양자 수준의 입자는 광속보다 빨리 전달될 수 있다
항구에서 파도를 막고 있는 방파제처럼 부식되어 두 개의 틈이 생긴 방파제에 파도가 부딪히면, 파도는 그 틈들을 지나 항구로 빠져나갑니다. 항구의 파도는 두 틈에서 서로 충돌하고 간섭합니다. 이와 같이 빛은 좁은 틈을 통과하면서 만나고 간섭 패턴을 만들기도 합니다.
하나의 광자나 전자가 좁은 면도날 크기나 그보다 작은 틈을 통과할 때 양자 이론의 참으로 신기한 증거가 나타납니다. 하나의 광자가 두 개의 작은 틈이 있는 벽을 지나 각 틈 뒤에 있는 탐지기에 닿으면 하나의 파동이 두 개의 틈 모두를 통과한 것과 같은 패턴이 나타납니다. 이는 논리를 무시하는 것처럼 보입니다. 하나의 실체가 어떻게 동시에 두 곳을 통과할 수 있을까?
양자 이론은 하나의 광자, 혹은 양자 수준의 어떤 것이든 A에서 B를 지나는 모든 가능한 통로를 취함을 암시합니다. 이 광자는 우리가 측정하거나 관측하지 않는 한 파동처럼 작용합니다. 그러나 우리가 관측하려고 하면 이내 눈에서건 장비에서건 그 파동은 사라지고, 광자 입자는 두 틈 중 하나 뒤에는 나타나지만 다른 하나의 뒤에는 나타나지 않습니다. 이는 마치 미스터리를 풀려고 하면 이내 자연이 그 파동을 한쪽으로 사라지게 만드는 것과도 같습니다.
이런 현상을 설명할 수 있을까? 일부 사람들은 견고한 세계에서 그것들은 역설에 지나지 않는다고 합니다. 그러나 모든 것이 공간이고 에너지라면 왜 에너지가 공간을 채우지 못하고 A와 B 사이의 모든 가능한 통로를 취하는 것처럼 보이는가? 과학자들은 공간에 있는 에너지를 설명하기 위해 광자와 전자 같은 ‘물질’과 ‘입자’의 은유를 만들었습니다. 그러나 은유는 실재가 아닙니다. 물리학자 스티븐 호킹 또한 입자의 존재에 의문을 가졌습니다. “입자의 위치와 속도는 없고 파동만이 있을 것이다. 우리는 단지 우리가 미리 생각한 것에 그 파동을 끼워맞추려 할 뿐이다.”
파동이 A에서 B를 지나기 때문에 입자는 가능한 통로 모두를 취할 수 없다는 선입견은 세계가 당구공처럼 견고한 물질로 구성되어 있다는 패러다임에 기초한 것에 불과합니다. 실재 견고한 입자란 없고 오직 공간을 채우는 에너지 파동만 있을 뿐입니다.
양자 세계는 80년 동안 과학에서 가장 탁월한 사고들을 혼란에 빠뜨렸습니다. 이 현상에 대한 합의된 설명이란 없습니다. 그리고 아인슈타인이 “유령 같은spooky”이라고 부른 것은 양자 세계에 대한 또 다른 관점입니다.
양자 수준의 입자는 순식간에, 광속보다 빨리 전달될 수 있습니다. 비국지성nonlocality이라 불리는 이런 효과는 아주 먼 거리에 있는 입자를 이용해 증명된 적이 있습니다. 양자 수준의 입자는 개연성 상태로 존재하며, 모든 상태가 가능합니다. 그러나 그것들이 상호 작용을 할 때는 각기 다른 양자의 상태를 알고 거리와 상관없이 순식간에 그 속성들과 짝을 이룹니다.