아인슈타인이 알았더라면 (아인슈타인의 의심에서 노벨상의 영광까지, 100년 양자 역사의 결정적 순간들)

“혹시 정규직인가요?”
1975년 봄, 제네바의 유럽입자물리연구소(CERN). 한 젊은 물리학자가 자신이 구상한 실험을 설명하자, 존 벨이 던진 첫마디는 뜻밖에도 그의 고용 상태를 묻는 것이었다. 양자역학의 기초를 실험으로 검증하겠다는 것은 당시 물리학계에서 괴짜로 몰리기 쉬운 위험한 주제였고, 안정된 자리가 없는 젊은 연구자에게는 경력을 거는 일이었다. 그로부터 47년 뒤, 그 젊은이가 바로 그 실험으로 노벨 물리학상을 받았다. 이 책의 저자 알랭 아스페다.
아스페가 평생 매달린 질문의 뿌리는 1935년으로 거슬러 올라간다. 그해 아인슈타인은 포돌스키, 로젠과 함께 짧은 논문 한 편을 발표하며 물었다.
“서로 멀리 떨어진 두 입자가 하나로 묶여, 한쪽을 측정하는 순간 다른 쪽의 상태까지 정해진다면, 양자역학은 자연을 완전하게 기술하는 이론인가, 아니면 그 뒤에 더 깊은 실재가 숨어 있는가.”
아인슈타인에게 이 ‘유령 같은 원격 작용’은 양자역학이 아직 미완성임을 보여주는 증거였다. 그러나 그가 문제 삼은 바로 그 현상은 훗날 ‘양자 얽힘’이라는 이름으로 불리며, 양자물리학에서 가장 깊고 신비로운 성질로 자리 잡는다.
오랫동안 이 질문은 철학의 영역에 머물렀다. 그것을 실험으로 판별할 수 있는 형태로 바꾼 사람이 존 벨이고, 실험실에서 실제로 답한 사람이 아스페다. 1982년, 그는 얽힌 광자쌍으로 벨 부등식이 위반됨을 확증하며 보어와 아인슈타인이 시작한 반세기의 논쟁에 실험으로 답했고, 그 공로로 2022년 노벨 물리학상을 받았다.
《아인슈타인이 알았더라면》은 양자물리학 100년의 이야기를, 실험으로 완성한 아스페가 일인칭으로 들려주는 책이다. 흑체복사와 막스 플랑크에서 시작해, 솔베이 회의에서 벌어진 보어와 아인슈타인의 논쟁, EPR 논증, 존 벨의 정리, 최초의 실험들, 그리고 저자 자신의 결정적 실험을 지나, 오늘의 양자컴퓨터와 양자 암호에 이른다. 추상적인 개념 논쟁이 어떻게 검증 가능한 물리적 질문이 되고 다시 미래의 기술이 되었는지가 한 흐름으로 드러난다. 마지막 장의 제목 ‘만약 아인슈타인이 알았더라면’은 이 책의 원제이기도 하다.