'양자얽힘'조차도 넘을 수 없는, 절대적인 '자연의 경계선'이 확인되었다.

 

 

 

마치 보이지 않는 끈으로 연결 된 듯, 서로 다른 두 존재가 완벽한 조화를 이루며 움직입니다.

 

한쪽의 운명이 결정되는 순간, 설령 우주의 반대편 끝에 있다 할지라도 다른 쪽의 운명 또한 눈 깜짝할 사이에 그에 맞춰 변화되죠.

 

이것은 공상 과학 영화 속에 나오는 상상속의 이야기가 아닙니다.

 

바로 지금 이 순간에도, 우리 우주에서 실제로 일어나고 있는 경이로운 현상, 과학자들이 '양자 얽힘'이라고 부르는 기묘한 연결입니다.

 

그런데 일부 과학자들은 이 현상을 보면서, 문득 다음과 같은 생각을 하게 되는데요.

 

이토록 즉각적으로 모든 물리적 거리를 무시하는 듯한 이 힘은, 어쩌면 우리가 알고 있는 그 어떠한 힘보다 더 근원적이고 더 강력한 무언가의 존재를 암시하는 증거는 아닐까?

 

과연 이 양자 얽힘은, 시공간의 장벽마저 뛰어넘는 '우주에서 가장 강력한 힘'인 걸까?

 

우주의 모든 것을 지배하는 궁극적인 연결, 과연 그 깊은 곳에는 어떠한 비밀이 숨겨져 있을까?

 

지금부터 우리는 이 불가사의한 심연의 세계로 들어가, 그 경이로운 최신 연구들이 어떻게 이 오래된 미스터리의 답을 찾아가고 있는지 함께 알아볼 겁니다.

 

우주의 가장 근원적인 시스템과 그 한계에 대한 비밀의 문이 이제 막 열리려 하고 있습니다.

 

이번 연구는 'Physical Review A'에 게재될 예정입니다.(2025년 5월 9일 게재)

 

 

 

 

 

 

 

 

서로 멀리 떨어져 있는 두 입자가 마치 하나의 입자처럼 행동합니다.

 

언뜻보면 두 입자들은, 마치 보이지 않는 끈으로 연결되어 있는 것처럼 보이기도 하죠.

 

이는 현대 물리학에서 가장 이해하기 어려운 현상 중 하나인 '양자 얽힘'이라는 현상입니다.

 

예를 들어, A와 B라는 두 개의 입자가 있다고 가정해 보겠습니다.

 

이 입자들은 각각 어떤 특정한 성질을 가질 수 있는데, 이해 돕기 위해 이 성질이 '특정한 색'이라고 가정하겠습니다.

 

각 입자는 우리가 관찰하기 전까지는 '빨간색', 또는 '파란색' 중 어떤 색을 가질지 아직 졀정되지 않은 상태인데요.

 

하지만 이 두 입자가 서로 깊게 연결되면, 이 입자들의 색깔도 서로 깊이 연결될 수 있습니다.

 

만약 우리가 입자 A의 색깔을 관찰하여 그것이 '빨간색'으로 확정되는 순간, 놀랍게도 그 즉시 우리가 아직 관찰하지 않은 저 멀리 떨어진 입자 B의 색깔도 마치 약속이라도 한 듯 '파란색'으로 결정되죠.

 

이는 두 입자 사이에 마치 텔레파시가 오가는 것처럼, 한쪽의 상태가 결정되면 다른 쪽의 상태가 그 즉시, 빛의 속보보다도 더 빠르게 확정되는 겁니다.

 

이러한 '양자 얽힘' 현상은, 수백 광년 떨어진 두 입자 사이에서도 '예외 없이' 일어나게 되는데요.

 

한쪽 입자에 대한 관측 행위가 공간적으로 멀리 떨어져 있는 다른 입자의 상태에 즉각적인 영향을 미친다는 이 개념은, 우리의 일상적인 경험이나 고전 물리학의 인과율로는 도저히 설명하기 어려운 개념이었습니다.

 

그래서 아인슈타인은 이러한 양자 얽힘의 비직관적인 특성을 아주 불편하게 생각하고 있었죠.

 

 

 

 

 

 

아인슈타인은 이 현상을 '유령같은 원격 작용(spooky action at a distance)'이라고 표현했으며, 그리고 이것을 양자역학이 불완전한 이론이라 결론내리는데 근거로 사용하기도 했습니다.

 

이는 정보가 빛보다 빠르게 전달될 수 없다는, 특수상대성이론의 기본 원칙에 위배되는 것처럼 보였기 때문인데요.

 

아무리 서로 멀리 떨어져 있어도 입자의 상태가 즉각적으로 동시에 확정되는 이 현상은, 아인슈타인 조차도 마치 정보가 빛보다 빠르게 전달되는 것처럼 느끼게 만들기에 충분했습니다.

 

만약 이것이 실제 현상이라면, 결과가 원인보다 앞서는 '인과율의 파괴'라는 심각한 문제를 일으킬 수 있고, 물리 세계의 근간을 이루는 상대성 이론과도 정면으로 배치될 수 있는 거죠.

 

하지만 놀랍게도 '양자 얽힘'이 아무리 신비하고 강력한 상관관계를 보여준다 할지라도, 이를 이용해 의도적으로 정보를 빛보다 빠르게 전달하는 것은 사실 불가능합니다.

 

예를 들어, 얽힌 두 입자를 A와 B라고 하고, 각 입자들을 민준이와 지혜가 관찰하고 있다고 가정해 봅시다.

 

지혜는 자신의 입자 A를 특정 방식으로 측정하여, '빨간색'이라는 결과를 얻게 되었습니다.

 

그 순간 민준이의 입자 B는 양자 얽힘으로 인해서, 그 즉시 '파란색'으로 확정될 수 있죠.

 

그러나 민준이는 지혜가 어떤 측정을 했는지, 그리고 그 결과가 무엇이었는지에 대한 정보를 전달받기 전까지는, 자신의 입자 B에서 어떠한 유의미한 정보도 얻을 수가 없습니다.

 

지혜가 자신의 측정 결과를 민준이에게 알리려면, 결국 전화나 이메일 또는 빛 신호와 같은 기존의 통신 수단을 이용해야만 하는데요.

 

 

 

 

 

이러한 고전적인 정보 전달의 방식은, 절대로 빛의 속도를 넘어설 수가 없습니다.

 

즉, 입자 B의 색깔이 파란색으로 확정되었다는 사실은, 말 그대로 B 입자가 '파란색'으로 결정되었다라는 것 만을 나타내는 겁니다.

 

A가 빨간색으로 측정되었는지, 아니면 다른 어떠한 가능한 결과가 측정되었는지에 대한 정보는 B에게 즉시 전달되지 못한다는 거죠.

 

따라서 입자 B의 상태가 입자 A의 측정과 동시에 확정되는 것은, 두 입자 사이에 미리 존재했던 강한 상관관계가 드러나는 것일 뿐, 이를 통해 유의미한 정보가 빛보다 빠르게 B쪽으로 전달되는 것은 아니라는 겁니다.

 

즉, '양자 얽힘'은 두 입자 사이에 미리 약속된 듯한 놀라운 상관관계를 보여주기는 하지만, 이 상관관계를 이용해서 한쪽에서 다른쪽으로 의도적인 메시지를 빛보다 빠르게 '전송'하는 것은 원리적으로 불가능 합니다.

 

따라서 양자 얽힘은 상대성 이론과 모순되지 않으며, 인과율이라는 우리 우주의 근본적인 질서도 깨뜨리지도 않죠.

 

그런데 여기서 과학자들은 한 가지 매우 흥미롭고 근본적인 질문을 하나 떠올리게 됩니다.

 

그렇다면 '양자 얽힘'과 같은 강력한 현상도 인과율을 잘 지키고, 상대성 이론과도 충돌하지 않는데, 그러면 혹시 자연계에는 양자 얽힘보다 더 강력한 현상도 존재하지는 않을까?

 

혹은 양자 얽힘이라는 이 기묘한 현상은, 어떠한 더 강력한 근원적인 힘의 존재를 나타내는 증거는 아닐까?

 

예를 들어, 특정 상황에서 얽힘의 정확도가 훨씬 더 높거나, 더 많은 정보를 한 번에 공유할 수 있는 '초양자 얽힘' 같은 것이 자연계에 존재해도, 인과율에는 문제가 없을 텐데 말입니다.

 

즉, 현재 우리가 알고 있는 양자역학의 범위를 넘어서는, 양자 얽힘보다도 '더욱 강력한' 연결고리를 가진 미지의 관계가, 이 우주 어딘가에 존재하거나, 적어도 이론적으로는 존재할 가능성을 완전히 배제할 수 없다는 생각을 하게 된 겁니다.

 

실제로 과학자들은 현재의 양자론을 넘어서는, 그러면서도 여전히 '빛보다 빠른 정보 전달은 불가능하다'라는 인과율의 원칙은 위배하지 않는, 가상적인 모델들을 구축하는데 성공하기도 했었는데요.

 

이러한 모델들은 양자 얽힘이 보여주는 것보다, 더 강한 상관관계가 우주에 존재할 가능성을 보여주었습니다.

 

이는 우리가 우주의 근본적인 작동 방식에 대해 아직 완전히 이해하지 못하고 있으며, 현재의 이론 너머에 더 깊은 진실이 숨겨져 있을 수 있음을 암시하는 매우 흥미로운 연구 결과들이었죠.

 

 

 

 

 

 

그  대표적인 예시 중 하나가 바로, 물리학자 '산두 포페스쿠'와 '다니엘 롤리히'가 제안한 '포페스쿠-롤리히 박스(Popescu-Rohrlich box). 줄여서 'PR 박스'라고 불리는 가상의 장치에 대한 논리 사고 실험입니다.

 

이 사고 실험의 내용은 상당히 복잡하기 때문에, 최대한 요약해서 간단히 설명하고 넘어가겠습니다.

 

이 사고 실험은 하나의 게임이라고 할 수 있는데요. 예를 들어 '지혜'와 '민준'이가 이 게임에 참여한다고 가정해 보겠습니다.

 

두 사람의 앞에는 빨간색과 파란색의 버튼이 놓여져 있고, 두 사람 사이에는 이 게임의 심판이 있습니다.

 

심판은 내용이 각기 다른 2장의 미션 카드 중 하나를 지혜와 민준이에게 주게 되며, 어떤 카드가 주어지게 될지는 그 누구도 알 수가 없습니다.

 

두 사람은 이 미션을 잘 수행하면 게임에서 성공하게 되며, 미션 카드의 내용은 다음과 같습니다. 

 

 

1. 서로 같은 색의 버튼을 누른다.

2. 서로 다른 색의 버튼을 누른다.

 

 

이러한 게임에서, 지혜와 민준이는 사전에, 1번 카드를 받으면 무조건 빨간색을 누르자.

 

2번 카드를 받으면 무조건 파란색을 누르자라는 합의를 했고, 이 상태에서 게임을 진행하게 됩니다.

 

그 결과, 서로 똑같이 1번 카드를 받으면 약속대로 빨간색 버튼을 눌러 게임에 성공하게 됩니다.

 

하지만 둘다 2번 카드를 받게 되면, 모두 파란색 버튼을 누르게 되어 결국 미션을 실패하게 되죠.

 

이런식으로 모든 가능한 경우의 수를 따져봤을 때, 이 게임의 성공 확률은 최대 75%에 달했습니다.

 

 

그 다음에 이들은, 특수한 안경과 양자적으로 얽혀있는 동전을 이용해서 게임에 참여하게 되는데요.

 

 

1번 카드를 받으면 1번 안경을 쓰고 동전을 봅니다. 이때 1번 안경은 '가급적 같은 결과'를 보여줍니다.

2번 카드를 받으면 2번 안경을 쓰고 동전을 봅니다. 이때 2번 안경은 '가급적 다른 결과'를 보여줍니다.

 

 

그리고 지혜와 민준이는 사전에 한 가지 약속을 하게 되는데요.

 

안경으로 동전을 봤을 때 만약 앞면이 보이면 빨간 버튼, 뒷면이 보이면 파란 버튼을 누르자라는 역속을 했죠.

 

예를 들어, 지혜가 1번 카드를 받고 민준이도 1번 카드를 받았다면, 둘다 1번 안경을 쓰고 동전을 보게 됩니다.

 

이러한 경우에, 만약 지혜의 동전이 앞면으로 보였다면, 민준이의 동전 역시도 앞면으로 보이게 됩니다. 

 

이는 1번 안경이 '가급적 같은 결과'를 보여준다는 특성을 가지고 있기 때문인데요.

 

그러면 지혜는 사전에 약속한 대로 빨간 버튼을 누르고, 민준이도 빨간 버튼을 눌러서 게임은 결국 미션에 성공하게 됩니다.

 

이런식으로 게임을 하게되면 결국은 모든 경우에서 100% 성공하게 되지만, 문제는 이 안경에 '가급적'이라는 전제 조건이 붙어 있다는 겁니다.

 

즉, 결과가 완벽히 보장되는 것이 아니라, 안경이 가끔은 다른 결과를 보여주기도 한다는 거죠.

 

그래서 이러한 점들까지 모두 고려하여 계산했을 때 나오게 되는 최종 성공률은 85%에 도달하게 됩니다.

 

 

 

 

 

 

마지막으로 PR 박스의 경우는 아주 간단합니다. 박스가 중간에서 서로에게 '빨간색 눌러!', '파란색 눌러!' 이런식으로 알려주는 겁니다.

 

서로에서 상대방의 미션 정보를 전달해주는 것이 아니라, 상대의 상태가 결졍되면 그 즉시 게임의 성공 조건에 맞게 상대에게 카드의 상태를 변경하라고 명령만 한다는 겁니다.

 

결국 이 PR 박스는 지혜와 민준이가 어떤 미션 카드를 받든지 간에, 무조건 100%의 성공률을 보이게 되죠.

 

즉, 이는 양자 얽힘이 보여주는 연결 수준을 훌쩍 뛰어넘어, 100%의 완벽한 '초연결'을 이론적으로 보여주고 있습니다.

 

그럼에도 불구하고 이 'PR 박스' 역시도, 빛보다 빠르게 정보를 전달하는 것은 여전히 불가능 했는데요.

 

즉, 인과율이 철저히 지켜지면서도 양자 역학의 한계를 뛰어넘는 상관관계를 보여준 아주 중요한 논리 실험이었습니다.

 

이 PR 박스와 같은 이론적 모델의 존재는 '왜 우리 우주는 PR 박스와 같은 극도로 강한 상관관계가 아닌, 정확히 양자 얽힘 수준의 상관관계까지만을 허용하는가?'라는 더 근본적이고 심오한 질문을 우리에게 던져주었습니다.

 

마치 제 3자에 의해 완벽히 조율되는 것처럼, 그러나 빛보다는 느린, 하지만 양자 얽힘을 초월하는 극단적인 상관관계.

 

어째서 이렇게 양자 얽힘을 초월하는 더 강력한 힘은, 자연계에서 발견되지 않는 걸까요? 

 

마치 보이지 않는 벽이 가로막고 있는 것처럼, 무언가가 양자적 상관관계의 '세기'에 한계를 설정하고 있는 건 아닐까요?

 

이 질문, 즉 '양자 상관관계의 궁극적인 한계를 결정짓는 근본 원리는 과연 무엇인가?'라는 문제는, 양자론의 가장 깊숙한 본질과 관련된, 아직 명확히 풀리지 않은 중대한 미스터리로 남아서, 오랫동안 물리학자들 사이에서 뜨거운 논쟁과 연구의 대상이 되어 왔습니다.

 

 

 

 

 

 

이처럼 심오한 수수께끼에 답을 찾기 위해 지난 수십 년 동안 물리학자들은, 다양한 각도에서 이 문제에 접근하여 여러 가지 흥미로운 원리 혹은 가설들을 제시해 왔죠.

 

예를 들어, 정보 전달에 필요한 계산 자원의 최소량에 대한 원리인 '소통 복잡성의 비자명성', 한쪽에서 다른 쪽으로 전달 될 수 있는 정보의 양에는 근본적인 한계가 있다는 '정보 인과율', 서로 동시에 일어날 수 없는 사건들의 확률 관계를 규정하는 '국소적 직교성', 그리고 거시적인 세계에서는 우리가 경험하는 국소성이 유지되어야 한다는 '거시적 국소성' 등이 대표적인 가설들입니다.

 

이 가설들이 사용하는 용어들이 다소 어려워 보이기는 하지만, 중요한 공통점은 왜 우리 우주는 양자역학이 허용하는 수준을 넘어서 '초양자적'인 얽힘이 발견되지 않는가에 대한, 근본적인 원인을 찾으려는 공통된 목표가 있습니다.

 

그리고 이러한 수수께끼를 규명하는데 중요한 실마리를 제공할 것으로 주목받는 최근의 개념 중 하나가 바로 '배타성 원리(Exclusivity Principle, EP)'입니다.

 

'배타성 원리'라는 이름을 들으면, 역시 매우 복잡하고 어려울 것이라는 느낌이 들게 되는데요.

 

하지만 놀랍게도 이 원리가 담고 있는 핵심 내용은 너무나 단순하고 명료해서, 초등학생도 쉽게 이해할 수 있는 수준입니다.

 

배타성 원리는 아주 간단히 표현하면, 어떤 일이 일어날 때 발생 가능한 모든 경우의 수를 아무리 꼼꼼하게 살펴보더라도, 그 합계는 절대로 100%를 넘어설 수 없다는, 어떻게 보면 너무나 당연하고 기본적인 규칙을 말합니다.

 

예를 들어, 우리가 동전을 한 번 던져서, 평평한 바닥에 떨어뜨렸을 때를 상상해 볼 수 있는데요.

 

이 때 동전이 '앞면'이 나올 확률, '뒷면'이 나올 확률, 그리고 매우 드물지만 동전이 옆으로 똑바로 '설' 확률, 심지어 기적과 같은 확률로 동전이 살짝 기울어진 상태로 아슬아슬하게 균형을 잡고 멈춰 설 확률까지, 우리가 생각할 수 있는 모든 가능한 시나리오를 전부 모아서 각 확률 값을 더한다고 해도, 그 '총합은 절대로 100%를 초과할 수 없다'는 겁니다.

 

 

 

 

 

 

만약 누군가가 '내가 던진 동전은 앞면이 나올 확률이 55%이고, 뒷면이 나올 확률도 55%이며, 옆으로 설 희귀한 확률이 1%라서, 이걸 다 더하면 총 111%가 된다!'라고 주장한다면, 우리는 즉시 그 계산이 잘못되었다는 것을 알 수 있죠.

 

왜냐하면 이 모든 경우는 동시에 일어날 수가 없는 서로 배타적인 사건들이며, 그 중 하나만이 현실로 나타날 수 있기 때문입니다.

 

전체 가능성을 나타내는 100%를 넘는다는 것은, 논리적으로 불가능하다는 것을 우리는 직관적으로 잘 이해하고 있습니다.

 

하지만 양자의 세계에서는 우리가 일상에서 경험하는 직관과는 잘 들어맞지 않는, 불가사의하고 때로는 '말도 안 되는'것처럼 보이는 현상들이 실제로 일어나는 곳입니다.

 

입자가 벽을 통과하거나, 동시에 여러 장소에 존재하는 듯한 행동을 보이는 등, 고전적인 상식으로는 도저히 이해하기 어려운 일들이, 미시 세계에서는 비일비재하게 일어나고 있죠.

 

하지만 배타성 원리를 포함한 일부 이론에서는 이처럼 신비롭고 기묘한 양자 세계에서 조차도, '모든 동시에 일어날 수 있는 사건들의 총합은 100%를 넘을 수 없다'는, 이 지극히 기본적인 확률의 대원칙만큼은 반드시 지켜져야 한다고 주장합니다.

 

다시 말해, 양자 현상이 아무리 우리의 상식을 벗어나더라도, 확률이라는 보편적인 룰 안에서는 이 근본적인 규칙이 여전히 유효하며, 어쩌면 이 단순해 보이는 원리가 양자 얽힘과 같은 현상에서 관찰되는 상관관계의 강도에 대한 숨겨진 한계를 설명해줄 수 있다는 겁니다.

 

과학자들은 바로 이 단순한 원리를 일종의 '절대적인 제약 조건', 다시 말해 우리 우주가 반드시 지켜야 하는 '넘을 수 없는 선'으로 설정하고 있죠.

 

그리고 이 선을 기준으로 해서, 과연 자연계에 현재 우리가 알고 있는 '양자 얽힘'보다, 더 강력한 형태의 관계성이 존재할 수 있는지를 이론적으로 계산하고 검증하게 되었습니다.

 

과학자들은 이를 검증하기 위해서, 상당히 복잡한 논리적 실험을 진행하게 되었는데요.

 

하지만 '신비과학'은 이 과정을 동전에 비유해서, 최대한 쉽게 여러분들에게 설명해 보도록 하겠습니다.

 

우리에게 아주 특별한 능력을 가졌을지도 모르는, 동전 A와 동전 B가 있다고 상상해 보겠습니다.

 

우리는 이 동전들이 얼마나 대단한 능력을 가졌는지, 두 가지의 각기 다른 게임을 통해 한번 알아볼 건데요.

 

 

 

 

 

첫 번째 게임은 바로, '동전 앞뒤 맞추기 게임입니다.'

 

 

이 게임은 동전 A와 B를 동시에 던져서, 두 동전이 어떤 면이 나오게 되는지 살펴보는 게임입니다.

 

이 게임의 규칙은 아주 간단합니다. 그냥 각 동전이 어떤 면이 나올지 맞추기만 하면 되니까요.

 

여기서 중요한 점은, 같은 면이 나올 확률과 다른 면이 나올 확률을 모두 합쳐도 100%를 넘지 않는 다는 겁니다.

 

 

두 번째 게임의 주제는 '동전의 색깔 맞추기 게임입니다.'

 

 

이번에는 동전 A와 B에 특별한 빛을 비추면, 각 동전이 빨간색 또는 파란색으로 '가급적' 변한다고 가정해 봅시다.

 

이 게임의 목표는 동전 A에서 나타난 색깔을 보고, 동전 B의 색깔이 어떻게 변할지 맞춰보는 겁니다.

 

예를 들어, 동전 A가 빨간색으로 나타났다면, 동전 B의 색깔은 파란색이다! 라는 식으로 맞추는 거죠.

 

중요한 것은, 이 게임에서도 정답을 맞출 확률과 정답을 맞추지 못할 확률의 합은 역시 100%를 넘지 못합니다.

 

 

 

 

 

 

이렇게 두 게임에서 보듯이, 두 동전 사이에서 발생될 수 있는 최대의 확률 값은 100%를 넘을 수 없습니다.

 

첫 번째 게임과 두 번째 게임은 각각 별도의 게임이 때문에, 각자 100% 의 확률을 따로 가지고 있을 뿐이죠.

 

그런데 문제는, 이 두 게임이 합져지게 되면서 생기기 시작합니다.

 

어느날 갑자기 '초능력자 X'라는 자가 나타나서, 이렇게 주장하기 시작합니다.

 

"나는 동전을 던져서 100%의 확률로 동전 A와 B가 같은 면이 나오게 하면서, 동시에 100%의 확률도 A가 빨간색이면 B가 무조건 파란색으로 나오할 수 있어!'라고 주장합니다.

 

처음에 설명했듯이, 두 동전의 관계 사이에서 나타날 수 있는 확률의 총합은 100%를 넘을 수 없다고 했습니다.

 

이 한계는 근본적으로 "모든 가능한 상태들의 확률 총합은 100%를 넘을 수 없다"는 배타성 원리로부터 비롯되고 있죠.

 

초능력자 X의 첫 번째 주장이 만족되면, 즉 두 동전이 100% 완벽하게 같은 면이 나오도록 연결 방식이 설정된다면, 이것은 마치 이 한정된 연결 가능성 100% 중에서 "면의 일치"라는 특정 능력을 발휘하는데, 거의 대부분을 써버린 것과 같습니다.

 

이렇게 한 가지 능력을 완벽하게 만들기 위해서 "연결 가능성 확률"의 대부분을 특정한 방식으로 사용하고 나면, 이제 전혀 다른 종류의 게임인 "색깔 맞추기 게임"에서, 또 다른 100% 완벽한 결과를 내기 위해 사용할 수 있는 남아 있는 유연한 연결 가능성의 확률이 거의 없거나, 이미 설정된 "면의 일치" 규칙과 새로운 "색깔 규칙"이 서로 충돌해서, 두 가지를 동시 완벽하게 만족시킬 수 없게 되는 겁니다.

 

즉, '한정된 연결 가능성 100'이라는 틀 안에서, 서로 다른 두 종류의 '완벽한 게임'을 동시에 100% 발휘하도록 배분하는 것은 불가능하다는 거죠.

 

한쪽에 확률을 몰아주거나 특정 방식으로 고정해 버리면, 다른 쪽에는 자유롭게 사용할 확률이 부족해지거나, 두 게임이 서로 방해되어 전체 시스템에 모순이 생기게 된다는 겁니다.

 

이는 두 번째 게임이 완벽하게 작동할 '자리가 없다', 또는 '자원이 없다'라고도 표현할 수 있습니다.

 

* 아직 이해가 잘 안되나요? 그러면 이 개념을 반대로 생각해 보도록 하겠습니다.

 

만약에 초능력자가 아니라, 그냥 두 동전을 던진다면, 우연히 같은 면이 나올 확률이 있을 겁니다.

 

그리고 동시에 동전 A의 색이 빨간색으로 나올 때, 동전 B의 색이 파란색으로 우연히 나오게 될 확률도 있겠죠.

 

이 때는 당연히 '면의 일치'도 100%가 아니고, '색깔 규칙'도 100%가 아닙니다. 

 

즉, 하나의 규칙이 100% 완벽하게 고정되지 않고 어느 정도 여유를 가지면, 그 여유 분의 자원을 활용하여 또 다른 규칙을 어느 정도 만족시키는 것이 가능해진다는 겁니다.

 

 

 

 

 

 

하지만 앞에서 초능력자가 X가 주장한대로, 두 가지의 경우가 모두 100%가 되면, 모순이 생기게 된다는 겁니다.

 

만약 이 이야기를 듣고 '어? 컴퓨터의 메모리와 비슷하네?' 라고 생각했다면, 정확히 이해하신 겁니다.

 

이는 마치, 컴퓨터의 한정된 메모리 공간에 완벽하게 작동하는 프로그램 두 개를 동시에 띄우려고 하는데, 각 프로그램이 메모리를 너무 많이 차지해서, 둘 다 완벽하게 실행될 수 없는 것과 비슷한데요.

 

두 가지의 게임을 모두 완벽하게 실행시키기에는, 이 세상의 메모리의 양이 정확하게 한정되어 있다는 겁니다.

 

이것이 바로 배타성 원리가 암시하는, 더 큰 틀의 '100% 규칙'을 위반하게 될 수 있다라는 문제죠.

 

그래서 초능력자 X의 주장은, 각각의 게임만 놓고 보면 가능해 보이지만, 두 가지의 게임을 완벽하게 그리고 동시에 한정된 자원으로 만족시키는 것은 불가능하여, 결국 '이러한 초능력은 존재할 수 없다'라는 결론에 이르게 되는 겁니다.

 

그러면 여기서 이런 생각이 들 수도 있는데요. '실제로 해보면 혹시 될 수도 있지 않을까?' 라고 말입니다.

 

하지만 이 게임을 실제로 하게 되면, 확률적으로 어긋나거나, 100%가 안되는 어중간한 결과가 나오게 됩니다.

 

즉, 이 게임은 현재 우리가 알고 있는 과학, 특히 양자역학의 법칙 내에서는 이론적으로도 현실에서도 절대로 불가능합니다.

 

 

 

 

 

 

이번의 연구가 결과가 시사하는 바는 매우 중요하고 아주 심오한데요.

 

만약 자연에서 일어날 수 있는 모든 종류의 연결되는 힘들이, 이미 과학자들이 양자역학에서 이론적으로 설명하는 범위 안에 다 포함되어 있다면 다음과 같은 결론에 이르게 됩니다.

 

그것은 바로 '어떤 일이 일어날 때, 가능한 모든 결과들이 나타날 확률을 다 더해도, 그 확률은 절대로 100%를 넘을 수 없다'는 겁니다.

 

바로 이 매우 단순하고 근본적인 확률 규칙 때문에, 현재 우리가 알고 있는 양자론의 설명을 뛰어넘는, 즉 '양자 얽힘'보다 훨씬 더 강력한 방식으로 물체들이 서로 연결되는 힘은, 현실에서는 절대로 나타날 수 없다는 거죠.

 

'양자 얽힘'이라는 현상이 현재 보여주고 있는 연결의 힘은, 이미 우리 우주가 기본적인 확률 규칙에 따라 허용하는 힘의 가장 높은 '한계선'에 정확히 도달해 있다는 뜻입니다.

 

과거 물리학자들은 우리가 일상에서 경험하는, 세상의 일반 규칙들을 따르는 두 물체 사이의 연결, 즉 상관관계가 얼마나 강할 수 있는지를 이론적으로 계산해 본 적이 있는데요.

 

그 결과, 이러한 우리의 상식을 벗어나지 않는 규칙 아래에서는, 상관관계의 강도를 나타내는 특정 수치가 최대 '2점'을 넘을 수 없다는 한계가 존재하는 것으로 나타났었습니다.

 

하지만 '양자 얽힘'이라는 특별한 현상을 이용하는 양자역학의 세계에서는 얘기가 완전히 달랐죠.

 

실험을 통해 확인된 양자 얽힘의 상관관계의 강도는, 이 고전적인 한계인 '2점'을 뚜렷하게 뛰어넘어, 최대 '2.8점'에 도달하고 있었습니다.

 

또한 과학자들은 확률의 기본 원칙을 따르는, 이 세상의 모든 가능한 종류의 상관관계에 대해서 이론적 한계를 계산해 보기도 했는데요.

 

그 결과 놀랍게도, 그 값이 양자 얽힘이 보여주는 최대 강도인 2.8과 일치하거나, 적어도 이 값을 넘을 수 없다는 결론을 얻을 수 있었습니다.

 

따라서, 현재 우리가 알고 있는 가장 강력한 연결인 '양자 얽힘'은, 이미 우리 우주의 더 근본적인 확률 규칙이 허용하는 상관관계의 가장 높은 한계선에 도달해 있다는 것을 의미하는 겁니다.

 

그렇기 때문에 양자 얽힘보다 더 강력한 연결은, 이 기본적인 확률 규칙에 의해 원리적으로 불가능하게 된다는 거죠.

 

마치 어떤 선을 넘을 수 없도록 규칙이 정해져 있는데, 양자 얽힘은 이미 그 선에 딱 맞춰 서 있는 것과 같다고 할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

그래서 양자 얽힘보다 더 강력한 힘이 자연계에 존재하는 것은 원리적으로 불가능하다는 겁니다.

 

다만 앞에서 설명한 'PR 박스'의 경우는 4점이라는, 기존의 한계를 초월하는 점수를 보여주기도 했었는데요.

 

이는 '만약 자연이 허락한다면...' 이라는 전제조건, 상상의 영역에서만 존재할 수 있는 개념입니다.

 

 

이번 연구는 그동안 과학자들이 가지고 있었던 의문들, '왜 양자 얽힘보다 더 강한 연결은 없는가? '라는 아주 오래된 질문에 대한 명쾌한 해답을 제공해 준다는 점에서 그 가치가 매우 크다고 할 수 있습니다.

 

이전까지는 '실험을 해보니 양자역학의 한계를 넘는 현상은 없더라'라고 현상을 기술하는 데 그쳤지만, 이제는 '모든 상호 배타적인 사건의 확률 총합은 100%를 넘을 수 없다'는, 이 배타성 원리라는 더 근본적인 우주의 규칙 때문에, 그리고 바로 그 규칙이 허용하는 최대치가 정확히 양자역학의 한계와 일치하기 때문에, 그 이상의 상관관계는 원리적으로 존재할 수 없다'라고 그 이유를 정확히 설명할 수 있게 된 겁니다.

 

이는 양자론의 가장 기초적인 토대에 관한 매우 중대한 발견이자 지대한 통찰이라고 할 수 있죠.

 

이를 통해 우리는 자연의 기묘함에 대한 한 가지 흥미로운 관점을 얻을 수 있었습니다.

 

어떤 물리학자의 표현을 빌리자면, '자연계는 우리에게 허용된 범위 안에서 최대한 기묘할 수 있는 만큼 최대한 기묘하지만, 그 선을 넘어서까지 더 기묘해지지는 않는다'고 요약할 수 있는데요.

 

양자의 세계는 분명 우리의 일상적인 상식을 뛰어넘는 놀랍고 신비한 현상들로 가득차 있지만, 그 기묘함조차도 무한정으로 허용되는 것이 아니라, 보이지 않는 더 근본적인 원리에 의해 질서정연하게 통제되고 있다는, 깊은 통찰을 보여주고 있습니다.

 

물론, 이러한 심오한 결론은 '현재 우리가 알고 있는 양자론이, 자연의 모든 적용 가능한 현상들을 올바르고 정확하게 기술하고 있다'는 중요한 전제 위에서 성립할 수 있습니다.

 

만약 미래에 양자론 자체를 수정하거나 확장해야 할 새로운 실험적 증거나 이론적 발전이 이루어진다면, 이 논의 또한 새로운 관점에서 재검토될 수도 있겠죠.

 

하지만 현재로서는, 배타성 원리가 양자론의 근본적인 형태와 그 한계를 이해하는데 있어, 매우 강력하고 직관적인 길잡이가 될 수 있음을 이번 연구들은 명확히 보여주었습니다.

 

 

 

 

 

 

그 어떠한 물리적 거리도 무색하게 만드는 양자 얽힘이라는 불가사의한 끈.

 

그것은 이 우주가 허락한 가장 강력하고도 신비로운 연결 고리처럼 보였습니다.

 

그러나 오늘 우리는, 그 강력한 얽힘조차 넘을 수 없는, 절대적인 경계의 존재를 목격했습니다.

 

그리고 그 경계선을 그은 것은 다름 아닌, '모든 가능성의 총합은 결코 100%를 넘을 수 없다'라는, 어린아이의 순수한 직관과도 맞닿아 있는, 지극히 단순하고도 명쾌한 '배타성 원리'였죠.

 

가장 혼돈스러워 보이는 양자 현상의 심장부에서, 이토록 간결한 질서가 우주의 법칙을 속삭이고 있었던 겁니다.

 

이는 단순한 우연의 일치인 걸까요? 아니면 우리가 감히 상상조차 할 수 없는 거대한 설계위에 새겨진, 우주를 관통하는 가장 근원적인 진리의 한 조각일까요?

 

마치 가장 복잡한 교향곡이 몇 개의 단순한 음계와 규칙으로부터 탄생하듯, 우리 우주의 모든 기묘함과 경이로움 또한 이처럼 근본적인 원리들 위에 세워져 있는 것은 아닐까요?