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Date 2019/04/20 15:57:22
Name 이니그마
Subject 블랙홀 관측에 즈음한 과학이야기 (수정됨)
100년전, 1919년 11월 7일.
영국 런던 타임스는 중력렌즈 현상과 관련하여 뉴턴과학의 종말을 선언했고. 그 시점부터 아인슈타인의 시공간과 상대성 이론이 패러다임이 되었다.

질량을 가진물체끼리 서로를 끌어당긴다는 만유인력의 방식으로는 질량이 없는 빛이 중력에 휘는 현상을 설명할수 없었기 때문이다.

아인슈타인은 대중적인기를 얻었으나, 그의 이론의 특성상 당시과학력으로는 검증이 쉽지 않아 이론에 그쳤다. 그로부터 100년, 중력파의 검출과 블랙홀의 관측이 이루어졌고 바야흐로 아인슈타인의 상대성이론이 법칙이란 이름을 얻기 직전이다.

고등학교때 물리(물상) 교과서를 펼치면 항상 첫머리에 등장하던 뉴턴옹은 이제 과학교과서보다는 과학역사서의 중요인물로 자리이동을 하였고, 현시점의 중고등학생들은 만유인력의 법칙을 배우지않아 대부분 모른다(!)

물론 가시적 세계에서는 다른 물체들의 속도가 광속에 비해 무시가능할만큼 상대적으로 작으므로 뉴턴역학를 그대로 적용해도 무방하지만 오차없이 계산하려면 대부분의 물리량에 로렌츠 인자(1/(제곱근 1-(속도/광속)^2))를 곱해야한다.

등속운동에서 속도가 광속에 가까울수록 시공간은 강하게 수축되고(특수 상대성이론)
가속운동에서의 관성과 중력가속도가 본질적으로 동일하므로 시공간이 중력에 영향을 받아 왜곡된다. (일반 상대성이론)

특수상대성이론에 의하면 물체의 속력이 광속에 근접할수록 그 운동질량은 무한대로 발산하고 이는 역으로 질량을 가진 물체가 광속의 속력을 낼 수 없음을 의미한다.
같은 이론에 의거 만약 어느 물체가 광속으로 비행을 할 경우 그 물체의 공간대비 시간은 정지한다.

예를들어 100만광년 밖의 천체에 빛의속도로 나는 우주선을 발사했다라고 가정하면 지구에서는 100만년이라는 시간동안 기체가 목적지에 접근해감을 관측할 수 있지만. 기체 내부에서는 출발즉시 도착했다고 느낀다. 물론 시간팽창과 공간수축으로 인한 결과이며 우주선 내부의 시간은 정상적으로 흐른다. 다시말해 거리에 대한 시간 개념만 사라진다(가속 감속 구간이 없다고 가정한다)

즉 빛의 속도로 이동할 경우 시공간에서 자유로워질 수 있지만 질량을 가진물체는 빛의 속도를 낼 수 없다. 결국 질량은 이 차원에 우리를 못박기 위한 족쇄일 수도 있다.
질량의 기본단위라는 힉스입자가 신의 입자라는 이명을 가진것도 이유가 있는것이다.

아인슈타인이 옳았다면, 다음의 목적지는 어디일까.
언젠가 양자역학과 상대성이론이 통합되고 거시와 미시세계가 하나의 물리이론으로 설명이 가능해지면 어떻게 될까.
그리고 그 응용과학은 어떤 목적성을 띠고 그때의 윤리관은 어떤식으로 과학을 제어할까. 혹시 과학과 사상과 종교까지도 통합된 그런 결과물이 나오지 않을까.

결국 예측만 해 볼 뿐이다.
관측을 해내기 전에는 무수한 가능성이 확률적으로 존재하며 이는 아이러니하게도 위대한 아인슈타인이 끝끝내 부정하고자 했던 불확정성의 원리이건만.

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스위치 메이커
19/04/20 15:59
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근데 상대성 이론의 이름을 정말 법칙으로 바꾸나요?
닉네임을바꾸다
19/04/20 16:15
수정 아이콘
출발 즉시 도착했다고는 느끼지 않을텐데 단지 시간이 지연되는걸로 알아서...
명란이
19/04/20 16:22
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현시점의 중고등학생들은 만유인력의 법칙을 배우지않아 대부분 모른다(!)

이거 사실임미꽈??????
19/04/20 16:22
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(수정됨) 네, 가속도가 없는한 우주선 내부의 계는 자기가 시간이 느리게 간다는 걸 느끼지 못 하죠. 그게 상대론의 핵심이죠.
다만, 뮤온붕괴에서 생각해보면 알 수 있듯이 대신 이동하는 거리가 그 우주선에겐 줄어들겠죠. 정확히 말하면 공간수축으로 지구가 우주선을 향하여 더 짧은 거리로 이동하겠네요.
뭐 이건 이론물리하는 저도, 교수도 자주 헷갈립니다 하하

근데 아직도 천문학 계산은 대부분 뉴토니안으로 하는데 정말 만유인력을 삭제했나요? 충격적이네요.
이니그마
19/04/20 16:23
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이니그마
19/04/20 16:24
수정 아이콘
네 사실입니다. 저도 최근에 알고 충격먹은...
이니그마
19/04/20 16:24
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공리로서 자리잡게 되면 이론딱지를 떼게 되죠
이니그마
19/04/20 16:30
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천문학이 뉴턴역학을 쓰나요?
갈릴레이 좌표계 오류로 로렌츠로 바꾼지 오래되지
않았나요?
스위치 메이커
19/04/20 16:30
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그러면 한 10년쯤 지나면 일반 상대성 법칙, 특수 상대성 법칙 이렇게 부르겠네요...
19/04/20 16:33
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실제 은하 생성같은 시뮬레이션 돌릴 때는 일반상대론 효과가 작기 때문에 행성간의 중력은 뉴턴역학으로 커버됩니다. 물론 우주팽창은 일반상대론에서 나오는 거지만 그건 따로 집어넣어주면 되니깐요.
이니그마
19/04/20 16:35
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그렇겠군요 어차피 관측은 지구시점에서 하니까 시공간 왜곡도 그렇게 의미는 없겠네요.
19/04/20 16:39
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(수정됨) 윗 댓글에 썼듯이 우주선 내부의 시간은 우주선 계에선 느리게 흐르지 않습니다. 다만 우주선의 계에서 우주선과 지구의 거리가 줄어들어 지구가 우주선으로 짧은 거리를 이동하겠죠.
헷갈리시면 뮤온붕괴를 떠올리시면 됩니다.
이니그마
19/04/20 16:41
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우주선 내부 자체의 시간이 느리게 흐른다는 얘기가 아닙니다. 결국 공간 수축에 의해 거리를 시간에 의해 이동하는게 무의미하다는 얘기죠.
19/04/20 16:44
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그런 의미셨다면 제가 착각했나보네요.
이니그마
19/04/20 16:54
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(수정됨) 확실히 좀 오해되게 썼네요 약간 수정해야겠습니다. 지적 감사합니다.
그런게중요한가
19/04/20 17:10
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헐 그럼 뭘 어떻게 배우는거죠
19/04/20 17:14
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뉴턴 법칙 진짜 안배웁니까? 상대성 이론과 별개로 이건 물리에서 반드시 배워야하는 부분이라 안배울리가 없을 것 같은데. 그리고 theory, law 이런건 엄격히 따져서 붙이는게 아닌거 같습니다. 그냥 처음 붙어서 굳어지면 이어지는 경우가 많은 것 같습니다.
19/04/20 17:17
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뉴턴을 안배운다는게 Gm1m2/r^2 을 안배운다는거겠죠..? F=ma 안배우는건 아닐거고
이니그마
19/04/20 17:22
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F=ma도 상대성이론으로 해석하면 틀린식이긴 합니다만
기초 운동역학에서 뉴턴식으로 가르치긴 합니다.

나중에는 로렌츠 인자를 반영해서 새로 가르친다더군요.
cluefake
19/04/20 17:22
수정 아이콘
진화론도 론인데
법칙 아니라 틀릴 가능성 그러면 제대로 된 생물학자들에게는 따귀 두드려 맞을..
이니그마
19/04/20 17:23
수정 아이콘
(수정됨) 만유인력의 법칙자체가 틀린식이란게 증명된거나 다름없어서 가르치질 않나봅니다.
본문의 빛의 중력렌즈 효과를 아예 설명하기가 불가능하니까요.
닉네임을바꾸다
19/04/20 17:42
수정 아이콘
사실 충분히 작지 않고 무겁지 않고 빠르지 않는 조건이라면야 뉴턴식으로도 충분하지 않...
이니그마
19/04/20 17:47
수정 아이콘
그렇죠 흐흐
비바램
19/04/20 18:05
수정 아이콘
질량을 포기하고 빛의 속도를 돌파하면, 다음 차원을 경험할 수 있다는 상상도 가능한 부분입니까 껄껄.
이니그마
19/04/20 18:08
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거기서부터는 유사과학 또는 신학의 영역이 될지도 모르겠습니다.
19/04/20 18:56
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뉴턴역학이 되게 직관적인데, 중학생수준에서 상대론의 개념을 이해하도록 커리큘럼을 짤 수 있을까요? 상대적 시간개념 이런거 설명하면 받아들일 수 있을지..

뉴턴이 배우지도 않는 구닥다리가되다니.. 늙어버린 느낌이네요.
이니그마
19/04/20 19:13
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그래서인지 고등학교 1학년 커리큘럼에 상대론 소개를 집어넣고 계산은 시키지 않습니다. 우주론은 관련학과나 선택과목으로 넘긴 모양새를 취하고 있습니다.
19/04/20 19:27
수정 아이콘
이상하네요. 이건 마치 nm 단위에서 틀리다고 cm 간격 표기가 틀렸다고 하는 격인데...
아시겠지만 뉴턴 법칙으로도 일반적인 상황은 대부분이 해결되고, 뉴턴 법칙 이해 못하고 상대성 이론 가는건 뱁새가 황새 따라가는 격인데...
제가 고등학교 교과서가 없어 정확히 알 수는 없지만 이름만 빠지거나 했을겁니다. 대학교 일반물리에서도 여전히 가르치는 건데요.
이니그마
19/04/20 19:32
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상대성이론의 시공간의 곡률로 정확한 계산이 가능하니까요. 빛조차도 말이죠.
대학에서 배우는 방식은 함부로 말하기는 어렵습니다만 응용과학에 가깝지 않나요? 가시세계에서 뉴턴이 적용가능하니 좀더 직관적인 방식으로 써먹을 수 있게 가르치는 부분이겠죠. 대학 자체가 깨나 보수성을 띠는 면도 있구요.
중고등과정은 순수과학을 지향하니 이런현상도 자연스레 느껴집니다.
중력장 발견과 블랙홀 관측이 우리나라에선 무덤덤히 지나갔지만 외국에선 훨씬 난리도 아니었죠. 결국 지금 세계적인 추세은 탈 뉴턴이라 생각됩니다.
복잡성은 컴퓨팅 기술이 해결하고 있으니까요.
19/04/20 19:42
수정 아이콘
이런 말씀 드리기 죄송스러운데 고등학교 때나 대학교 때 물리 수업 들으신 적 있으신가요? 이게 상대성 이론이 특수한 상황에서 뉴턴 법칙 보다 더 정확히 예측한다고 뉴턴 법칙을 대체할 수 있는 그런게 아닌데요. 뉴턴 법칙이 얼마나 범용적으로 다뤄지는데.... 이번 발견이 이루어졌다고 한국이나 외국이나 뉴턴 법칙이 상대성 이론으로 대체되는게 아닙니다.
그리고 대학교 때가 훨씬 엄밀한 순수과학을 다루죠. 중고등학교 때야 솔직히 그냥 문제 풀이 수준인데....
이니그마
19/04/20 19:47
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현상을 얘기할때 개인의 문제로 접근하시는군요.
현직 수학 교사로 물리선생들과의 대화를 토대로 글쓸 필요를 느껴서 올린 글입니다.
19/04/20 20:49
수정 아이콘
꽤 큰 규모의 컴퓨터 시뮬레이션에서도 계산량을 줄이기 위해서 법칙이나 이론에도 안 들어가는 온갖 근사적 수치 계산 방법들이 도입됩니다. 컴퓨터 돌리는데도 돈이 들어가거든요.
19/04/20 20:53
수정 아이콘
엥 그럼 뭘배우는거죠? 필요없으니까 아예 안배우는건가요?
19/04/20 20:54
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이과 감성인지는 몰라도, 상대성이론이 실험적으로 증명된지도 한세기가 흘렀고 GPS처럼 실생활에 널리 이용된지도 한참 됐는데 블랙홀 발견됐다고 새삼스럽게 왜 이 난리인가 싶습니다. 관측이야 대단하긴 하지만, 관측을 했다손 쳐도 상대성이론에 새삼스레 추가적으로 증명되는 부분도 없고 공식이 바뀌는 것도 없는데...
초짜장
19/04/20 21:02
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중력파 검출이야 의미가 있지만 블랙홀 관측 자체는 큰 의미가 없지 않나요? 1919년 태양 중력렌즈 관측과 2007년 아인슈타인 링 포착한 시점에서 이론적으로 더 달라진건 없어보이는데 말입니다.
렌즈 일부로 원래 형태를 예측하는 기술이 성공했다고 봐야겠죠.
-안군-
19/04/20 21:56
수정 아이콘
뉴턴역학이 폐기됐다뇨 ㅠㅠ 아직도 게임에 쓰이는 물리엔진은 뉴턴역학만 쓴단 말입니다.. 로렌츠 인자는 부동소수점 64비트의 정밀도 한계때문에 적용 못해요 ㅠㅠ
19/04/20 22:34
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사실 업계종사자 입장에서도 딱히 별 감흥은 없어요.
19/04/20 22:41
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애초에 상대론도 양자중력 이전의 고전적인 근사이론일 뿐입니다. 고등학교에서 양자장론 가르치지도 않잖아요. 그냥 좀 교육과정이 해괴하게 변했다고 밖에 할 말이 딱히 없네요.
19/04/20 23:10
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상대성이론이든 상대성 법칙이든 자연현상을 근사적으로 설명한다는 본질은 바뀌지 않습니다. 중요한 것은 근사적으로 설명한다는 것이지 완전무결하게 설명하는 것이 아니라는 점이죠.

둘 다 근사적인 설명이기때문에 아인슈타인의 상대성 이론이 뉴튼 역학을 완전히 대체하는 것이 아닙니다. 반드시 상대성 이론을 써야하는 경우가 있지만 많은 경우 뉴튼 역학으로 계산하는 것이 더 효율적입니다. 더 효율적이면 당연히 우리가 쓰고 그리고 가르치고 배워야 합니다. 양자 역학이 뉴튼의 고전 역학을 완전히 대체하지 않는 것도 마찬가지입니다.
19/04/20 23:42
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(수정됨) 수학전공하셔서 그런지 완벽한 이론에 환상이 있으신 거 같은데, 세상에 그런 이론은 신이 계시해주지 않는 이상 알 방법이 적어도 근미래에는 없어요. 우리가 알 수 있는 건 해당 에너지 스케일에서의 유효이론일 뿐입니다. 더 높은 에너지 스케일의 물리는 우리에게 본인들의 존재에 대한 힌트를 주기는 하는데 정작 현상을 설명할 때 큰 영향을 주지 않아요. 뉴턴역학이 그랬고 지금의 표준모형 & 일반상대론이 그러합니다. 이게 그간 이론물리학자들이 깨달은 결론입니다.

이건 약간 양날의 검인데 다행이 유효이론은 근본적 이론이 어찌됐든 얻을 수 있지만 유효이론으론 윗 세계가 어떻게 됐는지 알 방법이 없죠. 그냥 우리가 할 수 있는 건 주어진 에너지 스케일에서 최적의 이론을 찾는 거 뿐이에요. 끈이론이 사실 힘이 많이 빠진 이유도 결국 현 시대에서는 검증불가이니 그냥 우리 시대의 물리에나 집중하자는 거구요.
Dowhatyoucan't
19/04/20 23:54
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주류는 아니지만 수정뉴턴역학이란게 있습니다.
19/04/21 00:04
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죄송합니다. 대화할 때 해서는 안되는 종류의 발언인건 알았지만 문외한이라는 느낌이 들어서요.
상대성 이론은 이번 관찰이 있기 전에도 필요한 곳에 써왔고 앞으로도 그럴겁니다. 그리고 뉴턴 법칙도 마찬가지고요. 지금까지 상대성 이론이 확실히 검증이 안되서 뉴턴 법칙을 완전히 대체하지 못한게 아닙니다. 뉴턴 법칙으로 충분한 정밀도로 예측이 되는 분야에서 굳이 계산만 복잡하게 쓸 필요가 없는거죠. 그리고 뉴턴 법칙을 발판으로 하고 상대성 이론으로 갈 수 있는거라서요. 고등학교 수학 때, 대학교에서의 엄밀한 증명 같은거 다 버리는거랑 비슷하다고 해야하나...
공안9과
19/04/21 01:54
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그래서... 타임머신이나 워프가 가능한겁니꽈?ㅠ
19/04/21 03:03
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여담이지만 이론이나 법칙같은 건 흠잡을 데가 있나 들여볼 가치가 있지만서도 원리 앞에서는 답이 안 나온다는 얘길 우스갯소리로 들은 적이 있습니다.
등가원리, 불확정성원리, 파울리의 배타원리 뭐 이런 것 등이 있겠죠. 등가원리로 일반상대론이 유도돼서 나오고 불확정성의 원리 하나만 가지고도 양자역학을 유도해낼 수 있다니 원리는 좀 짱인 것 같습니다.
19/04/21 05:29
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틀린식이라는 표현을 너무 쉽게 이야기하는 듯 합니다. 둘 다 현상을 모델링하는 방정식들이고요. 전자는 간략화된 방정식이고, 후자는 좀 더 자세하게 모델링한 방정식인거죠.
19/04/21 06:08
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뉴턴역학이 근사 공식이고 정확한 공식은 따로 있으니까 뉴턴역학 가르치지 않아도 된다는 이야기는 아기가 언젠가는 걸을 테니까 아직 걷지 못하는 아이에게 보행기 줄 필요없다는 식의 이야기로 보입니다.
19/04/21 15:18
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(수정됨) 이 우주가 어떠한 법칙 혹은 진리 하나로 이루어져 있다고 하여도
강아지가 물리학을 이해할 수 없는 것 처럼
인간도 인간이 이해가능한 패러다임과 맥락의 한계 내에서만 그것을 이해할 수 있습니다.

우선 이 우주의 진리가 1 to 4로 이루어져 있다고 치죠!
뉴턴옹은 사과가 떨어지는 것을 발견하고 중력(1)이란 것을 발견해냅니다. 그리고 하늘이 내려주신 뉴턴옹에 의해 인간 전체의 패러다임은 넓어졌죠.
하지만 뉴턴옹에게는 한 가지 약점이 있었으니 이 '중력'이 '어떻게' 작용하는지는 자세한 설명을 할 수 없었던 거죠.
하지만 그래도 상관 없었습니다. 뉴턴 물리학 만으로 인류는 우주선을 띄울 수 있었고 달에도 갈 수 있었죠. 뉴턴 물리학 만으로 눈에 보이는 모든 것을, 실생활의 모든 도움이 될 수 있었습니다. 본문에 표현된 뉴턴 물리학의 종결, 이라 함은 아마도 과거 [뉴턴 물리학은 이 우주의 모든 것을 설명 할 수 있는 only진리과학이다]라는 패러다임의 한계가 더 넓어진 것을 의미하는 걸로 추정되네요.
두번째로 하늘이 내려주신 천재 과학자 아인슈타인옹에 의해 인간의 패러다임은 더 넒어지고 중력에 대한 이해와 함께 이 우주에 존재하는 모든 진리를 깨우친 것 같았죠.
하지만 이 중력은 우주(1 to 4) 중 1에 불과했습니다.

사회는 아인슈타인옹이 계속 혁신적 발표를 이어나갈 것으로 기대했지만 1920년대, 세대는 바뀐다고 혜성처럼 등장하는 젊은 과학자들은 철학 같은 과학을 들고 나와 과학계를 뒤흔듭니다.

바로 아인슈타인이 죽기 전 까지 마음으로는 인정하고 싶지 않아하던 [양자역학]입니다.

뉴턴옹과 아인슈타인옹은 합세하여 눈에 보이는 우주를 설명하였지만, 눈에 보이지 않은 작은 세계에서는 그들의 법칙이 통하지 않았습니다. 아인슈타인은 성격적으로 이러한 모순을 못견뎌했죠.

우주에 어떠한 법칙 혹은 진리가 있다면 그것은 하나일텐데 법칙이 두개라니 그럴리가 없어!!! 모든 것을 통합하는 모든 것의 이론을 나는 발견해내고 말테다! (하지만 그의 영원한 꿈으로 남게 됩니다)


아인슈타인은 우주가 어떠한 정교하게 설계된 하나의 법칙으로 이루어져 있다고 믿었습니다.

그런데 양자역학은 그게 아니라 모든 가능성이 동시에 존재한다고 말하죠.

그리고 점점 철학과 SF같은 이야기를 넘나듭니다. 5차 솔베이 회의를 포함해 아인슈타인은 남은 생의 많은 시간을 양자역학에 이의를 제기하였지만 본인의 과학 이론으로 반박 당하는 등, 이론적으로 수학적으로 문제가 없었습니다. (대부분의 다른 과학자들은 양자역학에 대해 이해조차 못했습니다. 인류가 0에 대한 개념을 이해하기까지 수천년 이상의 오랜 시간이 걸렸던 것 처럼요)

아인슈타인이 세상을 뜨고 50년이 지난 현재는 2012년 양자역학 관련 노벨물리상도 나왔으며,
현재는 우주의 진리가 1. 중력 2. 양자역학 3. 강력 4. 약력 으로 파트별로 나뉘어져 있다는 것을 알게 됩니다.
그리고 이 1-4를 하나로 대통합하는 모든 것의 이론, theory of everything 의 강력한 후보가 되는 것이 끈이론 이죠.

이 끈이론은 그런데, 다중 우주론을 기반으로 합니다.
지금 이 글을 읽고 계신 현실의 우주도,
pgr말고 유튜브를 보거나, 친구와 보람찬 시간을 보내거나, 누군가를 사랑하거나, 증오하고 있거나 하는 등의 우주가 모두 동시에 존재하고 있다는 철학같은 과학 이야깁니다.
이 철학 같고 sf같은 과학 이야기가 바로 모든 것의 이론의 가장 강력한 후보라니, 재밌죠? (실제로 최근 많은 과학자들이 동양철학의 진리와 과학의 진리가 맞닿아감을 발견하고 있습니다. 그런데 '진리'라는 것이 존재한다면 그것은 하나여야할 것이고, 그렇다면 과학과 종교 혹은 동양철학이 교집합을 가진다는 것이 이해가 가기도 합니다)

아인슈타인은 양자역학에 대해 이렇게 말합니다.
[신은 주사위 놀이를 하지 않는다.]
그리고 닐스보어는 이렇게 답하죠.
[아인슈타인, 신이 무엇을 할 지 당신이 결정하지 마시오.]
(참고로 혹시 들어보셨을지도 모를 홀로그램 우주설은 이때 양자역학으로 함께 활약한 과학자 데이비드봄에 의해 발표된 것입니다. 저서로는 접힌 우주와 펼쳐진 우주를 설명하는 '전체와 접힌 질서'가 있습니다.)

흥미있어하는 주제이고 평온한 주말이라 너무 두서없이 댓글 달았네요!
여러분은 어떻게 생각하시나요?

절대자(꼭 종교적일 필요는 없고, 단순히 우주의 법칙 정도로 생각하면 될 것 같네요)가 있다면, 그 절대자는

주사위 놀이를 한다고 보시나요,
아니면 모든 것은 정해져 있다고 보시나요?
외력과내력
19/04/21 17:00
수정 아이콘
흥미로운 댓글 잘 읽었습니다. 닐스 보어의 일갈이 정말 재미있네요. '그' 아인슈타인에게 '니가 뭔데~' 라니 크크크크

관련 주제로 글 하나 따로 써주시면 안될까요 ^^;

마지막 질문에 대해서 저는...
다 정해져 있으면 노잼이라고 봅니다 크크크크크
19/04/22 03:19
수정 아이콘
흥미롭게 읽어주셨다니 반갑네요!
기회가 되면 언젠가 적어보도록 하겠습니다. :D
19/04/22 07:16
수정 아이콘
(수정됨) 끈이론이 다중우주론에 기반한다는 건 어떤 걸 의미하는지요? 혹시 끈이론에서 칼라비 야우 다양체 계산 시 나오는 10의 500승의 landscape 말씀하시는 건가요? 아니면 대중 교양서적에서 말하는 다중우주론인가요. 말씀하시는 거 보니 후자같은데, 그런 다중우주론이 양자역학 해석의 한 방법이 될 수는 있겠으나 끈이론이 다세계 해석식 다중우주론에 근거한다는 건 틀린 명제입니다.
19/04/22 09:59
수정 아이콘
(수정됨) 끈이론이 다중우주론에 기반한다는 건 이 시대 끈이론의 거장이자 스타 과학자인 미치오 카쿠가 직접 유튜브에서 잘 설명해줍니다.

[현재 TOE의 후보가 되는 끈이론은 my contribution이다] 라며 ,
[끈이론은 무엇을 말하느냐, 라고 한다면 우리의 우주가 multiverse로 이루어져 있다]는 이야기로 시작합니다.

끈이론, 우주론 등에서 뛰어난 업적을 남긴 이론물리학계의 세계적 석학이 친절하게도 유튜브 영상에서
직접 설명해줍니다. 미치오 카쿠의 장점은 과학을 대중에 알기 쉽게 설명해준다는 것이지요.
(링크는 https://youtu.be/86Ve3QJMjgg 참조하시면 됩니다.)

미치오 카쿠에 대한 간략 설명으로는 알고 계신 분들도 많이 계시겠지만 참고용으로 덧붙이자면 아래와 같습니다.
[그는 블랙홀과 타임머신, 다중우주, 고차원 공간 등 현대물리학이 직면한 난제들을 알기 쉽고 친절하게 설명한 '평행우주', 아인슈타인의 상대성이론 이후 전 인류가 도전해온 과학의 모든 불가능에 종지부를 찍으며 물리학의 세계를 밝힌 '불가능은 없다'를 집필해 큰 화제를 모았다. 이와 함께 뉴욕타임스와 워싱턴포스트의 올해의 베스트셀러로 선정된 바 있는 '비전' '아인슈타인을 넘어서' '초공간' '미래의 물리학' 등도 집필했다.]

그리고 굳이 미치오 카쿠 만이 아니라도 끈이론은 11차원으로 이루어진 다중우주론에 근거한다라는 이야기(끈이 차원을 넘나들며 진동중)는 틀린 것이 아니라서, 틀린 명제라고 제시하신 근거가 무엇인지 궁금하네요~
19/04/22 10:22
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(수정됨) 제가 그래서 물어봤잖아요. 말씀하신 다중우주가 어떤 의미인지. 끈이론을 이루는 다면체들의 landscape 말씀하신 거라면 뭐 애초에 요즘 그쪽 연구가 결국 관련 geometry나 operator 연구가 많기 때문에 일리있는 주장이지만 말씀하신 다세계 다중우주라면 양자역학적 해석일 뿐 그게 주요 근거가 될 수 없어요. 그런 공상과학적인 개념 없어도 끈이론 전개하는데 별 영향이 없습니다.
그냥 흥미위주의 교양서적으로만 지식을 습득하셔서 개념에 혼돈이 있으신 거 같은데 명확히 구분하시는 게 좋아요. 교양서적 말고 정말로 끈이론에 관심있으시면 학부수준으로 Zwiebach의 입문서적이 잘 되어있으니 그걸 추천드립니다.
19/04/22 11:42
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(수정됨) 그리고 교양서적은 말그대로 교양서적이기 때문에 검증되지 않거니 왜곡된 주장들이 들어가기 쉽습니다. 엄밀한 물리이론을 말하는데 교양서적 들고와봤자 의미없어요. 이론물리가 저런 공상과학소설이나 짓는 분야인지 아십니까?
혹시 저분이 다중우주관련해서 논문이라도 쓴 줄 알았는데 그것조차 없네요. 그냥 연구는 손 떼신 듯.
raindraw
19/04/22 13:21
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기본적으로 질량은 힉스입자와 상관없이 존재하는 것 아닌가요?
기본입자들에 질량이 없어야 하는데 질량이 존재하는 것을 확인하고
힉스 입자가 있어야 설명이 가능하다는 식으로 이야기가 전개된 것으로 아는데 말입니다.
이것도 좀 알쏭달쏭하네요.
19/04/22 22:31
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(수정됨) 표준모형은 힉스메카니즘을 이용하고 있습니다. 좀 테크니컬하게 말씀드리자면 게이지보존들과 물질 페르미온이 질량을 갖게 되면 물리법칙을 기술하는 기본 물리량인 라그랑지안의 게이지&카이럴 대칭성이 깨지기 때문이죠. 대칭성이 깨진다는 건 관측자에 따라 물리법칙이 달라진다는 건데 그걸 물리학자들이 용납할리가 없죠.
19/04/22 22:35
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따라서 일단 모두 질량이 없도록 기술한 후에, 한번쯤 들어본 적이 있으신 자발적 대칭성 붕괴를 통해 힉스입자가 vacuum expectation value를 갖게 되면 게이지보존은 힉스장과의 게이지 상호작용을 통해, 페르미온들은 유카와 상호작용을 통해 짜잔! 하고 질량을 갖게 되는 겁니다. 이 메카니즘을 통해 와인버그&살람이 전기기력과 약력을 통합시켰고 표준모형이라고 불리게 됩니다.
19/04/22 22:45
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(수정됨) 물론 이 힉스메카니즘에도 문제가 있는데, 그건 힉스입자같은 스핀0인 스칼라입자들은 양자조정효과에 굉장히 많은 효과를 받게되는데 그렇담 힉스입자의 질량이 플랑크질량의 스케일만큼 커져야죠. 하지만 힉스입자는 상대적으로 기껏해여 125GeV정도라는 걸 볼 때 분명 저 양자효과를 상쇄시킬거나 약화시킬 메커니즘이 필요합니다. 이 문제를 hierarchy 또는 fine tuning 문제라고 부르며 현대입자물리의 난제 중 하나입니다.
19/04/22 22:49
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(수정됨) 해결방안으로는 techicolor, composite Higgs, Supersymmety, Axion 정도가 있는데, 현재로서 가장 많이 주목받는 건 아무래도 초대칭이지요. 물론 초대칭입자들이 발견되지 않고 있어서 새로운 메카니즘이 필요할지도 모르겠습니다.
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