신이 당신의 모든 생각을 아는 방법을 설명할 수 있는 양자역학의 미스터리

아인슈타인은 이를 ‘원거리에서 일어나는 기묘한 작용’이라고 불렀지만,
그가 조롱했던 이 현상은 신성을 밝혀줄지도 모릅니다.

-다음은 미국 폭스뉴스에 실린 4월 12일 자 기사를 옮긴 것입니다.

물리학자 알베르트 아인슈타인은 1879년 3월 14일 독일 울름에서 태어났다. 그는 1940년에 미국 시민권을 취득했고, 1955년 4월 18일 뉴저지주 프린스턴에서 사망했다.

수천 년 동안, 떨어지는 참새 한 마리 한 마리, 떠오르는 모든 생각, 광활한 우주에서 빛나는 모든 별까지 아는 전지전능한 신 이라는 개념은 인간의 상상력을 사로잡아 왔습니다. 아무리 전능한 존재라 할지라도 어떻게 모든 곳에서 동시에, 실시간으로, 원자 수준까지 모든 것을 알 수 있을까요?

엄격한 유물론자에게는 이것이 불가능한 일처럼 들릴지 모릅니다. 신비롭지만 완전히 비논리적인 고대 철학과 종교의 유물처럼 말입니다. 그러나 현대 물리학의 깊이를 파헤치다 보면 완전히 심오한 것을 발견하게 됩니다. 바로 신성한 전지전능의 개념은 단순히 그럴듯한 것이 아니라, 그 작동 원리가 시공간의 구조 자체에 내재되어 있다는 것입니다.

이 매우 신비로운 메커니즘을 양자 얽힘이라고 합니다. 양자 얽힘은 1935년 물리학자 알베르트 아인슈타인, 보리스 포돌스키, 네이선 로젠에 의해 처음으로 발견되었고, 1964년 물리학자 존 스튜어트 벨에 의해 이론적으로 검증되었으며, 1972년 물리학자 존 클라우저와 스튜어트 프리드먼에 의해 실험적으로 입증되었습니다.

작동 방식은 다음과 같습니다.

서로 밀접한 관련이 있으면서도 멀리 떨어져 있는 두 물체, 예를 들어 아원자 입자들은 어떻게든 보이지 않지만 긴밀하고 끊어지지 않는 연결을 유지합니다. 한 물체는 지구의 연구실에 있고 다른 물체는 우주 저편, 수십억 광년 떨어진 곳에 있을 수 있지만, 한 물체에 무슨 일이 일어나든 다른 물체는 지연 없이 즉시 그 영향을 받고 느끼게 됩니다.

아인슈타인은 양자 얽힘 현상을 매우 못마땅하게 여겼는데, 이는 그의 특수 상대성 이론의 핵심 원칙, 즉 그 어떤 것도, 심지어 정보조차도 빛의 속도보다 빠르게 이동할 수 없다는 원칙을 위반하기 때문입니다. 그는 멀리 떨어져 있는 두 물체가 무한히 빠른 속도로 통신할 수 있다는 생각을 조롱하며, 이를 독일어로 “유령 같은 원거리 작용 (spukhafte Fernwirkung)”이라고 불렀습니다.

비록 이론적으로나 실험적으로나 결국 그의 주장이 틀렸음이 증명되었지만, 아인슈타인이 양자 얽힘을 ‘기묘한 현상’이라고 표현한 것은 옳았습니다. 오늘날까지도 얽힌 물체 사이를 오가는 순간적인 신호는 우리가 설명할 수 있는 그 어떤 것과도 다릅니다. 그것은 라디오파나 빛 신호와는 완전히 다른 무언가입니다.

실제로, 멀리 떨어져 있는 양자 얽힘 물체들 사이의 연결을 “초자연적”이라고 부르는 것은 타당할 것입니다. 왜냐하면 양자 얽힘은 전지전능한 신에 대한 오랜 믿음을 놀랍도록 과학적으로 설명해 주기 때문입니다.

많은 사람은 신이 인간사와는 동떨어져 우주 망원경으로 자신의 창조물을 내려다보며, 우리의 행동에서 나오는 빛이 하늘에 닿기를 기다리는 존재라는 이미지를 마음속에 품고 있습니다. 그러나 양자 얽힘은 우리에게 완전히 다른 이미지를 제시합니다. 우주와 그 안에 있는 모든 것의 근원인 신은, 우리 존재를 구성하는 원자 하나하나에 이르기까지 모든 창조물과 강력하게 얽혀 있다는 것입니다.

다시 말해, 양자 얽힘의 존재는 하나님의 전지성에 대한 새로운 관점을 제시합니다. 이는 하나님께서 우주를 인식하시는 방식이 관찰을 통해서가 아니라, 친밀하고 즉각적이며 “신비로운” 연결을 통해 얻어진다는 것을 시사합니다.

마치 어떤 물체가 우주 저편에 있는 얽힌 짝에게 일어나는 모든 일을 즉시 알고 느끼는 것처럼, 하나님은 우주 어디에 있든, 그리고 그 너머에 있던 모든 원자에게 일어나는 모든 일을 즉시 알고 느끼십니다. 창조주와 피조물 사이의 깊고 근본적인 연결을 끊을 수 없을 만큼 먼 거리도, 너무나 깊은 어둠도 없습니다.

삶이라는 여정을 함께하는 동반자로서 우리는 과학의 영역과 영성의 영역 사이에 방화벽을 세우고 싶은 유혹에 빠지기 쉽습니다. 전자는 차갑고 객관적인 사실을 다루고, 후자는 맹목적인 믿음을 다룬다는 잘못된 가르침을 받기 때문입니다. 하지만 현실의 보이지 않는 근본적인 구조를 자세히 들여다보면 그 방화벽은 무너져 내립니다.

과학은 신의 위엄을 지우는 것이 아니라 오히려 더욱 밝혀줍니다. 과학은 우리가 보이지 않는 힘으로 가득 차 있고, 깊이 연결되어 있으며, 경외감과 경이로움을 자아내야 할 신비에 의해 지배되는 우주에 살고 있음을 보여줍니다.

그러니 다음에 밤하늘을 올려다볼 때는 우주를 그저 멀리 떨어져 있는 별들의 집합체로만 바라보려는 충동을 억누르시길 바랍니다. 대신, 우주의 진정한 모습, 즉 웅장하고 복잡하게 얽힌 태피스트리를 바라보십시오!

무엇보다도 이것을 생각해 보십시오. 우주 공간을 가로질러 물리적 사물들을 즉각적이고 긴밀하게 연결하는 바로 그 보이지 않는 구조가, 당신을 하나님의 마음과 영에 즉각적이고 긴밀하며 영원히 연결해 주는 구조와도 동일하다는 것입니다.

아인슈타인도 소름 돋게 한 우주의 신비, ‘양자 얽힘’이란?

우리 눈에 보이는 모든 것은 원자로 이루어져 있다. 그 원자를 계속 쪼개다 보면 결국 더 이상 나눌 수 없는 아주 작은 입자에 도달하게 된다. 이것을 양자라고 부른다. 빛을 이루는 가장 작은 입자인 광자, 전기를 흐르게 하는 전자 같은 것들이 모두 양자다. 쉽게 말해 우주를 이루는 가장 작은 단위라고 생각하면 된다.

그런데 이 눈에 보이지 않는 아주 작은 세계에서 우리의 상식을 완전히 뒤엎는 신비로운 현상이 벌어진다. 바로 ‘양자 얽힘(Quantum Entanglement)’이다. ‘앙자 얽힘’은 쉽게 말해 두 개 이상의 입자가 서로 연결되어, 아무리 멀리 떨어져 있어도 한쪽에서 일어난 일이 즉시 다른 쪽에 영향을 미치는 현상이다.

예를 들어 마법으로 엮인 동전 두 개가 있다고 상상해 보자. 동전 하나는 지구에 두고, 다른 하나는 빛의 속도로 100억 년을 가야 하는 우주 저 끝으로 보낸다. 이제 지구에 있는 동전을 던져 ‘앞면’이 나오는 순간, 우주 끝에 있는 동전은 그 즉시 스스로 뒤집혀 ‘뒷면’이 된다. 빛조차 100억 년이 걸리는 엄청난 거리를, 단 0.1초의 지연도 없이 ‘0초’ 만에 동시에 반응하는 것이다.

아인슈타인조차 처음에는 이 현상을 믿지 않았다. 우주에서 빛보다 빠른 것은 없다는 자신의 이론에 어긋났기 때문이다. 그래서 그는 이 현상을 “유령 같은 원거리 작용”이라고 부르며 비웃었다. 하지만 훗날 여러 과학자들의 실험을 통해 ‘양자 얽힘’이 우주에서 실제로 일어나고 있는 과학적 사실임이 증명되었다. 2022년 노벨 물리학상 설명에서도 양자역학은 두 개 이상의 입자가 얽힘 상태에 있을 수 있으며, 한 입자에서 일어나는 일이 멀리 떨어진 다른 입자와 연결되어 나타난다고 설명한다.