입자로 슬릿 실험을 수행할 때, 빛으로 슬릿 실험을 수행할 때와 동일한 현상이 관찰됩니다. 단일 슬릿 실험에서는 넓은 띠 모양의 회절 무늬가 관찰됩니다. 이중 슬릿 실험을 수행하면 밝고 어두운 영역이 반복되는 간섭무늬가 관찰됩니다. 이로부터 ‘입자가 파동성을 가진다’고 결론 내릴 수 있을까요? 과학자의 관점에서 이를 검증해 봅시다. 전자를 사용해 단일 슬릿 실험을 하면 화면이 어떻게 보일까요? 오히려 빛으로 실험할 때처럼 넓은 띠가 나타납니다. 이는 가운데로 직진하는 전자뿐만 아니라, 경로가 휘어진 전자들도 있다는 것을 의미합니다. 이 현상은 파동의 특성인 회절 현상으로 설명할 수 있습니다. 그러나 이 실험의 결과만으로 전자가 파동성을 가진다고 결론 내릴 수는 없습니다. 일부 전자는 슬릿을 통과하면서 가장자리에 부딪혀 경로가 휘어질 수 있습니다. 따라서 전자를 사용한 단일 슬릿 실험은 파동성을 도입하지 않고 입자 관점에서만 적어도 정성적으로 설명할 수 있습니다. 전자를 사용해 이중 슬릿 실험을 하면 화면이 어떻게 보일까요? 한 슬릿만 열었을 때는 전자가 잘 가지만 두 슬릿을 동시에 열었을 때는 전자가 가지 않는 곳이 있습니다. 이 사실 또한 어느 정도 입자성으로 설명할 수 있습니다. 전자는 전하를 가지고 있습니다. 전자를 사용한 이중 슬릿 실험에서는 화면에 보이는 자국을 남기기 위해 많은 전자를 발사해야 합니다. 그러면 때때로 두 전자가 거의 동시에 두 슬릿을 통과하게 될 것입니다. 이때 두 전자가 슬릿을 동시에 통과하면서 서로 밀어내는 반발력이 작용하여 경로가 휘어지게 됩니다. 따라서 적어도 정성적으로, 하나의 슬릿이 열렸을 때와 두 개의 슬릿이 열렸을 때 화면의 패턴이 다를 것이라고 입자적 관점에서 예상할 수 있습니다. 사실 역사적으로 이러한 반박이 있었고, 이러한 반박을 물리적으로 검증하기 위한 실험이 수행되었습니다. 두 전자가 동시에 두 슬릿을 통과할 확률을 줄이는 방법이 사용되었습니다. 전자 발생기가 초당 평균 한 개의 전자를 생성하도록 한 것이죠. 두 전자가 동시에 발생할 가능성은 약 백만 분의 일로 줄어들었습니다. 이것이 화면에 나타나는 패턴에 큰 영향을 미치지는 않을 것입니다. 이렇게 천천히 전자를 생성함으로써 눈에 보이는 화면 자국을 만들기 위해서는 오랜 시간이 필요합니다. 이 실험은 어두운 방에서 반년 동안 수행되었으며, 결과는 일반적인 이중 슬릿 실험과 정확히 동일했습니다. 즉, 전자의 전하로 인한 반발력으로는 전자 이중 슬릿 실험의 결과를 설명할 수 없습니다. 이 정도면 이중 슬릿 실험의 결과를 입자의 파동성 측면에서 설명하는 것이 합리적일 것입니다. 그러나 모든 논리적 결함의 가능성이 방지되었다고는 할 수 없습니다. 예를 들어, 전자가 둘로 나뉘어 슬릿을 통과할 가능성을 고려할 수 있습니다. 그러면 반으로 나뉜 전자들 사이에 반발력이 작용하여 경로가 휘어지게 될 것입니다. 전자가 가지고 있는 전하를 우리는 기본 전하라고 부릅니다. 양성자는 전자와 정확히 같은 크기이지만, 반대 부호의 전하를 가지고 있습니다. 모든 입자는 전자 전하의 정수배에 해당하는 전하만을 가집니다. 즉, 전자보다 작은 전하는 자연에서 관찰된 적이 없습니다. 이러한 관찰은 또한 전자의 분열이 없다는 것을 의미합니다. 자연에서 절대 나뉘지 않는 전자가 이중 슬릿을 본 순간만 둘로 나뉘고, 슬릿을 통과한 후 다시 합쳐진다고 주장할 수 있습니다. 그러나 이 가설은 받아들이기에는 너무 비현실적입니다. 다른 가능한 반박들이 많이 있을 수 있지만, 대부분은 고려할 가치가 없을 정도로 비합리적입니다. 아무도 전자를 본 적이 없지만, 그 존재를 의심하는 사람은 없습니다. 이는 모든 자연 현상이 전자의 존재를 가정할 때만 완벽하게 설명될 수 있기 때문입니다. 이런 의미에서, 모든 현상을 잘 설명하는 가설을 진리라고 부릅니다. 입자의 파동성도 마찬가지입니다. 그러나 모든 가설은 검증이 필요합니다. 우리는 물리 법칙의 예측이 항상 맞기 때문에 그 법칙을 믿습니다. 우리가 진실이라고 알고 있던 물리 법칙에 예외가 발견되고, 더 정교한 법칙으로 대체되는 것이 물리학의 역사입니다.