최근에 앤 드루얀의 '코스모스'를 읽었습니다. 기독교의 하나님을 인정하지 않는 것 같은 앤 드루얀이 놀랍게도 '우주에서 일어나는 모든 현상은 우주가 시작될 때 이미 정해졌다'는 것을 말합니다. 앤 드루얀은 지금은 작고한 저명한 우주 물리학자인 칼 세이건의 아내이자 학문의 동반자입니다. 아래에 코스모스 307쪽에서 331쪽을 요약합니다.

현대의 물리학자들은 빛을 최소 단위인 광자로 분리할 수 있습니다. 그런데 광자는 우리가 지켜볼 때는 입자처럼 행동하지만, 지켜보지 않을 때는 파동처럼 행동합니다. 이것이 양자역학의 핵심에 있는 수수께끼이며 아무도 설명하지 못합니다. 지금까지 발견 된 세계 중에 가장 작은 양자의 세계에서는 관측이라는 단순한 행위가 현실을 바꿉니다. 모든 아원자 입자는 우리가 관찰하기 전에는 확률 법칙을 따르는 불확실한 상태로만 존재합니다. 그러다 우리가 관찰하는 순간 전혀 다른 상태로 바뀝니다.

과학자들은 빛의 양자 꾸러미인 광자를 반으로 쪼개어 에너지를 나눕니다. 그래도 이 두 양자는 서로 얽힌 상태로 존재합니다. 새로 만들어진 두 광자가 서로 아무리 멀리 떨어져 있더라도, 둘의 유대는 유지됩니다. 놀라운 일입니다. 그런데 우리가 그 두 광자 중 한쪽의 스핀을 관측하면, 그 순간 그 광자의 다른 짝이 스핀을 바꿉니다. 모든 광자가 그렇습니다. 이 둘은 서로 수백억 광년 거리로 떨어졌을 수도 있습니다. 광자도, 전자도, 다른 입자도 서로 얽힌 상태라면 다 마찬가지입니다. 누군가가 둘 중 한쪽을 관측하기만 하면 우주가 시작될 때부터 계속된 강력한 얽힘이 즉시 깨집니다. 이 두 입자는 어떻게 순간적으로 (광속보다 빠르게) 메시지를 전달할까? 아인슈타인도 이 질문을 떠올린 뒤 남은 평생 골머리를 썩였습니다.

광자가 먼 거리를 순간적으로 가로질러서 다른 광자와 교신한다는 것은 있을 수 없다고 생각했던 아인슈타인은 그런 일을 “spooky action at a distance” (유령 같은 원격 작용)이라 불렀습니다. 그러나 그는 광자의 얽힘 문제에 화란 과학자 하위언스의 확률 이론을 적용해 본 뒤 경악했습니다. 광자의 행동은 확률 이론으로 예측할 수 있습니다. 그런데 만일 광자가 광속을 어길 수 있다면, 우주와 세상 만물은 자연 법칙이 얼마든지 깨질 수 있는 카지노에 지나지 않는 겁니다. (자연 법칙이 깨지는 기적이 실제로 일어난다는 겁니다.) 그는 확률 법칙이 깨지는 이유가 (카지노의) 주사위에 우리가 아직 정체를 모르는 모종의 조작이 되어 있기 때문 일 거라 생각하고, 그것을 hidden variable이라 불렀습니다. 이런 숨은 변수가 있다면 광속보다 빠른 교신은 필요 없고 미스터리는 설명됩니다.

아이리쉬 과학자인 존 스튜어트 벨은 아인슈타인이 말한 ‘숨은 변수’가 실재인지 알고 싶었습니다. 그래서 아인슈타인의 추측을 시험할 수 있는 사고 실험을 생각해 냈습니다. 그리고 많은 과학자들이 벨의 실험을 실제로 설계해서 해봤습니다. 그때마다 광자들은 수학적으로나 실험적으로나 존 스튜어트 벨이 생각했던 대로, 즉 숨은 변수는 없다는 것을 보여 주는 방식대로 행동했습니다. 하나의 광자가 동시에 두 지점에 존재할 수 있는 겁니다! 그리고 세상의 모든 존재를 구성하는 기본 입자들은 자신들도 알지 못하는 사건에 반응합니다.

앤 드루얀은 초결정론(superdeterminism)을 제시하며 이 수수께끼에 대한 설명을 마무리 합니다. 양자의 행동을 설명하는 유일한 도구인 확률 자체가 우리의 착각에 불과할지도 모른다는 겁니다. 우주가 탄생한 순간에 이미 장차 벌어질 모든 일이 정해져 있는 겁니다. 얽힌 입자 쌍이 우주 끝에서 다른 끝으로 떨어져 있어도 한쪽이 스핀을 바꾸는 순간 다른 쪽으로부터 연락을 받을 필요가 없습니다. 그 순간 스핀을 바꾸도록 처음부터 정해져 있는 겁니다. 초결정론 또는 자연주의적 결정론은 하나님을 믿지 않는 지성인이 막다른 골목에 이르면 합리적이길 스스로 포기하면서 내릴 수 밖에 없는 결론입니다. 그들이 인정하건 말건 하나님께서 만물을 창조하시고 운행에 개입하시기 때문입니다.

수천년 전에 기록된 성경은 전지전능하신 하나님께서 만물을 창조하시고 운행에 개입하신다고 우리에게 알려줍니다. 예수 그리스도의 말씀이 새삼 진리로 다가옵니다: "진리를 알지니 진리가 너희를 자유케 하리라" (요한복음 8:32).

"진실로 너희에게 이르노니 무엇이든지 너희가 땅에서 매면 하늘에서도 매일 것이요 무엇이든지 땅에서 풀면 하늘에서도 풀리리라" (마태복음 18:18)