코펜하겐 해석

에르빈 슈뢰딩거와 베르너 하이젠베르크는 양자론을 위하여 독립적이고 개별적인 수학적 모형들을 1926년 각각 도출해냈다. 슈뢰딩거의 이론은 상대적으로 다소 이해하기 쉬우며, 파동들에 기반하여 설명된다. 폴 디랙은 1928년 상대론적 양자 이론을 발표했다. 이는 오늘날 쓰이는 양자 이론의 수학적 표현과도 거의 차이가 없다. 차이가  있는 부분도 양자 이론의 해석에 관한 것은아니다.

 양자 이론에 대한 주류적 해석은 코펜하겐 해석이다. 베르너 하이젠 베르크는 보어의 이론물리학 연구소에 강사로 재직할 당시인 1927년 초에 그의 불확정성 원리에 대해 발표를 하였다. 처음에 그의 상사였던 보어는 하이젠베르크의 불확정성 원리가 너무 협소한 내용을 담고 있다고 생각했었으며 하이젠베르크가 그의 이론을 증명하기 위해 사용한 감마선 현미경에 대한 사고 실험 부분에서 그의 논문상에 오류가 있다고 지적하였다. 25살의 떠오르는 스타였던 하이젠 베르크는 보어의 견해에 대해 처음부터 강하게 반대했으며, 불확정성 원리에 대한 그의 논문 제출을 포기하라는 보어의 제안을 거절하였다. 보어와 하이젠베르크는 1927년 양자역학의 해석을 수식화하기 위한 수많은 논의를 가졌으며, 이를 현재 '코펜하겐 해석', '코펜하겐 학파' 또는 흔하게 쓰이지 않는 표현이지만 '코펜하겐 통설'이라고 알려져 있다. 이는 막스 본과 볼프강 파울리에 의해 강하게 지지되었다.

 해석에 있어 수많은 공식들이 있지만 이는 일반적으로 다음의 사항들에 기반을 두고 있다.

1. 하이젠베르크의 불확정성 이론

2. 보어의 상보성 이론

3. 파동 함수에 의해 결정되는 확률에 기반한 본의 통계적 해석

이 세가지 개념들로부터 양자론의 물리적 의미를 위한 논리적 해석이 이루어진다. 코펜하겐 해석에 따르면 물리학은 측정 결과들에 의존한다. 이중 슬릿 실험에서 슬릿을 통과하는 전자 한 개를 생각해 보자. 우리는 전자가 스크린 상의 어느 지점에 도달하는지를 한 개의 섬광이 측정되는 것으로부터 정확하게 측정할 수 있다. 코펜하겐 해석은 전자가 기구에서 방출되어(이후 두 슬릿을 통과하고) 스크린에 도달하여 섬광을 방출하기까지의 시간 사이에 어느 위치에 있는지에 대한 논의는 배제한다. 측정 행위 자체는 파동 함수에 의해 허락된 수많은 가능성들 중의 하나를 무작위로 선택한다. 그리고 파동 함수는 최종 결과를 나타내기 위해 순시적으로 바뀐다. 보어는 우리는 양자 세계를 절대 이해할 수도 없으며 파동 함수에 물리적 의미를 부여할 수도 없으므로 자연이 어떤지를 알아내는 것은 물리학의 과제가 아니라고 주장했다. 보어와 하이젠베르크는 물리학에 있어 단지 현실적인 것은 측정도니 결과들이라고 주장하였다.

 수많은 물리학자들은 다양한 이유들을 들어 코펜하겐 해석에 대해 반대했다.(그리고 여전히 몇몇은 현재도 여전히 반대한다) 기본적인 반대 이유 중 하나는 그것의 비결정론적인 특징에 기인한 것이다. 몇몇은 또한 확률 함수를 비확률적 측정들과 연결짓는 모호한 측정 행위에 대해 반대한다. 코펜하겐 해석에 반대한 유명한 물리학자들로는 알버트 아인슈타인, 막스 플랑크, 루이 드브로이, 그리고 에르빈 슈뢰딩거가 있었다. 아인슈타인과 슈뢰딩거는 코펜하겐 해석을 절대로 받아들이지 않았었다. 아인슈타인에게는 확률에 의존해야 하는 점이 특히 받아들여지지 않았으며, 1926년 본에게 '신은 주사위를 던지지 않는다'라고 편지를 보냈다. 그럼에도 불구하고 오늘날의 대다수의 물리학자들은 코펜하겐 해석을 양자역학의 주된 해석으로 받아들이고 있다. 지난 10년간 물리학자들은 확률적 양자 과정의 결과를 결정론적 결과로 전환해 감으로써 양자론적 비결정론적 특성이 줄어들 수 있음을 보이기 위하여 피드백 시스템을 이용하고 있다.

 코펜하겐 해석을 반대하기 위해 수 많은 역설들이 물리학자들에 의해 제안되어왔다. 이러한 것들로는 유명한 슈뢰딩거의 고양이 역설, 아인슈타인-포돌스키-로젠의 역설 그리고 벨의 정리(혹으 부등식) 등이 있다. 공간은 이러한 역설들이 표현되는 것을 허용하지 않는다. 프린스턴대학의 한 대학원생이었던 휴 에버렛 3세는 코펜하겐 관점에 대해서 대안적 해석을 1957년에 발표하였다. 에버렛의 '다세계' 해석에 따르면 평행 우주의 개념이 도입되었다. 이는 그 자체로 기이한 발상이어서 폭넓은 동의를 받을 수 없었으나 코펜하겐 해석에 대한 몇몇 반대 사항들을 극복할 수 있도록 하는 발상이다. 1957년 이래로 다세계 해석에 대한 여러 가지 버전들이 제안되어 오고 있으며, 몇몇 물리학자들의 경우에는 이를 코펜하겐 해석보다 더 선호한다. 그럼에도 불구하고 코펜하겐 해석은 가장 선호되는 해석으로 남아 있다.