"신은 세계를 가지고 주사위 놀이를 하지 않는다."하여 양자의 세계에 대한 이론에 강한 의구심을 보였던 아인슈타인

 

 

  아인슈타인은  상대성 원리로 더 유명하지만 정작 노벨상은 양자론으로 수상하였다. 양자론은 빛도 입자성을 띠며, 그 입자인 광자는 에너지가 E=hf만큼 갖는다고 하였다. 이 양자론은  막스 플랑크의 양자론으로부터 시작되었으며,  슈레딩거는 양자의 운동을 파동 방정식으로 표현하였으며, 하이젠베르크의 불확정성 원리로 양자의 세계를 설명하기에 이르렀다.

  양자역학의 고유한 특성은 양자계에 대한 측정에서 나타난다. 일반적으로 양자계의 상태는 여러 가지의 가능성이 잠재돼 있는 중첩 상태이다. 이 중첩 상태에 대한 측정을 하면 양자계는 그 중의 어느 한 상태로 옮아가게 되고, 마치 야구 선수가 타석에 들어섰을 때는 병살타에서부터 홈런까지 모든 가능성이 존재하지만 공을 치는 순간 그 중의 어느 한 상태만이 실현되는 것과 같다. 즉, 어떤 입자의 위치를 측정하면 운동량을 측정할 수가 없고, 운동량을 측정하면 그 입자의 위치를 알아낼 수가 없다는 것이불확정 원리이다. 여기까지는 실험적 사실이므로 아인슈타인도 동의하였다.

   문제는 그 다음부터다. 타자가 공을 치기전에는 어떤 타구가 나올지 모르듯이 양자 세계에서도 측정하기 전에는 어느 대안이 실현될지를 알 수 없다는 것이다. 그러나 각 타자의 타율이 안타의 확률을 말해주듯이 양자역학은 각각의 대안이 실현될 수 있는 확률을 제시할 수는 있다는 것이다. 즉, 전자가 정해진 궤도를 도는 것이 아니라 그 궤도를 도는 확률을 제시할 수 있다는 것이다.  그것만으로 양자역학 이론이 완벽하다는 것이 양자의 세계에 대한 일반적인 진술이 되기에 이르렀다.

  이 점에 대해 아인슈타인은 견해를 달리했다. 우리가 보고 있지 않은 순간에도 달은 그 자리에 떠있듯이 사물은 관찰 여부에 상관없이 그 자신의 내재적 특성에 따라 존재해야 한다고 생각했다. 이를 아인슈타인의 실재성(reality)이라고 한다. 그리고 물리 이론은 마땅히 이러한 실재성을 완벽하게 드러내야 하며, 그렇지 못하다면 불완전한 이론이라는 것이다. 여러 가지 대안 중 어느 하나로 측정 결과가 귀착되는 것은 양자계의 내재적 특성 때문일텐데, 그 특성을 기술하지 않고 단지 확률만을 제시하는양자론은 불완전하다고 하면서 "신은 세계를 가지고 주사위 놀이를 하지 않는다."는 말을 남겼다.

  그 후 50여년 동안 아인슈타인의 생각을 입증하려는 노력을 기울였지만, 1982년 비로소 실험적으로 아인슈타인의 생각이 틀렸다는 것이 밝혀졌다. 노벨상 수상자 도모나가 신이치로는 양자의 세계를 아주 수줍은 처녀에 비유한다. 단지 쳐다보는 것만으로도 그 행동이 변하는 것이 양자의 모습과 같다는 것이다.