퓨어 담마

이중 슬릿 실험 ㅡ 마음과 물질 사이의 상관 관계?

원문: Abhidhamma 섹션의 ‘The Double Slit Experiment – Correlation between Mind and Matter?’ 포스트

이중 슬릿 실험에서 신비함은 없습니다. 실제로는 ‘관찰자 효과’가 없습니다. 입자 궤적은 보미안 이론(Bohmian theory)으로 계산될 수 있습니다.

2018년 3월 13일 개정; 2019년 11월 15일 개정; 2022년 11월 25일 개정

소개

1. 의식을 설명하는 유물론(물질주의)적 접근의 실패가 점점 더 명백해지고 있습니다. 아래 참고 문헌 1, 및 2를 참조하세요.

* 물론, 유물론(물질주의)적 접근은 비활성 물질로 이루어진 뇌에서 일어나는 정신 현상을 설명하는 것입니다.

2. 많은 과학자/철학자들은 양자 역학이 구제할 수 있기를 바라고 있습니다(참고문헌 3, 4).

* 그들은 결정론적 뉴턴 역학이 의식을 설명할 수 없다고 해도, 양자 역학은 (그런 명백한 결정론적 특성을 갖고 있지 않기 때문에) 의식을 설명할 수 있다고 말합니다.

양자 역학이 구제?

3. 양자 역학(QM)은 무엇이 일어나고 있는지 직관적으로 알 수 있는 물리학의 다른 분야와는 다릅니다.

* 우리가 현재 양자 역학(QM)으로 하는 것은 ‘블랙 박스(black box)’ 접근 방식이라고 할 수 있습니다. 올바른 방정식을 적용하면 올바른 결과를 얻습니다. 아인슈타인은 이것[블랙박스 접근 방식]을 전혀 좋아하지 않았습니다. 하지만, 실망스럽게도 양자 역학의 부적절성에 대한 그의 모든 예측은 실현되지 않았고, 양자 역학의 예측은 놀라울 정도로 정확했습니다.

4. 양자 역학으로만 그 결과가 설명될 수 있는 그 실험들은 비결정론적인 것처럼 보입니다.

* 이로 인해 일부 과학자들은 양자 역학과 마음 사이에 비결정론적 관계가 있는지 여부를 조사해야 했습니다. 특히 두 가지 실험이 이 논의들의 전면에 있었습니다. 그 두 가지는 ‘이중 슬릿(double-slit) 실험’과 ‘슈뢰딩거의 고양이(Schrödinger’s cat) 실험’입니다.

5. 이 에세이는 양자 역학과 마음 사이의 이 가정(전제)된 관계[비결정론적 관계]에 대해 두 가지 핵심적인 가정(전제)을 제안합니다.

1) 양자 역학과 마음이 그 자체로 비결정론적이라 할지라도, 그들 사이에 명백한 연관성이 있다고 믿을 특별한 이유는 없습니다.
2) 하이젠베르크의 불확정성 원리(uncertainty principle)에 의해 묘사된 비결정성 외에 양자 역학에는 실제로 ‘비결정론적’인 것은 없습니다. 그것은 단지 주어진 측정의 정확성에 관한 것입니다.

양자역학은 본질적으로 정신물리학적이지 않다

6. 먼저 (1)을 살펴 봅시다. 헨리 스탭(Henry Stapp)은 양자 이론이 궁극적으로 의식을 설명할 것이라고 주장하는 선도적인 물리학자입니다. 그의 책 ‘Mindful Universe’ (p.2)에서, 그는 다음과 같이 말합니다. “... 양자 이론 자체는 그 창시자들에 의해 고안되었고 실제의 과학 실천에서 사용된 것으로서 본질적으로 정신물리학적이며, 그것은 궁극적으로 우리의 경험 구조에 대한 이론이며 고전 물리학의 법칙들의 중요한 수학적 일반화 위에 세워졌다.”

* 필자의 주된 요점은 양자 이론은 정신물리학적이 아니라는 것입니다. 양자 역학에서 ‘주관성(subjectivity)’을 받아들일(수용할) 방법은 없습니다. 양자 역학 이론에서 어디에 ‘마음 연결’이 있습니까?
* 다른 사람들은 의식이 뇌의 양자 효과에서 일어나는 것으로 설명하려는 이론을 연구합니다. 예를 들어, 수잔 블랙모어(Susan Blackmore)의 ‘Conversations on Consciousness’(2006년판)을 참조하세요. 아무도 이 이론들이 ‘정신물리학적’으로 ‘정신적’과 ‘물질(물리)적’ 사이에 어떻게 연관이 있는지를 명확히 하지 못했습니다.

양자역학에서 ‘관찰자 효과’

7. 양자 역학에서 ‘관찰자 효과(observer effect)’에 대한 주요 실연(실증)이 된 한 실험인 ‘이중 슬릿(double-slit) 실험’을 검토해 보겠습니다. 다음은 이중 슬릿 실험의 ‘패러독스(역설, paradox)’를 설명하기 위한 Dr Quantum의 짧은 비디오입니다.

https://youtu.be/e_hGZVZds20

8. 이 실험의 두 가지 주요 요점은 다음과 같습니다.

1) 두 슬릿이 모두 열려 있을 때 입자들은 파동처럼 거동하고,
2) 이 ‘파동 특성’은 입자의 경로가 ‘관찰’되거나 모니터링될 때 사라집니다.

양자역학의 보미안 이론

9. 고 데이비드 봄(The late David Bohm)이 개발한 보미안 이론(Bohmian theory), 즉 파일럿 파동 이론(Pilot Wave theory)이라고 하는 양자역학(QM) 버전이 있습니다. 그것은 ‘파일럿파(pilot wave)’가 전파되는 것을 추적하기 위해 슈뢰딩거 방정식(Schrodinger’s equation)을 사용합니다. 그 이론은 명확하게 비국소적(nonlocal)입니다. 즉, [그 이론에는] 양자 얽힘(quantum)이 내포/내장되어 있습니다.

* 이 이론으로, 각 파동 방정식 솔루션(solution, 해)은 입자의 결정론적 경로(DETERMINISTIC path)를 설명하고, 통계적 평균은 실험 및 표준 QM(양자 역학) 계산의 결과와 일치합니다.
* 실제 궤적은 ‘마인드 효과(mind effect)’ 때문이 아니라 관찰이 입자 궤적 자체를 방해할 수 있기 때문에 측정하기 더 어려웠습니다. 최근 실험은 궤적(궤도)를 크게 방해하지 않으면서 시스템을 ‘약하게’ 측정하기 위해 수행되었습니다. 그 실험 결과들은 보미안 이론(Bohmian theory)의 예측과 일치합니다(참고문헌 5).

따라서 이 ‘양자 역학(QM) 실험들’에서 보미안 역학이 하는 역할은 열역학에서 통계 역학이 하는 역할과 같습니다.

* 다음은 보미안 이론(Bohmian theory)을 사용하여 계산된, 이중 슬릿 실험에 대한 개별 궤적을 보여주는 매우 짧은 비디오입니다. ‘신비한’ 것은 없습니다. 각 입자는 명확한 궤적을 가지고 있습니다. ‘관찰자 효과(observer effect)’가 없습니다.

https://youtu.be/CAwEPLWe7jM

* 개별 입자의 경로를 관찰하고자 할 때, 계(시스템)의 일관성(coherence), 즉 파일럿파(pilot wave)가 흩뜨러지고 간섭 패턴(interference pattern)이 사라집니다. 따라서 ‘주관성’이 개입된다는 ‘관찰자 효과’는 없습니다.

‘슈뢰딩거의 고양이’ 사고(생각) 실험

10. 많은 논의의 대상이 된 또 다른 유명한 실험은 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 사고(생각) 실험입니다. 거슬러 올라가, 1935년에 슈뢰딩거(Schrödinger)가 제안한 이 실험은 닫힌/밀폐된 챔버에 있는 고양이를 포함합니다.

* 주어진 기간 내에 붕괴가 진행되면, 챔버 내에 있는 방사성 샘플이 망치를 해제시켜 ‘독성 가스가 든 유리병’을 깨뜨려 고양이를 죽입니다. 파동 특성이 사라지기 위해서 의식적 관찰이 필요하다면, 상자를 열 때까지 고양이의 운명을 알 수 없습니다. 불행하게도, ‘의식에 기반한 해석’과 ‘의식이 없는 것에 기반한 해석’의 양자 측정(quantum measurement) 모두가 상자 밖의 관찰자에게는 구별되지(분간되지) 않습니다.
* 2006년에, 이 실험을 시뮬레이션하기 위한 실제 실험이 진행되었습니다. [그 실제 실험 결과는] "...측정에 대한 의식적인 관찰보다는, 측정만으로도 충분하다"고 보고되었습니다. 참고 문헌 6을 참조하세요.

실제 ‘관찰자 효과’는 없다

11. 따라서 이중 슬릿(double-slit) 실험이나 슈뢰딩거의 고양이(Schrödinger cat) 실험에서는 실제 ‘관찰자 효과’가 없습니다.

* 이중 슬릿 실험에서, ‘관찰자’는 교란이 충분히 강하다면 시스템의 일관성을 교란할(흩뜨릴) 수 있습니다. ‘관찰자’가 사람인지 기계 장치인지(대부분의 경우 사람이 아님)는 중요하지 않습니다. 우리는 항상 동일한 결과를 얻습니다. 이것은 실제 주관적인 상황과 대조적입니다. 예를 들어, 주식 시장에서는 수백만 명의 사람들이 복잡한 주관적인 결정을 내립니다.
* 그렇다면, 마음이 실험 결과에 영향을 미치는 의미에서, ‘객관성’ 또는 ‘의도’는 어디에서 오는 것일까요? ‘모니터링 의도’는 실제로 중요한 주관적 결정이 아니며, 단순히 ‘예’ 또는 ‘아니요’라는 간단한 결정일 뿐입니다.

12. 따라서 보미안 역학이나 슈뢰딩거의 고양이 실험 이전에도 그 실험들에서 ‘주관성’에 대한 증거가 없었음이 분명합니다. 그 두 가지 증거는 그 점을 부인할 수 없게 합니다. 그 실험들의 결과에 정신이 영향을 미친다는 증거는 없습니다.

마음이 물질을 만드는 것이지, 그 반대가 아니다

13. 붓다께서는 마음이 선두에 있다고 말씀하셨습니다. ‘마노-뿝방가마- 담마-..’ 포스트를 참조하세요. 더 깊은(심오한) 아비담마 분석은 ‘물질의 기원 ㅡ 숫닷-타까’ 포스트에서 볼 수 있습니다.

* 마음(정신)이 물질에 영향을 미치고 심지어 물질을 생성하지만, 과학은 아직 그것을 확인할 만큼 충분히 발전하지 못했습니다.

14. 의식을 설명하기 위해서는 과학에 패러다임 변화가 있어야 한다. 물질에 기초한 모든 이론과, 정신 현상을 부산물로 취급하려는 시도는 성공하지 못할 것입니다. 마음이 더 근본적인 실체이며, 물질보다 우선합니다.

* 일부 철학자들은 이 실제(현실)을 감지하기 시작했습니다. 철학자 토머스 네이글(Thomas Nagel)은 붓다 담마에 대해 아무것도 모르는 것처럼 보이지만, 그는 다음과 같이 말합니다. “물리학 및 생물학의 큰 발전은 마음을 물질세계에서 배제(제외)함으로써 가능했다….그러나 어느 시점에서는 마음을 포함하는 보다 포괄적인 이해에서 새로운 출발을 해야 할 필요가 있을 것이다”(참고 문헌 1, p.8 참조). 그리고 p. 15에서, “…그 가능성은 물질주의(유물론)와는 매우 다른 자연 질서에 대한 설득력 있는 개념을 열어준다. 즉, 마음을 물리 법칙의 부수 효과(결과)가 아니라 중심으로 삼는 것이다.”라고 말합니다.

의식과 양자역학

2018년 3월 13일: 양자 역학에 대한 새로운 해석을 제시하는 ‘양자역학과 담마(Quantum Mechanics and Dhamma)’라는 새로운 섹션을 시작했으며, 양자 이론과 의식 사이의 연결이 왜 가능하지 않은지에 대해 논의합니다.

참고 문헌

1) 토머스 네이글(Thomas Nagel)의 ‘Mind and Cosmos’ (2012년).
2) 콜린 멕긴(Colin McGinn)의 ‘All machine and no ghost- McGinn-2012’, New Statesman p. 40, February 20, 2012. (링크를 클릭하면 PDF 파일이 열림)
3) 헨리 P. 스탭(Henry P. Stapp)의 ‘Mindful Universe’ (2011년).
4) B. Rosenblum과 F. Kuttner의 ‘Quantum Enigma – Physics Encounters Consciousness’ (2006년); 최근의 다른 많은 책들이 있음.
5) S. Kocsis et al.의 ‘Observing the Average Trajectories of Single Photons in a Two-Slit Interferometer’, Science, vol. 332, 1170 (2011년). (링크를 클릭하여 볼 수 있음)
6) R. H. S. Carpenter과 A. J. Anderson의 ‘The Death of Schrodinger’s Cat and of Consciousness-based Quantum Wavefunction Collapse’, Annales de la Fondation Louis de Broglie, vol. 31, 45 (2006년). (링크를 클릭하여 볼 수 있음)

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