이중슬릿 실험을 해보면 다음과 같이 됩니다.
근데, 이중슬릿에서 슬릿을 추가할 수로 경로에 따른 확률파들이 서로 간섭상쇄를 하여 오히려 점점더 결과적으로 간섭무늬는 사라집니다.
위의 그림은 오른쪽 스크린에 도착할 수 있는 경로들을 그린 것입니다.
가능한 경로가 많을 수록 간섭무늬는 점점 더 희미해지고, 마치 그냥 빛이 직진만 하면서 퍼지는 듯한 효과가 뚜렸해집니다.
근데 직진만 할 것 같아도, 가운데서 많이 떨어진 슬릿을 점점 막을 수록 간섭무늬는 다시 뚜렷해집니다.
직진만 할 것 같아도 멀리 떨어진 슬릿이 열려있느냐 닫혀 있느냐에 따라 간섭무늬는 달라집니다.
여기서 특이한 성질에 대한 호기심(느낌)이 왔다면, 다시 이중슬릿으로 넘어가 보죠...
이중슬릿의 논란은 입자가 이쪽으로 가기도 하고 저쪽으로 가기도 한다는 것에서 나옵니다.
이를 더 자세히 보면, 입자는 슬릿을 통과하면서, 스크린에 도착하기 까지 어떤 경로로든 다 갈 수 있습니다.
이것을 부정한다면, 이중슬릿의 결과 자체도 부정하는 것이 됩니다.
다음 그림은 입자가 이중슬릿을 통과하면서 스크린의 가운데 점에 도착할 때까지 갈 수 있는 무한개의 경로중 몇개만 대표적으로 그린 겁니다.
노란색 경로와 빨간색 경로는 편의상 표시했을 뿐 실험에서 실제로 구분한다는 것은 아닙니다. 이처럼 입자는 무수히 많은 경로들을 거쳐서 도착할 수 있습니다.(모든 경로를 다 통과하는건지 아닌지가 논란의 핵심이죠)
이런 사실은 간과한채 이중슬릿의 두 경로만 생각하는 것은 좁은 시야로 양자역학을 해석하려는 것이 아닌가 합니다.
계속 논의해 보죠... 이처럼 무수히 많은 경로가 가능한데.... 문제는 간섭무늬의 패턴, 즉, 상쇄간섭인지, 보강간섭인지는 전적으로 회색 직선 경로만 따집니다.
모순처럼 보이지 않습니까?(물론 모순은 없습니다만, 이중슬릿에만 관심 갖고 있는 좁은 시야가 문제가 있다는 것입니다)
이중 슬릿 통과후 모든 경로가 가능한데 오로지 직선 경로(마치 고전적 입자가 직선 운동을 하듯이)만 생각하고 두 경로의 경로차에 따른 위상차 값만으로 보강-상쇄를 따집니다.
물론, 결과는 맞습니다.
너무 아이러니 하지 않습니까? 모든 노랑색과 빨강색 경로는 마치 없는듯 입자처럼 회색의 직선 경로만 따져서 위상차를 계산해도 실험결과와 일치한다는 것...
이번에는 다른 각도로 실험을 볼까요?
이번에는 이중 슬릿 뒤에다 위치 검출기를 놓습니다. 가운데는 그냥 통과하게 끔 하고요...
푸른색 검출기에 걸리거나 보라색 검출기에 걸리면, 입자가 그곳을 통과하고 스크린에 도착한다는 것을 알 수 있습니다.
자 그럼 간섭무늬는 사라질까요? 아니죠... 두 검출기의 간격은 이중 슬릿의 간격보다 넓기 때문에 간섭무늬의 패턴은 약간 달라질 뿐 오차범위에 둔다면, 거의 변화가 없습니다.
스크린에 간섭무늬를 만드는 것은 분명 여전히 두 슬릿에서 오는 경로차 계산으로도 해도 충분히 일치합니다.
스크린에 가운데 보강간섭 영역에 도착하는 입자와 첫번째 상쇄간섭영역에 도착하는 놈들은 거의 99.999%는 아마도, 검출기에서 포착되지 않은 놈들입니다.
이들 가운데 영역에 도착하는 입자들은 검출기에 포착되지는 않지만 위치는 두 검출기의 간격 범위를 통과했다는 사실을 알 수 있습니다. 또한 두 검출기에 걸리는 빨간색 경로와 노란색 경로를 통과하지 않았다는 것을 알 수 있죠...
과연 이중 슬릿을 지나고 물질파 처럼 퍼져서 날아가는 것일까요?
댓글
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작성자MrPsi 작성시간 04.10.30 이부분.. "이중슬릿에서 슬릿을 추가할 수록 경로에 따른 확률파들이 서로 간섭상쇄를 하여 오히려 점점더 결과적으로 간섭무늬는 사라집니다" 이게 사실(fact)에 기초한 설명입니까? 제가 보기엔 슬릿이 많아지면 회절격자에 의한 회절 또는 간섭 무늬가 나타날 것 같은데...
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작성자MrPsi 작성시간 04.10.30 예를 들면 레이저 포인터로 회절 격자에 비추어 주면 스크린 상에 밝은 점들이 여러개 나타납니다...
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작성자antivirs 작성자 본인 여부 작성자 작성시간 04.10.30 사실에 근거 한 겁니다. 유사하게 회절격자에서 점점 수를 늘려나가면(슬릿에서는 슬릿의 수를 늘리듯이) 간섭무늬들이 촘촘해지면서, 간섭무늬들의 대부분이 모아집니다. 수를 무한대로 극한으로 보내고 간격을 0으로 극한을 보내면, 결국, 자유공간처럼 됩니다. 이것은 간단하게는 파인만의 QED에 소개되어있죠
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작성자antivirs 작성자 본인 여부 작성자 작성시간 04.10.30 그리고 이중슬릿도 밝은 점이 여러개 나타나죠... 제 주장의 요지는 이게 아닙니다. 님이 반박하는 내용은 양자역학 이전에 파동역학에서 충분히 검증된 내용이니 이것은 광학 교재등을 통해서 충분히 알 수 있는 내용입니다.