 슈뢰딩거의 고양이라는 유명한 사고 실험을 제안한 양자역학에 지대한 기여를 한 오스트리아 물리학자.

-과학과 함께 살아왔던 슈뢰딩거
에르빈 슈뢰딩거는 1887년 8월 12일 오스트리아-헝가리 제국의 수도 빈에서 태어났다. 그의 아버지는 방수천 제조 공장을 소유하였고 식물학에 깊은 관심을 가졌으며, 그의 외할아버지는 빈 공과대학의 화공학과 교수였다. 과학에 큰 관심을 가지고 있는 집안의 분위기는 그를 자연스럽게 과학에 관심을 갖게 만들었다.

슈뢰딩거는 개인교습을 통해 1898년 왕립 학술 김나지움에 합격하였고 1906년에 우수한 성적으로 졸업하여 오스트리아-헝가리 제국의 어떤 대학에도 진학할 수 있는 자격을 갖춰 빈 대학교 물리학부에 입학하였고 1910년, 불과 4년 만에 물리학과 박사 학위를 취득하는데 성공하였다.

-양자역학 역사의 전환점, 노벨 물리학상을 수상하다
1933년 나치가 독일에 집권하게 되자 슈뢰딩거는 영국으로 망명하였다. 슈뢰딩거는 원자 구조론, 통계 역학, 상대성 이론 등, 여러 방면에 걸쳐 이론 물리학적 연구 업적이 있는데 그 중 드 브로이의 전자의 파동 이론을 발전시켜 슈뢰딩거 방정식을 수립한 것이 양자역학 역사에 있어서 큰 발전을 이루는 전환점이 되었다. 슈뢰딩거는 이 업적으로 1933년 노벨 물리학상을 수상하게 된다.

-슈뢰딩거의 고양이 실험
1935년 슈뢰딩거는 ‘슈뢰딩거의 고양이(Schrödingers Katze)’라는 양자역학의 불완전함을 보이기 위해서 고안한 사고 실험을 제안한다. 이 실험은 막스 보른이 자신이 만든 파동방정식의 해(파동함수)가 확률을 뜻한다고 주장하자 물리학에 불확정성이 도입된 것에 대해 반발해 고안된 사고실험이다.

이 실험이 유명해진 이유는 양자역학의 특징을 설명하는 대표적이 예시가 되었기 때문이다. 양자역학에 의하면 미시적인 세계에서 일어나는 사건은 그 사건이 관측되기 전까지는 확률적으로밖에 계산할 수가 없으며 가능한 서로 다른 상태가 공존하고 있다고 말한다. 슈뢰딩거의 고양이 실험은 외부와 차단된 상자 안에서 2분의 1의 확률로 상자 안의 고양이가 죽는다면 1시간 후 상자 속의 고양이의 생존여부는 어떻게 될 것인지 말하라는 실험이다.

슈뢰딩거가 제안한 이 사고 실험은 우연적으로 일어나는 미시적인 사건이 거시적 세계에 영향을 미칠 때 어떻게 되는가를 보여주는 것으로, 정확한 대답을 할 수 없기에 하나의 패러독스(역설)로 받아들여진다.

-빈 대학교의 명예 교수, 슈뢰딩거
1936년에 슈뢰딩거는 오스트리아로 귀국하여 그라츠 대학교 교수가 되었으나 나치 독일이 오스트리아를 병합하자 1938년 로마로 다시 망명길을 떠나게 된다. 그는 1939년에 제2차 세계대전이 일어나자 아일랜드로 가 더블린 고등연구소의 이론 물리학 부장을 역임하였고 1956년 은퇴 후 조국에 돌아와 빈 대학교 명예 교수가 되었다. 그러나 건강이 악화되어 1년 후 교수직을 그만 두었고 1961년 1월 4일 빈에서 사망하였다.

자신의 이름을 딴 양자역학 방정식과 실험으로 양자역학 발전에 지대한 공헌을 한 슈뢰딩거. 그의 천재적이고 창조적인 모습은 후배 과학자들에게 여전히 깊은 귀감이 되고 있다.