양자역학 직관 실험실 1단계
막는 장치를 하나 더 넣었더니 더 많이 통과합니다
1단계 편광판을 빛 거르는 체라고 생각하면 자연스러운 예상이 하나 나옵니다. 체를 더 대면 통과가 줄어든다. 그게 맞는지 보는 화면입니다.
수직 편광판을 지난 광자만 발사합니다. 마지막 편광판은 수평입니다. 한 발도 통과하지 못하죠. 그 사이에 45도짜리를 하나 끼워 넣고 쏴 보세요.
각도를 바꾸면 새 실험으로 다시 시작합니다.
발사하기 전에 정하세요.
광자마다 편광 값이 이미 정해져 있고 편광판은 그 값을 보고 통과시키거나 막기만 한다는 모델입니다. 이게 맞다면 편광판을 더 넣을 때 통과하는 광자는 줄어들 뿐입니다. 그러니 중간 편광판을 빼고 잰 값이 넘을 수 없는 천장이 됩니다. 회색 점선이 그 값이고 주장이 아니라 직접 잰 수입니다. 빼고 쏘면 관측값이 선에 붙고 넣고 쏘면 넘어갑니다.
편광판은 체가 아닙니다. 통과한 광자는 그 편광판의 축 방향으로 상태가 바뀝니다. 실험대에서 광자의 짧은 막대가 편광판을 지날 때마다 방향을 갈아탑니다.
중간 편광판을 45도에 두고 마지막 편광판을 45도로 맞춰 보세요. 절반이 통과합니다. 이번엔 마지막을 135도로 돌려 보세요. 한 발도 통과하지 못합니다. 45도 광자에게 135도는 정확히 90도 차이라서입니다.
처음에 발사한 것은 수직 광자였습니다. 수직 광자라면 135도 편광판을 절반은 지나가야 합니다. 그런데 한 발도 못 지나갑니다. 중간 편광판을 지나면서 정말로 45도 광자가 되었다는 뜻입니다.
고전 파동 이론은 여기서 틀리지 않습니다. 말뤼스 법칙 cos²θ는 고전 전자기학에서 그대로 나오고 3장 구성의 25%도 정확히 맞힙니다. 다만 광자 한 발이 통과할지 막힐지가 매번 무작위라는 것, 그건 말하지 못합니다. 국소 숨은변수를 통째로 걷어내려면 벨 부등식이 필요하고 그건 5단계 몫입니다.
근거 문서는 references/physics-notes.md 1단계 절이다.