저도 양자 공부한지가 얼마 안 돼서 자신있는 대답은 못 되지만 각각에 대해 이러한 대답을 할 수 있을 것 같습니다.
먼저 2번이 어떻게 해석될지가 조금 불명확하기는 한데, 만일 스핀이 측정 이전에 정해져있었고 그것을 갈라내는 역할이라고 한다면 2번은 틀리고 1번만 맞는 것이 될 겁니다. 스핀이 이미 정해진 것이라면 불균형한 자기장에 여러 번 통과시킬 때 z-z 순서로 측정한 실험이 z-x-z 순서로 측정한 실험 결과와 다를 수 없으니 말입니다. 다만 2번을 단순히 관측으로 결정된 스핀 자기 모멘트를 실험적으로 확인할 수 있게 이동하는 방향을 갈라놓는 역할이라고 한다면 틀린 말은 아니라고 봐도 될 것 같습니다.
저도 제대로 안다는 자신이 없어서 방금 슈테른-게를라흐에 관해 좀 찾아보니, 파동함수가 자기장에 의해 붕괴하지 않는다는 의견이 믾은 것 같습니다. 저도 이번에 처음 알았는데, z-x-z 순서의 순차적인 슈테른-게를라흐 실험에서도 x방향으로 쪼갠 원자들을 다시 모아 z방향으로 통과시키면 첫 번째 z방향 스핀이 온전히 나온다고 하는 것 같습니다. 그렇다면 자기장이 파동함수를 붕괴시키는게 아닌 것 같기는 합니다... 비슷한 질문에 대한 답변은 전부 스크린에서 파동함수가 붕괴된다고 하네요.
하기는 일체의 상호작용이 양자상태를 결정한다면 조금이라도 퍼텐셜의 그래디언트가 존재하는 곳에서는 중첩 상태가 될 수 없을테니 맞는 것 같기도 합니다.
그렇다면 제 생각에는 해석이 단 하나 나오는 것 같습니다. 각각의 스핀에 대해서 원자가 놓인 퍼텐셜이 결정되고, 각각의 퍼텐셜에 따른 파동함수를 반반의 확률로 가지게 되고, 그러한 원자 전체의 파동함수에 의한 확률분포가 스크린 상에서 나타나게 되는 것으로 볼 수 있을 것 같습니다. 저도 처음에는 가볍게 생각한 질문이었는데 꽤나 생각할 거리가 많은 것 같습니다...
중력이 대체 어떻게? 업스핀이든 다운스핀이든 질량이 똑같아서 똑같이 지구 중심방향으로 끌려가는데? 전기장이 있을 시 그에 대한 스핀과의 correlation이 생기는건 맞음. 물론 옆에 있는 상대속도가 다른 입자들의 전기장과 스핀간의 correlation은 저 실험에선 무시할 수 있을만큼 작겠지
물론 중력장은 업스핀과 다운스핀을 과학자들이 보기 쉽게 분리시키지는 못하겠지. (음의 질량이 아니니까) 근데 내말은 스핀파동함수를 붕괴시킬수는 있지 않느냐는거임. 자기장이 스핀파동함수를 붕괴시킬수 있다는건 전기장도 가능하다는 뜻이고, 전기장이 가능하다는건 중력장도 가능하다는거니까(아니면 혹시 스핀파동함수는 붕괴 못시키고 공간파동함수만 붕괴시키는건가?)
자기장이 파동함수를 분리시킨다... 는 애매한 표현인거 같음.
자기장을 통과한 후 전자의 파동함수는 |psi> = |↑, 위쪽경로> + |↓, 아래쪽경로> 로 나타내질거임. 분리는 맞지만, 붕괴는 아님. 왜냐면 나눠진 전자를 다시 같은 경로로 모아서, 구별할 수 없게 만들면 다시 중첩상태를 만들 수 있을거라서.
붕괴는 최종적으로 디텍터와의 상호작용으로 일어나는 일이겠지.
그리고 번외로, 중력장의 영향을 실험하는 것도 있음. 중성자의 경우, 전기장 등에 의한 영향을 전혀 안받으니깐 중력 퍼텐셜에 의한 효과들을 관찰할 수 있음. 그리고 중력장이 위상에 영향을 주는게 있어서, 다른 중력장을 지난 두 양자의 위상이 서로 달라서, 간섭을 통해 관찰 할 수 있는거지.
파동함수의 붕괴는 관측과정에서 일어나는 것이고 자기장의 역할은 스핀 업과 스핀 다운 상태를 분리시켜 관측으로 구분 가능하도록 prepare 해 주는 것입니다. 굳이 말하면 후자겠죠. 예를 들어 스핀 업과 다운의 중첩 상태에 있는 전자로 실험할 때 자기장은 업 성분과 다운 성분을 서로 다르게 진화시킬 뿐 중첩은 유지되지만, 전자가 스크린에 부딪혀 관측되는 과정에서 중첩이 파괴되는 식입니다.