벨의 불일치(Bell's theorem)

벨의 불일치는 실제로 양자역학과 고전적인 물리적 세계관이 서로 충돌한다는 것을 보여주는 이론입니다. 이 이론은 1964년에 존 스튜어트 벨에 의해 처음으로 제시되었으며, 그의 논문 "On the Einstein Podolsky Rosen Paradox"에서 양자역학의 예측과 지역 실재론의 근본적인 충돌을 보여주었습니다.

지역 실재론은 두 가지 가정에 기반을 두고 있습니다:

1. 지역성(Locality): 물리적인 영향은 유한한 속도로만 전파될 수 있습니다. 즉, 한 객체가 다른 객체에 영향을 미치려면 일정 시간이 필요하며, 이 시간은 두 객체 사이의 거리에 비례합니다. 이는 아인슈타인의 상대성 이론에서 빛의 속도가 우주에서의 최대 속도라는 개념과 일치합니다.

2. 실재론(Realism): 물리적 객체는 항상 사전에 결정된 속성을 갖습니다. 즉, 측정은 객체의 속성을 '발견'하는 과정일 뿐, 이러한 속성을 '만들어내거나 변화시키는' 것은 아닙니다.

그러나 벨은 이러한 가정들이 양자역학의 예측과 일치하지 않음을 보여주었습니다. 특히 양자 얽힘 상태의 입자들에 대한 예측에서 이러한 차이가 두드러집니다. 양자 얽힘 상태에서는, 한 입자의 측정이 즉각적으로 얽혀 있는 다른 입자의 상태에 영향을 미칩니다. 이는 지역성 원칙에 위배되며, 실재론 원칙 또한 양자역학의 초절명 원칙에 의해 위배됩니다.

벨의 불일치는 이후 수많은 실험들을 통해 검증되었으며, 이러한 실험들은 대부분 양자역학의 예측을 지지하는 결과를 보여주었습니다. 이러한 결과들은 양자역학의 비직관적인 예측이 실제 자연 세계에서도 유효하다는 강력한 증거를 제공합니다.