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[책 익는 마을의 책 이야기]
카를로 로벨리 지음 <보이는 세상은 실재가 아니다>
책 익는 마을 원진호
2019년 09월 02일 (월) 11:13:34 보령신문 webmaster@charmnews.co.kr
   

■ 세상의 본 모습
 먼 하늘에서 보면 바다는 비취색의 판이다. 가까이가면 바람에 넘실거리는 파도가 보인다. 더 가까이 가면 파도의 포말이 보인다. 어는 것이 바다의 본 모습일까? 우리는 안다. 시간과 공간 속에 우리가 서 있는 것을. 이 곳이 우리 세계임을. 그러나 우리의 시선을 거시 세계-우주로 확대하거나, 미시세계-하나의 입자로 축소하면 그 세계는 어떻게 보일까? 저자는 이 책에서 우리를 did 쪽 세계로 여행을 시켜준다. 그는 ‘양자이론과 중력이론을 결합한 ‘루프양자중력’이라는 개념으로 블랙홀을 새롭게 규명한 우주론의 대가‘이기에 믿어도 좋을 듯 싶다.

■ 데모크리토스
 역사 이전에 신과 운명이 있었다. 그러나 이 것에 의심을 던진 이들이 있으니  BC 5세기경 밀레토스 지식인들이다. 그들은 신화가 이야기 하는 곳에 직접 찾아가 그 말이 허구임을
증명했다. 세계의 본질을 자연에서 구하고 탐구했다. 여러 사람이 다양한 주장을 한 건 우리가 이미 아는 법. 그 중 데모크리토스는 이런 말을 남겼다. “우주 전체는 끝없는 공간으로 이루어져 있으며, 그 속에서 무수한 원자들이 돌아다닙니다. 공간은 한계가 없습니다. 위도 아래도 없습니다. 중심도 경계도 없죠. 원자들은 모양 외에는 그 어떤 성질도 갖지 않습니다. 무게도 색도 맛도 없습니다. 실상은 원자와 진공일 뿐입니다” 저자는 현대 물리학의 지혜가 여기에 있고 이 아이디어가 갈리레오와 뉴턴등 수많은 근현대 과학자들에게 영감을 불어 넣었다고 말한다.

■ 근대 물리학
 뉴튼은 하늘과 땅을 하나로 통합했다. 만유인력 법칙이 그 것이다. 세계는 공간과 시간, 그리고 입자로 구성된다. 그러나 자연세계의 힘에는 인력만이 있지 않았다. 자석과 전기력은 설명되지 않았다. 패러데이와 맥스웰이 장(場, field)라는 개념을 만들었다. 무수히 많은 선들의 힘, 그 것이 장이다. 하여 뉴튼의 세계에 장이 들어서게 된다. 1905년 아인슈타인은  ‘시간지연과 거리단축효과’를 입증하는 특수상대성이론을 발표했다. 우리에게 현재는 1/10초 사이에 있다. 그 건 우리 지각의 한계 때문이다. 그러나 몇 나노초로 인지력이 커지면 우리에게 현재는 어느 정도를 말할까? 안드로메다에서 벌어진 현재가 우리의 미래일까 과거일까? 아마 그 것은 우리에게 연장된 현재일 것이다. 저자는 시공을 통합시킨 이가 왜 아인슈타인일까를 설명한다. 그는 ‘세계가 어떻게 이루어져 있을지를 상상하는 독특한 능력을, 마음속에서 세계를 보는 능력을 가지고 있었’다. 하여 세계는 시공과 장, 그리고 입자로 이루어지게 된다.

■ 현대물리학
 아인슈타인은 특수상대성이론에 중력의 변수가 빠져있음을 느꼈다. 10년의 연구 끝에 일반 상대성이론을 내 놓는다. 시공은 중력이 강한 곳에서 휘어진다는 것. 해안가에 사는 사람은 중력이 높기에 시간이 빨리가 일찍 늙고, 고산지대에 사는 이는 느리게 늙는다는 것. 이른바 시공과 장을 통합시켜 버린다. 비슷한 시기 보어와 하이젠베르그등에 의해 양자역학이 개념화되는데, 상대성이론과 양자역학이 대립각을 이루며 성장한다. 일반상대성이론의 중력장은 양자역학-장들이 양자화 된다는 것-을 고려하지 않고 연속적인 굽은 시공을 논한다. 양자역학은 불연속적인 에너지 양자들이 도약하고 상호 작용하는 평평한 시공을 논한다. 아인슈타인은 양자역학의 세계를 부인했고, 보어등은 이 거인을 이해시키는데 애를 썼다. 그렇게 상대성이론은 거시세계를 양자역학은 미시세계를 지배하게 되는데...

■ 양자중력
 상대성이론에서 우주는 결국 서로 끌어당김에 수축되고 붕괴된다. 그러나 실제 우주는 팽항한다. 양자역학자들은 세계가 무수히 많은 크기가 없는 많은 점들로 이루어짐을 반대한다. 왜? 유한의 물질을 크기가 없는 점들로 나누고, 다시 이를 크기 없는 점들로 합산한다면 결국 크기가 없는 물질만 나올 뿐이기 때문이다. 하여 세계는 크기가 있는 입자가 존재할 것이라 생각한다. 이들은 블랙홀에 빨려 들어가기 직전의 입자의 크기가 세계를 구성하는 최소입자라 보고 계산해 낸다. 그 크기가 대략 ‘1cm의 10억분의 1의 10억분의 1의 10억분의 1의 백만분의1(10-33승 cm)’이다. 이 기본입자가 공간을 차지한다. 이는 ‘가장 작은 원자핵의 10억분의 10억분의 1보다’도 작다. 이 미시세계에는 중력이 작용한다. 근데 우리가 생각하는 중력이 아니다. 시간도 존재하지 않는다. 시간은 ‘그 양자들의 상호작용의 결과로서 생겨난다. 시간은 공간과 같이 양자중력장으로부터 발생하는 것이다. 하여 세계는 공변 양자장으로 통합된다. 공간과 시간이 시공으로, 장과 입자가 양자장으로, 다시금 시공과 양자장이 공변 양자장으로 설명이 되는 것이다. 이 것이 실재다. 세상의 실재.   

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