철학 논쟁을 실험으로 판결할 수 있을까?

그때 그곳

존 벨의 본업은 제네바 CERN에서 가속기를 설계하는 일이었습니다. 양자역학의 해석 문제는 그의 업무가 아니었고, 당시 학계에서도 진지한 주제로 여겨지지 않았습니다.

계산이 맞으니 뜻은 묻지 말라는 분위기였습니다. 대학원생이 이런 질문을 하면 지도교수가 말리는 시절이었습니다. 벨은 그 분위기를 답답해했고, 1963년부터 이듬해까지 미국에서 보낸 안식년에 이 문제를 붙들었습니다.

왜 이 질문이었나

그는 아인슈타인을 반박하려 한 것이 아닙니다. 오히려 아인슈타인의 요구를 그대로 받아들이는 데서 출발했습니다.

두 가지만 가정합시다.

첫째, 두 입자가 헤어질 때 답을 이미 다 갖고 떠난다. 무엇을 물어보든 대답할 준비가 되어 있다.
둘째, 한쪽에서 무엇을 재든 그것이 다른 쪽에 영향을 주지 않는다.

이 둘을 받아들이면 무슨 일이 생기는가. 벨은 두 검출기의 측정 방향을 여러 각도로 바꿔가며, 두 결과가 얼마나 자주 일치하는지를 따져보았습니다.

그러자 상한이 나왔습니다. 위 두 가정이 참이라면, 여러 각도에서 잰 일치율을 특정한 방식으로 조합한 값이 어떤 숫자를 절대 넘을 수 없습니다.

양자역학의 예측을 같은 방식으로 계산해보았습니다. 어떤 각도에서는 그 숫자를 넘었습니다.

알아낸 것

두 입장이 처음으로 서로 다른 숫자를 내놓았습니다.

30년 동안 두 진영은 똑같은 실험 결과를 예측했기 때문에 가릴 방법이 없었습니다. 그런데 측정 방향을 여러 각도로 바꿔가며 상관관계를 보면, 두 입장이 서로 다른 값을 말합니다. 이제 실험을 하면 됩니다.

벨이 한 일은 답을 찾은 것이 아닙니다. 답을 가릴 수 있는 방법을 만든 것입니다. 철학 논쟁으로 밀려나 있던 물음을 실험실로 되돌려놓았습니다.

논문은 창간한 지 얼마 안 된 저널에 실렸고, 그 저널은 얼마 못 가 문을 닫았습니다. 논문은 몇 년 동안 거의 인용되지 않았습니다.

이 카드에 나온 말

숨은 변수벨 부등식