물리학을 낳은 위대한 질문들 by 마이클 브룩스

[ 느낀점/배운 점 ]

 

부제는 '모든 위대한 법칙은 질문에서 시작되었다.'

과학이론의 탄생한 핵심적 질문, 이에 따라 산출된 이론의 핵심적 내용이

버무려져 있다. 

(사실은 이론이 정말 이 질문에서 나온 것 같지는 않다.

거꾸로 과학계의 핵심적 이론이 설명하는 해석이 (해답일 수는 없지만)

어떤 질문에 대한 대답일 수 있는가?를 짝지어 설명하였다고 볼 수 있겠다.)

 

잘 쓴 책을 보면 항상 저자가 뭐 하는 분인가 다시 보게 된다.

양자 물리학 박사이면서 과학 잡지의 편집자 출신으로 대중 강연, 책, 기사를 작성하는 분이다. 그러하므로 깊이와 넓이를 다 수용할 수 있는 내공있는 대중적 글쓰기가 가능했구나 라는 생각이 든다. 

 

비슷한 경력과 경험을 쌓은 사람이 모두 이 정도의 내공을 보여줄 수 는 없지만,

적어도 저자는 자신의 경력과 지식으로 적합한 수준의 작품을 보여주고 있는 것 같다.

또한 박병철 박사님의 번역도 깔끔하여 매끄러운 독서에 흐름을 타게 해 준다.

 

소장할 뿐 아니라 반복해서 읽을 만한 충분한 가치가 있는 책이다.

 

재미있고 관심이 있었던 부분은....

 

질문 3. 슈뢰딩거의 고양이게게는 무슨 일이 일어났는가?

슈뢰딩거의 고양이가 왜 거시세계에서는 발생할 수 없는 지

이유를 제시한 부분은 양자역학 대중서에도 잘 볼 수 없는 내용이었다.

 

질문 16. 끈 이론은 정말로 끈에 관한 이론인가?

끈 이론에 대한 설명, 가치 및 이를 어떻게 증명할 수 있는가에 대한 내용도

다른 책에서는 잘 볼 수 없는 내용이다.

 

질문 18. 우리는 시뮬레이션 속에 살고 있는가?

영화 '메트릭스'를 통해 설명한 시뮬레이션 이론은 '홀로그램 우주'를 연상하게 하는 흥미로운 엑기스 였다.

 

질문 20. 실체의 진정한 본질은 무엇인가?

특히 요즘 수학에 관심이 많은 나로서는 '실체의 삼위일체 개념도'는 흥미로웠다.

정보이론과 수학, 물리학의 관계을 엮은 생각과의 관계를 쉽게 설명해 주었다.

 

이 부분은 요즘 읽고 있는 제임스 글릭의 '인포메이션-인간과 우주에 담긴 정보의 빅히스토리'에 핵심 주제이기도 한다.

 

튜링에 대한 책은 우리나라에 몇 권 있어 읽어 볼 기회가 있었다.

다행에 섀넌에 대한 근래에 몇 권 출판이 되기는 한다.

 

다만 '실체에 이르는 길','황제의 새마음' , 우주, 양자, 마음' 등을 쓴

로저 펜로즈은 출판은 되어 있지만 번역이 깔끔하지 못하고, 번역이 깔끔한지 어떤지 알 수 없을 정도로 (나의 지식이 미천하여) 난해한 경우가 많다.

 

2017년 CES에서 알렉스를 보고 와서 우리도 AI를 해야 한다고 난리 부르스를 치는

관료들, 임원들을 볼 때....

 

이미 1980년대 부터 인간의 사유와 의식에 대해 파고들었던 저런 자원들이 있었다는.... 그리고 2017년 지식으로도 파헤치기 쉽지 않은 지식을 쏟아 놓은 인재들이 양성한 사회적 인프라가 부러울 따름이다.

 

[ 주요 내용 ]

 

ㅇ 모든 물체의 근본은 빈 공간에서 일어나는 에너지 요동의 산물이다.

 

ㅇ 기원전 600년 경....밀레투스학파....터키 서해안에 작은 도시 밀레투스.....현대 과학의 고향...학자들이 모여서 최초로 과학적 논리를 발전....새로운이론을 공개적으로 토론하면서 그 진위 여부를 판단하는 가장 공정한 수단으로 '실험'이라는 방식을 채택....이 모임을 이끌었던 '아낙시메네스'는 역사상 최초로 과학적 실험을 수행한 사람...

 

ㅇ 물리학이란 모든 것 (특히 우리가 사실이기를 바라는 이론들)을 검증하는 과정이다.  바로 이런 이유 때문에 물리학에서는 과학적 '성인'이 존재할 수 없다. 그 대상이 무엇이건 간에, 물리학적 진리는 다수결로 결정되지 않는다.

 

ㅇ 플라톤이 인류 문명에 가장 크게 기여한 부분을 꼽는다면 아마도 '공화정의 도입'일 것이다.

 

ㅇ 아인슈타인은 20대 중반 일련의 실험을 통해 빛이 양자 덩어리인 '광자'로 이루어져 있다는 사실을 알아냈고, 이 발견은 20세기를 풍미했던 양자 물리학의 초석이 되었다.

 

ㅇ 특수 상대성 이론은 에너지와 질량이 서로 교환 가능하다는 주장으로 물질의 근본을 밝힌 일대 혁명을....일반 상대성 이론은 뉴턴의 고전 중력 이론을 밀어내고, 중력을 설명하는 최상의 이론으로 자리잡았다.

 

ㅇ 리처드 파인만....'양자 전기 역학, QED'은 빛과 물질의 상호 작용을 설명하는 이론으로서, 지금까지 알려진 물리학 이론 중 가장 정확한 이론으로 알려져 있다.

 

ㅇ 말년의 아인슈타인은 물리학자들에게 별로 존경을 받지 못했지만, 파인만은 세상을 떠나던 마지막 순간까지 모든 이의 사랑을 한 몸에 받았다. 아인슈타인은 스스로를 막다른 길로 몰아간 반면, 파인만은 스스로 이해력의 한계를 인정하고 다른 사람들이 개척한 새로운 영역으로 과감하게 들어섰다. 이것은 물리학의 또 다른 핵심이다.

 

ㅇ 하이젠베르크의 '불확정성 원리'에 따르면 주어진 계에 대해서 물리학이 규명할 수 있는 내용에는 분명한 한계가 있다.

 

ㅇ 전자의 운동량과 위치는 결코 '동시에 정확하게' 결정될 수 없다. 즉, 이 두개의 물리량에는 원리적으로 극복할 수 없는 유한한 오차가 내포되어 있다.

 

ㅇ 현대의 전자 공학은 양자 이론에서 탄생했고, 양자 이론은 열역학에서 탄생했다. 그리고 열역학은 기체의 특성을 연구하면서 탄생했으며,......이런 식으로 물리학은 각기 다른 소분야의 사실처럼 엮인 채 스스로 진화하는 학문이다.

 

ㅇ 만물의 이론은 모든 입자들과 그들 사이의 상호 작용을 좌우하는 힘, 그리고 입자들의 활동 배경인 시간과 공간을 하나의 통일된 체계로 서술하는 것을 목표로 삼고 있다.

 

ㅇ 기원전 350년경 그리스 철학자 아리스토텔레스는 '물리학'이라는 저서에서 시간의 개념을 처음으로 정의했다. 아리스토텔레스의 시간에 대한 탐구는 하나의 질문에서 시작된다. "시간은 존재하는 부류에 속하는가? 아니면 존재하지 않는 부류에 속하는가? " 이 의문은 지금까지도 여전히 풀리지 않은 채 남아 있다.

 

ㅇ 지난 2,000여 년 동안 인류가 시간에 대하여 내린 확실한 결론은 단 하나 - "시간은 변화와 관련되어 있다."는 사실 뿐이다. 모든 사물은 흐르는 시간 속에서 변해간다.

 

ㅇ 물리계의 무질서도가 비가역적으로 증가하는 현상을 '열역학의 시간 화살 문제'라고 한다. 이것은 물리학의 가장 근본적인 법칙 중 하나로서, 열역학의 제2법칙으로 알려져 있다. 즉, 우리의 우주는 시간이 흐를수록 무질서도가 증가한다는 것이다. 계의 무질서도를 나타내는 물리량을 엔트로피라고 하는데, 이 값은 절대로 감소하지 않고 항상 증가한다.

 

 

ㅇ 특수 상대성 이론의 핵심은 다음 두 개의 문장으로 요약된다.

 1) 여러 명의 관측자들이 우주 안에서 어떻게 움직이건 간에, 물리학의 법칙은 누구에게나 똑같다.

2) 빛의 속도 c는 우주 어디서나 동일한 상수이다....빛의 속도는 광원이나 관측자의 운동 상태와 무관한 범우주적인 상수다. (유리 속이나 물 속 등 환경이 달라지면 빛의 속도는 달라질 수도 있다. 위의 주장은 동일한 매질 속에서 빛의 속도가 불변한다는 뜻이다.)

 

ㅇ 특수 상대성 이론에 따르면 시간은 관측자의 운동 상태에 따라 각기 다른 속도로 흐르기 때문이다. 당신이 로켓 운전자의 시계를 바라보면 당신의 시계보다 느리게 가는 것처럼 보인다. 그러므로 로켓 운전자의 관점에서 빛이 이동한 거리는 당신이 본 거리보다 짧지만 그가 측정한 시간도 당신의 시간보다 짧기 때문에 두 효과가 상쇄되어 동일한 광속을 얻게 되는 것이다....물론 시계만 느리게 가는 것이 아니라 시간의 흐름을 기록할 수 있는 모든 움직임이 느려진다는 뜻이다...

 

ㅇ 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 '공통된 미래'라는 개념을 송두리째 날려 버렸으며, 그와 함께 '공통된 현재'나 '공통된 과거'의 개념도 더 이상 설자리를 잃게 되었다.....당신에 대하여 상대적으로 움직이는 관측자에게는 시간이 다른 속도로 흐르기 때문이다. 그래서 당신이 보기에 A, B 두 사건이 동시에 일어났다고 해도, 다른 사람에게는 동시가 아닐 수도 있다. 심지어는 당신의 눈에 사건 A가 사건 B보다 먼저 일어난 경우에도, 다른 사람에게는 B가 A보다 먼저 일어난 것으로 관측될 수도 있다.

 

ㅇ 과거, 현재, 미래 그리고 동시성과 인과율 - 이들 중 범우주적으로 통용되는 개념은 하나도 없다. 시간의 흐름에 관한 한, 당신의 몸과 선조체는 오직 자신만의 고유한 시간을 느낄 뿐이다.

 

ㅇ 아인슈타인은 특수 상대성 이론을 발표하면서 시간과 공간이 사슬처럼 서로 맞물려 있다고 가정했다. 여기서 '특수'라는 말은 '특별하다'는 뜻이 아니라, '매우 한정된 경우 (물체의 속도가 일정한 경우)'를 의미한다.....시간은 4차원으로 이루어진 우주의 한 차원일 뿐이다....시간을 제외한 나머지 세 개의 차원은 우리들이 살고 있는 공간에 해당한다. 공간에는 앞-뒤, 좌-우, 위-아래로 이동할 수 있으므로 차원이 세 개이며, 시간은 오직 한 방향으로만 갈 수 있으므로 차원이 하나밖에 없다.

 

ㅇ 시간과 공간으로 이루어진 아인슈타인의 4차원 공간(또는 4차원 시공간)은 우주를 이루는 가장 기본적인 구조로 일그러지거나 뒤틀릴 수 있고 꼬일 수도 있으며 심지어는 찢어질 수도 있다. 이 모든 현상을 일으키는 주범은 다름 아닌 질량(또는 에너지)이다. 질량과 시공간의 관계를 설명하는 것이 일반 상대성 이론....

 

ㅇ 블랙홀의 중심을 포함하여 우주 만물의 행동 양식을 더욱 정확하게 서술하려면 양자 역학과 일반 상대성 이론을 결합시킨 양자 중력 이론이 필요하다....이 이론이 체계를 갖추면 시간과 관련된 문제들도 해결될 것으로 기대된다.

 

양자 역학은 눈에 보이지 않는 극미의 세계, 즉 분자와 원자, 소립자 등의 행동 양식을 서술하는 물리학이다. 따라서 양자 중력 이론이란 아인슈타인의 중력 이론 (일반 상대성 이론)을 극미의 영역에 적용한 이론이라고 할 수 있다.

 

ㅇ 시간의 본질.....아마도 이것은 물리학 역사상 가장 해결하기 이려운 난제일 것이다.

 

ㅇ 닐스 보어가 제시했던 원자 모형에서 원자핵의 주변을 도는 전자는 특정 에너지를 갖는 궤도에만 존재할 수 있는데, 슈뢰딩거의 파동 방정식을 풀면 이 '양자화 된' 에너지 값이 얻어진다. 전자는 파동의 진동수가 정확하게 맞아떨어지는 궤도에 있어야 안정된 상태를 유지할 수 있다.

 

ㅇ 막스 보른은 파동 방정식의 해가 어떤 '확률'을 의미한다고 주장했다. 방정식을 풀어서 얻은 파동 함수가 '특정한 위치에서 입자가 발견될 확률'이거나, '입자가 특정 운동량을 가질 확률'이라는 것이다.

 

ㅇ 파동 방정식은 "우리가 양자적 객체로부터 무엇을 알 수 있는가?"를 알려 줄 뿐, 양자적 객체를 직접 서술하지는 않는다는 것이다.

 

ㅇ 상대성 이론은 관측자의 상태와 무관한 이론이었다. 특히 특수 상대성 이론의 핵심은 "물리학의 모든 법칙은 관측자의 운동 상태와 상관없이 모두에게 동일하다."는 것이다. 따라서 우주의 특성이 그것을 바라보는 방식에 따라 달라진다는 보어의 주장은 아인슈타인의 우주관에 정면으로 상치되는 것이었다.

 

ㅇ 슈뢰딩거의 방정식에 따르면 여러 개의 파동이 여러 상태에 중첩된 채로 존재한다. 그러므로 금속 링 속에서 회전하는 전자는 시계 방향으로 도는 상태와 반시계 방향으로 도는 상태가 동시에 존재한다. 빛의 입자인 광자도 여러 방향으로 '동시에' 편광될 수 있다....양자적 과정을 통해 붕괴되는 방사성 원소는 붕괴된 상태와 붕괴되지 않은 상태에 동시에 존재한다. 물론 상식적으로는 어불성설 같지만, 이것이 바로 양자 이론의 핵심이다.

 

ㅇ 관측의 요소는 무엇인가? 관측이라는 행위는 어떤 순간에 완료되는가? 이것은 보어도 피해 갔던 매우 어려운 질문이다. 슈뢰딩거 고양이의 경우, 관측이 완료되는 것은 뚜껑을 여는 순간인가? 아니면 빛이 고양이의 몸을 때린 후 반사되어 우리 눈에 도달되는 순간인가? 그것도 아니면 우리의 마음이 고양이의 생사를 판단하는 순간인가?

 

ㅇ 우리가 살고 있는 '고전적 세계'와 원자들이 살고 있는 '양자적 세계' 사이의 경계를 짓는 것은 '드브로이 파'이다. '드브로이 파장'은 물체의 운동량 (운동량 =질량 * 속도)에 반비례한다. 즉, 운동량이 작을수록 파장이 길어지기 때문에 양자 세계에서 더욱 두드러지게 나타난다.....플러린 분자를 이용하여 이중 슬릿 실험을 했을 때 나타나는 드브로이 파장은 1조 분의 1미터 (10의 -12승 미터)이다.

 

ㅇ 고양이나 사람이 (플러린과 달리) 두 장소에서 동시에 존재할 수 없는 두 가지 이유

1) 고양이의 드브로이 파장은 약 10의 -28승 센티미터이다. 이런 고양이의 파동적 성질을 관측하려면 10의 -28승 센티미터의 규모에서 작동하는 초소형 장비가 있어야 한다.....고양이의 양자적 거동을 관측할 수 없다. 고양이뿐만 아니라 우리 주변에 있는 일상적인 물체들은 바로 이런 이유로 입자적인 성질만 보여 주고 있는 것....

 

2) 모든 물체들이 스스로 복사하고 있기 때문이다. 온도가 절대 온도 0K(섭씨 영하 273도) 보다 높은 물체는 빛의 에너지 덩어리인 광자의 형태로 열을 방출한다....이 복사를 이용하여 물체의 위치를 파악할 수 있다. 즉, 이중 슬릿 실험에서 물체가 어느 쪽 슬릿을 통과했는지 알 수 있다는 뜻이다...온도가 절대 온도 0K보다 높은 한 고양이가 들어 있는 상자의  뚜껑을 다는 것 자체가 불가능하다는 이야기이다.

 

ㅇ 온도가 높을수록 에너지가 크고, (이것을 드브로이 식으로 해석하면) 빛의 파장은 짧아진다....방출된 복사의 파장이 짧을수록 분자의 위치를 결정하기 쉬워진다. 다시 맔해서 물체의 온도가 높을수록, 자신이 어느 쪽 슬롯을 통과했는지를 말해 주는 정보의 양이 많아진다는 뜻이다.

 

ㅇ 정보가 인간에게 인식되어야 관측이 성립되는 것은 아니다. 주어진 물리계의 정보는 다양한 경로를 통해 새 나갈 수 있다.

 

 

ㅇ 중력은 모든 물체에 예외 없이 작용한다. 이 세상 어떤 존재도 그 힘을 벗어날 수 없다. 전기장이나 자기장은 다른 도구를 이용해서 차단할 수 있지만 중력장은 그것도 불가능하다. 이 우주에는 중력을 상쇄시키는 힘이 존재하지 않는다.

 

ㅇ 최신 물리학의 다양한 분야에서 도출된 결론을 종합해 보면 우리가 살고 있는 공간은 3차원보다 높은 차원으로 이루어져 있을 가능성이 높다. 만일 그렇다면 어떤 힘은 일부가 다른 차원으로 새어 나가면서 위력이 약해질 수도 있다. 특히 중력은 다른 차원으로 유출되는 정도가 커서 우리에게 약하게 느껴지는 것인지도 모른다.. 이 '여분 차원'은 아주 작은 공간 속에 돌돌 말려 있기 때문에 일상 세계에서는 보이지 않는다....숨어 있는 차원은 밀리미터 이하의 작은 스케일에 존재한다.

 

ㅇ 아인슈타인의 관점에서 보면 중력은 일종의 환영인 셈...겉으로 보기에는 힘이 시간과 공간을 타고 물체에 작용한 것처럼 보이지만, 사실 이 현상은 시공간의 기하학적 구조에서 기인한 것....

 

ㅇ 양자 중력 이론이 완성되기만 하면 중력이 작용하는 이유와 함께 모든 물체들이 질량을 갖고 있는 이유도 알게 될 것

 

ㅇ 물리학자들은 질량을 두 가지 종류로 구분한다. '중력 질량'과 '관성 질량'

1) 중력 질량: 중력장에 반응하여 중력을 야기하는 물리량으로 사과가 떨어지는 것은 사과가 갖고 있는 중력 질량 때문임

 

2) 관성 질량: 물체가 현재의 운동 상태를 계속 유지하는 능력, 즉 관성을 나타내는 양...고장 난 차를 밀 때 힘이 드는 것은 차의 관성 질량이 크기  때문임

 

ㅇ 전자의 질량은 양성자와 중성자의 약 2,000분의 1....쿼크의 질량은 모두 더해도 양성자(또는 중성자) 질량의 1% 밖에 되지 않는다...나머지 99%는 양자 세계에 살고 있는 '가상 입자'에서 기인한 것으로 알려져 있다.

 

ㅇ 글루온은 강한 핵력을 매개하는 입자로서 쿼크를 결합시켜 양성자와 중성자를 만들어 낸다. 사과가 갖고 있는 대부분의 질량은 바로 이 글루온 (또는 그 에너지)에서 기인한 것이다.....기본적으로 사과의 질량 (그리고 지구의 질량)은 진공에 함유되어 있는 에너지에서 기인한다.

 

ㅇ 전기력과 자기력은 원자들이 광자라는 에너지 덩어리 (매개 입자)를 교환하면서 발생하고, 강한 핵력은 글루온을 교환하면서 발생한다. 약한 핵력은 W보존(W boson)과 Z보존(Z boson)이라는 에너지 입자를 교환하면서 발생한다....그렇다면 중력도 질량을 가진 물체들 사이에 중력자라는 입자가 교환되면서 발생하는 것이 아닐까? 이것은 아직도 가설로 남아 있다.

 

ㅇ 1초(시간)는 세슘 원자의 진동주기를 이용하여 매우 정확하기 정의하고 있고, 1미터(길이)는 특정 시간 동안 빛이 진행하는 거리로 시간 못지 않게 엄밀하게 정의되어 있다. 그러나 kg이라는 질량 단위만은 원자 규모에서 정의하지 못하고, 어떤 금속 덩어리를 1kg의 표준으로 정의하여 파리 근교의 한 연구소에 보관하고 있다.

 

ㅇ 물질의 구성 성분인 원자 및 분자들 사이의 결합력이 아예 없거나 매우 약한 것이 기체이고, 구성 입자들이 서로 미끄러져 지나갈 수 있을 정도로 결합력이 약한 것이 액체라 한다. 구성 입자들이 정전기적으로 강하게 결합되어 있는 상태가 고체...

 

ㅇ 고체의 대부분은 속이 거의 텅 비어 있다...고체가 단단하다는 것은 우리의 직관적 경험일 뿐 그 내부는 전혀 다른 모습을 하고 있는 것이다.

 

ㅇ 가장 근본적인 단계에서 보면 모든 물질은 시간과 공간의 에너지가 무작위로 요동치면서 나타난 결과물이라고 할 수 있다.

 

ㅇ 원자의 대부분은 텅텅 비어 있다....원자핵을 사과 크기만큼 확대했을 때 원자의 크기, 즉 외곽 전자가 돌고 있는 궤도의 직경은 무려 3km나 된다. 반면에 전자는 이 문장의 끝에 찍혀 있는 마침표보다 작다. 물질의 내부는 이처럼 거의 텅 비어 있기 때문에, 빈 공간을 입자로 가득 채웠을 때 물질의 밀도는 가히 상상을 초월한다. 예를 들어 10원짜리 동전 내부의 모든 공간을 수소 원자의 핵인 양성자로 가득 채운다면 동전의 무게는 3,000만 톤에 달한다.

 

ㅇ 전기적 척력을 이기고 결합한다는 것은 핵자들 사이에 이보다 강한 힘이 작용하고 있음을 의미한다. 그래서 물리학자들은 이 힘을 '강한 핵력' 또는 줄여서 '강력'이라고 부르고 있다.

 

ㅇ 쿼크의 특성과 이들의 결합 방식을 추적하다 보면 질량이라는 물리량 자체가 미스터리로 떠오르는데, 여기에 해답을 제시한 이론이 양자 색역학이다. 이 이론에 따르면 양성자와 중성자를 구성하는 위-아래 쿼크들은 자신의 질량의 1%만 그 입자의 질량에 기여하고 나머지 99%는 e=mc2에 의거하여 결합에너지로 사용된다. 이것이 바로 강한 핵력의 특성이다.

 

ㅇ 진공 중에서도 에너지가 존재한다. 텅 빈 공간에는 유한한 양의 에너지가 요동하고 있는 것이다. 에너지의 요동은 글루온이라는 입자의 형태로 나타난다. 글루온은 쿼크를 결합시키는 강력의 원천이다. 다이아몬드를 손에 들면 그 무게가 느껴지지만 사실 우리가 느끼는 질량은 탄소 원자핵속의 쿼크 질량을 창조하는 에너지장이 진동하거나 이동하면서 나타나는 결과이다.

 

ㅇ 온도는 에너지가 요동치는 정도를 나타내는 양....온도가 극단적으로 내려가면 물체는 거의 모든 에너지를 잃고 정적인 상태가 된다. 그런데 양자 이론에 따르면 물체의 운동량이 정확한 값을 가질수록 (지금의 경우에는 0에 가까운 값으로 결정될수록) 위치의 불확정성은 커진다.

 

ㅇ 모든 운동은 에너지를 필요로 한다. 그리고 에너지 보존 법칙에 따르면 외부와 고립된 물리계는 그 안에서 어떤 일이 벌어지더라도 처음 상태보다 더 많은 에너지를 가질 수 없다. 그런데 모든 기계 장치는 작동 중에 마찰이 작용하기 마련이고, 이 과정에서 에너지의 일부가 열에너지나 소리에너지로 소모된다.....그러므로 엔진의 사이클이 반복되려면 에너지를 계속 투입해야 한다.....따라서 영구 기관은 물리적으로 불가능하다.

 

ㅇ 실제로 자동차에서 사용되는 디젤 엔진의 경우, 연로에서 발생한 화학에너지의 약 50%가 자동차를 움직이는 데 사용되고, 나머지는 열로 손실된다. (이 열을 식히기 위해 모든 자동차에는 냉각장치가 달려 있다.) 석유로 작동하는 엔진의 효율은 이보다 휠씬 낮다.

 

ㅇ 닫힌계의 엔트로피 (또는 무질서도)는 시간이 흐름에 따라 같은 값을 유지하거나 증가한다. 엔트로피는 절대로 감소하지 않는다.

 

ㅇ 인간은 태생적으로 '패턴을 찾는' 동물이다.....패턴을 인식하는 능력이 생존 능력을 좌우했기 때문에 인간의 두뇌는 특정 패턴이 없는 상황에서도 패턴을 찾아내는 쪽으로 진화해 왔다.

 

ㅇ 괴델이 제기했던 문제는 '불완정성 정리'로 알려져 있는데, 간단히 말하면 "답을 구할 수 없는 수학 문제가 반드시 존재한다."로 요약될 수 있다. 우리가 쌓아 올린 수학이라는 체계가 증명될 수 없는 문제를 태생적으로 포함하고 있다는 것....그래서 수학은 영원히 불완전할 수 밖에 없다. 또한 이 정리는 무작위성과도 깊이 관련되어 있다. 만일 우리가 무언가를 절대로 알수 없다면 그것은 무작위성을 띠게 된다. 무작위성이란 계 자체의 속성이 아니라, '무작위가 아님을 증명할 수 없는 계'는 모두 무작위적이라고 봐야 한다.

 

ㅇ 양자 이론이 우리에게 던져 준 가장 심각한 문제는 이 세계가 원래부터 불확정성을 내포하고 있다는 점이었다. 하이젠베르크는 양자 이론의 방정식을 풀다가, 어떤 물리계에 대하여 질문을 할 때 특정한 조합의 질문을 동시에 던질 수 없다는 사실을 깨달았다. 예를 들어 관찰 중인 입자의 위치나 운동량을 알고 싶다면 얼마든지 정확하게 알아낼 수 있지만, 이들을 '동시에' 정확하게 알 수는 없다는 것이다.

 

 

ㅇ 열의 물리적 특성을 규명하여 산업 혁명을 이끌었던 열역학도 통계역학에 기초를 둔 학문이다.

 

ㅇ 양자 역학은 만물의 근본 단위인 소립자나 원자 등 주로 미시 세계에서 일어나는 현상에 적용된다. 따라서 양자적 과정이 무작위로 일어난다면, 결국 우주의 모든 현상이 무작위로 일어나는 셈이다.

 

ㅇ 물리량들은 관측 행위와 상관없이 독립적으로 존재하는 양이 아니다. 그러므로 관측 결과가 무작위로 나타나지 않을 이유가 없는 것이다. 비-무작위적 결과를 주는 질서정연한 객관적 실체란 존재하지 않는다. 보어는 객관적 실체가 오히려 부자연스럽다고 생각했다....그에 주장에 따르면 우리가 관측을 하지 않는 한 이 세상에는 아무 것도 존재하지 않는다.

 

ㅇ 지금 물리학계의 주류학자들은 객관적 실체가 존재하지 않는다는 관점을 대체로 수용하고 있다. 양자적 관측에서 나타나는 실체에 대하여 우리가 알 수 있는 것은 이들이 나타날 확률 분포뿐이다. 특정 시간, 특정 장소에서 전자가 발견될 확률이 30%라는 것까지는 예측할 수 있지만, 지금 당장 관측을 시도했을 때 전자가 정말로 그곳에 있을지는 미리 알 방법이 없는 것이다.

 

ㅇ 지난 수천 년 동안 인류를 지배애 왔던 종교가 "모든 결과에는 반드시 그럴 많한 이유가 있다."는 믿음을 주입해 왔다는 점이다. 그리고 과학은 "예측이 가능하면 물론 좋지만, 경우에 따라선 무작위도 유용하다."며 이 믿음을 더욱 견고하게 만들었다...무작위성은 우리 존재의 근원일 수도 있다.

 

ㅇ 물리학에 등장하는 모든 장은 그에 대응하는 입자를 갖고 있다. 전기장의 입자는 광자이고 중력장의 입자는 중력자이며 (아직 발견되지 않았다.). 강한 핵력에 대응하는 입자는 글루온이다. 따라서 힉스 장이 정말로 존재하여 W, Z 보존에 질량을 부여하고 있다면 그에 대응하는 입자, 즉 힉스 보존이 존재할 것이다.

 

ㅇ 모든 분야에서 그렇듯이 현실 세계는 세간에 떠도는 소문보다 휠씬 평범하고 지루하다.

 

 

ㅇ 양자 세계에서 원자와 전자, 그리고 빛의 입자인 광자 등은 동시에 여러 상태에 존재할 수 있다.....중첩 현상....예를 들어 하나의 전자는 시계 방향으로 자전하면서 동시에 반시계 방향으로 자전할 수 있다. 또한 광자는 이곳과 저곳에 동시에 존재할 수 있으며, 원자는 두 개의 서로 다른 에너지를 동시에 가질 수 있다.

 

ㅇ 아주 작은 공간에 충분한 양의 에너지와 질량을 밀집시키면 시간이 구부러지면서 닫힌 고리를 형성하게 된다. 기다란 고무줄으 양끝을 하나로 이어서 만든 고무 밴드처럼 시간이 고리를 따라 흐르게 되는 것이다. 원형 고리를 걷다 보면 결국 제자리로 돌아오는 것처럼 고리를 따라 흐르는 시간은 결국 처음 시간으로 되돌아온다. 즉, 모든 순간들이 쳇바퀴 돌 듯 끝없이 되풀이 되는 것이다. 일반 상대성 이론이 고리형 시간을 허용한다는 사실을 처음으로 간파한 사람은 오스트리아의 수학자 쿠르트 괴델이었다.

 

ㅇ 중성자별의 엄청난 질량은 주변의 시공간을 심각하게 구부러뜨린다. 그 결과로 나타나는 현상들 중 하나는 시간이 느리게 흐른다는 것이다. 중성자별 근처에서 일어나는 모든 사건은 지구에서보다 약 30% 정도 느리게 진행된다.

 

ㅇ '할아버지의 역설- 과거로 가서 할아버지를 살해한다면 당신은 어떻게 될까?'를 해결하는 세 가지 논리

 

1) 1992년 스티브 호킹이 제안한 '역사 보호 추론'. 시간여행에 의해 인과율이 깨질 위기에 처하면 무언가 알 수 없는 '우주적 의지'가 작동하여 그런 사건이 일어나지 않도록 보호한다는 것...다시 말해서, 물리학의 법칙이 이미 벌어진 과거가 바뀌지 않도록 어떻게든 보호한다는 뜻....

 

2) 양자 세계의 해결책...이 세상에서 일어나는 모든 사건은 새로운 우주를 만들어 내며, 이 과정에서 생긴 무수히 많은 우주들은 서로 아무런 연결도 없이 독자적으로 진행된다....1950년대 휴 에버렛이 제안한 '다중세계 가설'

 

3) '우리가 이 세상을 마음먹은 대로 조정할 수 있다'는 기존의 생각에 찬물을 끼얹는 가설. 당신이 과거로 가서 아직 어린 할아버지를 죽이기로 마음먹었다고 해도 자유 의자가 발휘 되지 않아서 실천에 옮기지 못한다는 것....철학적 문제....

 

ㅇ 미래로 가는 시간여행을 그리 어렵지 않다. 그냥 빠른 속도로 움직이면 된다. 정작 어려운 것은 과거로 가는 시간여행이다.

 

ㅇ 우주가 '닫힌계'라는 것을 사실을 확인했고, 지금 우리는 그것을 당연하게 받아들이고 있다. 우주에 존재하는 물질의 양은 유한하며, 이들은 한 상태에서 다른 상태로 언제든지 변할 수 있다.... 형태가 변하는 것들 중 가장 기본적인 양은 에너지이며, 어떤 변화를 겪어도 에너지의 전체 양은 달아지지 않는다....라부아지에는 "물체가 아무리 격력한 변화를 겪는다 해도, 그것은 우주 어디론가 사라지지 않고 형태만 바뀐다."고 결론지었다.

 

ㅇ E=mc2가 현 세계를 지배한다면, 그것을 창조한 모태는 열역학이다. "열은 에너지의 한 형태이므로, 운동에너지로 변환시키면 일을 할 수 있다." 이것은 어느 모로 보나 혁명적인 발생이었다.

 

ㅇ 태양의 내부에서는 수소 원자핵이 융합 반응을 일으켜 헬륨 원자핵으로 변하고 있는데, 이 과정에서도 글루온 에너지(글루온 질량이라고 불러도 상관없다.)의 일부가 빛이나 열의 행태로 방출되어 지구의 모든 생명체를 먹여 살리고 있다.

 

ㅇ 양자 세계의 기이함을 보여 주는 대표적 사례....EPR 역설....이 현상은 멀리 떨어져 있는 두 입자 사이에 정보가 빛보다 빠르게 (사실은 빠른 정도가 아니라 즉각적으로) 전달될 수 있다는 이상한 결론으로 마무리 되었다.

 

ㅇ 결국 양자적 얽힘은 시간과 공간의 전통적인 해석을 무용지물로 만들어 버렸다....양자적 얽힘의 응용.. 예를 들어 양자 암호학에서는 '원격 제어 함수'와 '지극히 깨지기 쉬운 양자적 얽힘 연결'을 이용하여 정보를 보호하는 방법을 개발 중...

 

ㅇ 휠러의 주장은 '양자적 관측'에 근거하고 있다. 양자 이론에 따르면 광자와 같은 입자들은 한 장소에서 다른 장소로 이동할 때 정해진 길을 따라가는 것이 아니라 가능한 모든 경로를 '동시에 한꺼번에' 지나간다. 하나의 광자가 여러 조각으로 쪼개진다는 뜻이 아니다. 정말로 광자는 무수히 많은 경로를 동시에 지나가고 있다.....이런 일이 가능한 이유는 양자적 객체들이 파동적 특성을 갖고 있어서 '중첩'을 일으키기 때문이다.

 

ㅇ 1992년 휠러는..."양자적 현상은 파동도 아니고 입자도 아니며, 관측되기 전까지는 어떠한 형태로도 정의되지 않는다. 이런 점에서 볼 때 "존재한다는 것은 인식되는 것이다."라는 버클리의 말은 옳았다고 할 수 있다.".....

 

ㅇ 빅뱅을 일으킨 원인.....여기 적용된 첫 번째 아이디어는 '모든 과거의 합'으로, 그 원조는 휠러의 가장 뛰어난 수제자였던 리처드 파인만이었다....

 

하나의 양자적 과정은 모든 가능한 경로를 동시에 지나가면서 발생한다. 이중 슬릿 실험의 경우, 스크린에 간섭무늬가 나타난 것은 광자가 단순히 두 개의 슬릿을 동시에 통과했기 때문이 아니라, 이를 포함한 '모든 가능한 경로'를 동시에 지나갔기 때문이다. 이 경로 중에는 광원에서 출발하여 달까지 날아가다가 표면에서 반사된 후 지구의 실험실로 되돌아온 경로도 포함된다. 각각의 경로에는 고유의 확률이 할당되어 있는데, 이 값은 마치 파동처럼 양수일 수도 음수일 수도 있다. 이 모든 확률을 더하면 양자적 사건 (광자가 스크린에 도달하는 시간)이 발생할 확률이 얻어진다.

 

ㅇ 이중 슬릿 실험에서 우리가 무엇을 관측할지를 결정함에 따라 결과 (파동 또는 입자)가 다르게 나오듯이, 호킹은 지금 우리가 우주를 관측하는 방식에 따라 수십 억 년의 과거가 달라질 수 있다고 주장했다.

 

ㅇ 나비 효과의 정식 명칭은 '초기 조건에 예민한 의존성'이다. 즉, 주어진 초기 조건이 조금만 변해도 계의 진행 방식이 크게 달라지는 모든 상황을 총칭하는 말이다. 날씨와 같은 자연 현상이거나 컴퓨터 프로그램과 같은 인공물이거나 상관없이 대부분의 계는 시간과 함께 변하기 마련인데, 시작점에서 변수가 조금만 달라져도 그 결과는 엄청난 차이를 낳는다. 이 간단한 원리에서 카오스 이론이라는 완전히 새로운 과학 분야가 탄생한 것이다.

 

ㅇ 우리가 수행하는 모든 측정 행위는 유한한 양의 오차를 유발하기 마련....오차가 작을수록 결과에 미치는 영향도 미미하다고 생각했기 때문...그러나 초기 조건에 민감한 계에서는 오차라 아무리 작아도 엄청난 차이를 불러올 수 있다.

 

ㅇ 푸앵카레가 증명한 것처럼 두 개의 물체가 상호 작용하는 계는 운동 방정식의 해를 구할 수 있지만, 물체의 수가 세 개를 넘어서면 정확한 해를 구할 수 없다. 방정식을 채울 수는 있지만 일반적인 풀이법이 존재하지 않기 때문이다.

 

ㅇ 빛은 음파와 달리 진공 중에서도 아무 이상 없이 잘 전달된다.... 빛은 음파나 수면파와 같은 기존의 파동과 전혀 다른 새로운 파동일 수 밖에 없다. 빛은 파동임이 분명하지만, 우리가 알고 있던 파동과는 완전히 다른 파동이다.....맥스웰은 빛이라는 것이 전자기적 상호 작용의 결과물임을 알게 되었다.

 

ㅇ  자연에 존재하는 입자는 크게 페르미온과 보존으로 나눌 수 있다. 전자와 양성자, 중성자 등과 같이 물질을 이루는 입자들을 페르미온이고, 광자와 글루온와 같이 힘을 매개하는 입자들은 보존에 속한다. 초기의 끈 이론은 보존과 관련된 법칙만을 갖고 있었을 뿐, 페르미온의 존재와 거동에 대해서는 아무런 정보도 주지 못했다.

 

ㅇ 끈 이론이 양자 역학과 상대성 이론들과 조화를 이루려면 우주 공간이 3차원이 아니라 무려 25차원이어야 하고, '끊임없이 움직이는 입자'와 '빛보다 빠르게 움직이는 입자'의 존재를 허용해야 한다....1970년대 프랑스 물리학자 피에르 라몽이 페르미온에 해당하는 진동 모드를 발견하면서 '빛보다 빠르게 움직이는 입자'는 더 이상 필요 없게 되었으며, 공간의 차원도 25차원에서 9로 크게 줄어들었다.

 

ㅇ '멈추지 않는 입자'는 오랜 세월 동안 물리학자들이 이론 속에서 찾아 왔던 입자였다. 알고 보니 그것은 빛의 양자인 광자와 중력의 양자인 중력자였던 것이다. 이로써 끈이론은 물리학의 무대에 화려하게 등장했고, 전 세계의 이론 물리학자들은 너나 할 것 없이 끈 이론으로 몰려 들었다.

 

ㅇ 자연계에 존재하는 근본적인 힘은 모두 네 가지 종류가 있다. 핵자들 사이에서 작용하는 강한 핵력과 약한 핵력, 그리고 전하를 띤 입자들 사이에서 작용하는 전자기력과 질량을 가진 물체들을 서로 끌어당기는 중력이 그것이다.....강한 핵력/약한 핵력, 전자기력은 중력과 근본적으로 다른 특성을 갖고 있다. 예를 들어 전자기력은 인력과 철력이라는 두 가지 형태로 작용하지만 중력은 오직 인력밖에 없다.

 

ㅇ 끈 이론이 예견하는 우주는 반증 자체가 아예 불가능하다. 우리 우주를 다른 우주와 비교해야 하는데, 이런 황당한 관측을 무슨수로 실행한다는 말인가?

 

ㅇ 끈 이론의 가장 중요한 역할은 '빅뱅 이전의 우주'를 설명하는 것.....수정된 끈 이론에 따르면 두 개의 거대한 4차원 막(브레인)이 충돌하면서 우리의 우주가 탄생했다. 이 과정에서 엄청난 양의 운동 에너지가 열로 변환되어 빅뱅이 일어났고, 온갖 입자들이 만들어졌다. 학자들은 이것을 '에크피로틱(ekpyrotic, 불에서 태어났다는 뜻의 그리스어) 우주 모형'이라고 부른다.

 

ㅇ 끈 이론에 등장하는 끈은 엄청나게 작기 때문이다. (원자의 지름의 1조 * 1조 분의 1에 불과하다.)....한 가지 희망은 빅뱅 초기에 우주가 팽창함에 따라 거대하게 자라난 끈이 존재할 수도 있다는 점이다. 이런 초대형 끈이 아직도 우주를 떠돌고 있다면, 그것을 관측하는 것만으로도 끈 이론을 검증할 수 있다. 초대형 끈은 질량이 엄청나게 크기 때문에 그 근처를 통과하는 빛이 휘어지면서 실상이 크게 왜곡되는데, 이것을 중력 렌즈 효과라고 한다.

 

ㅇ 인간이 느낄 수 있는 오감은 결국 두뇌를 통해 인식하기 때문에, 실제와 동일한 정보를 두뇌에 주입하면 현실과 가상 현실을 구별할 수 없다.

 

ㅇ 인류 원리...즉, 우주는 애초부터 인류를 위해 설계되었기 때문에 모든 조건들이 우리에게 알맞게 맞춰져 있다는 것....인류 원리에서 말하는 창조주는 인간과 비슷한 존재이다. 이들은 우리보다 휠씬 월등한 기술을 갖고 있어서 두 가지 놀라운 것을 창조했다. 그것은 바로 생명체의 '의식'과 그 의식을 통해 감지되는 '세상'이다. 그런데 이것은 '시뮬레이션 논리'로 알려진 일련의 논리체계와 비슷하다. 이점을 처음으로 지적한 사람은 철학자 닉 보스트롬 (Nick Bostrom)이다. 2001년 "당신은 컴퓨터 가상 현실 속에서 살고 있는가?"라는 논문을 발표하여 세간의 이목을 끌었는데, 거기서 그가 내린 결론은 "Yes"였다.

 

ㅇ 보스트롬의 논리에 따르면 다음 세 가지 명제 중 하나는 참이어야 한다.

1) 인간은 완벽한 가상 현실을 구현할 수 있을 정도로 문명이 발달하기 전에 멸종할 가능성이 매우 높다.  

2) 살아남은 문명은 그런 가상 현실을 구현하려고 애쓰지 않을 것이다.

3) 우리는 지금 가상 현실에 살고 있다.

 

 

ㅇ 컴퓨터 프로그램을 설계할 때 엄수해야 할 가장 중요한 법칙은 계산 능력을 낭비하지 말아야 한다는 것....따라서 어떠한 가상 현실도 무한정 매끄러울 수는 없다....누군가가 갑자기 궁금증이 발동하여 주변 환경을 세밀하게 관찰한다면, 프로그램의 허점이 드러날 것이다.

우리는 이와 같은 상황을 이미 겪었는지도 모른다. 현실 세계를 설명하기 위해 여러 물리학 이론을 개발했는데, 이들이 서로 충돌하고 있지 않은가. 예를 들어 원자 규모의 현상을 설명하는 양자역학은 우리의 상식에 부합되지 않는다. 양자 역학에 따르면 하나의 입자는 동시에 여러 곳에 존재할 수 있으며, 동시에 두 방향(심지어는 반대 방향)으로 나아갈 수도 있다.

천문학적 규모에 적용되는 상대성 이론도 블랙혹의 내부나 빅뱅의 순간과 같이 극단적인 환경에는 적용될 수 없다. 또한 상대성 이론과 양자 역학을 동시에 적용하면 항상 부작용이 나타난다. 이와 같은 물리학 이론의 한계가 혹시 실재의 뒤에 숨어 있는 컴퓨터 프로그램의 한계에서 비롯된 것은 아닐까?

 

ㅇ 우리의 유전자 속에는 더 많은 증거가 숨어 있다. 예를 들어 DNA는 스스로 복제하는 과정에서 종종 실수를 범하곤 한다.

 

ㅇ 질량과 에너지는 시공간을 휘게 만든다. 그리고 휘어진 공간은 '중력'이라는 결과로 나타난다. 즉, 중력은 시공간이 휘어지면서 나타나는 현상인 것이다.

 

ㅇ 약력은 초단거리에서 핵자들 사이에 전하와 무관하게 작용하는 반면, 전자기력은 전하를 띤 입자에 한하여 이들이 아무리 멀리 떨어져 있어도 동일한 원리로 작용한다.. 두 힘은 이처럼 외관상으로 판이하게 다르지만 과거에는 구별되지 않는 '하나의 힘'이었으므로 어느 쪽이 강하다고 할수 없다.....전자기력과 약력이 한때 동일한 힘이었다면, 강력과 중력도 이와 비슷한 과정을 거친 것은 아닐까? 좀 더 규모가 큰 대칭을 도입하면 네 가지 힘들의 구별이 없어지는 '초힘'을 찾을 수 있지 않을까?

 

ㅇ 강력을 설명하는 이론을 '양자 색역학, 또는 QCD라고 한다. 이 이론에 따르면 쿼크들을 하나로 묶어 주는 강력은 전자기력이나 중력과 달리 거리가 멀어질수록 감소하지 않고 오히려 증가한다. 마치 쿼크들이 용수철로 묶여 있는 것과 비슷하다.

양자 색역학 방정식에서 나타나는 특이한 성질 중 하나는 강력이 쿼크를 무조건 결합시킨다는 것이다. 그동한 물리학자들이 기를  쓰고 찾아보았지만, 결합되지 않은 채 홀로 돌아다니는 쿼크는 단 한번도 발견된 적이 없다.

 

ㅇ 물리학자들을 흥분시킨 것은 양자 색역학이 약전자기력과 마찬가지로 대칭성의 붕괴로부터 유도된다는 사실이었다. 이는 곧 강력과 약전자기력과 밀접하게 관련되어 있다는 뜻이며, 대칭의 규모를 키우면 전자기력과 약력, 그리고 강력까지 통일하는 하나의 이론이 완성될 것 같았다.

 

ㅇ 현재 지구에 있는 실험 도구로는 대통일 이론을 검증하는 것이 거의 불가능하다. 대칭이 붕괴되는 에너지에 도달하려면 가장 강력하다는 LHC보다 1,000억 배나 강력한 가속기가 필요하기 때문이다.

 

 

 

 

 

ㅇ 정보 이론에 등장하는 또 하나의 중요한 요소는 정보가 이동하는 채널의 대역폭....매 초당 통과하는 정보의 양은 대역폭에 의해 결정된다.

 

ㅇ 섀넌은 정보의 손실이 없으려면 전달 속도에 한계가 있음을 알아냈다. 이 속도를 '섀넌 한계'라고 한다. 최신 휴대 전화나 위성 텔레비전은 이 한계 속도에 1% 정도 느리게 운영되고 있는데, 장비를 아무리 개선해도 섀넌 한계에 도달하거나 넘어설 수는 없다. 이것은 상대성 이론의 '속도 한계'와 비슷한 상황....특수 상대성 이론에 따르면 물체의 속도가 빠를수록 질량이 커지기 때문에, 광속에 가까울수록 더 빠르게 가속시키기가 휠씬 어려워진다.

 

ㅇ 정보의 전달 속도는 왜 빚의 속도와 비슷한 속성을 갖고 있는 것일까? 혹시 정보가 물리적 실체와 관련이 있기 때문은 아닐까? 최근 들어 이것을 사실로 받아들이는 물리학자 (특히 블랙홀을 연구하는 학자)의 수가 급속히 증가하고 있다.

 

ㅇ 가장 근본적인 단계에서 모든 물체의 정보는 원자의 양자 상태나 스핀 등의 형태로 존재한다. 이 정도들이 블랙홀에게 잡아먹히면 향후 운명은 어떻게 될 것인가?

 

ㅇ 블랙홀 논리에 따르면 3차원 구의 내부에 들어 있는 모든 정보는 구를 에워싸고 있는2차원 구면에 저장될 수 있다. 2차원 면에 빛을 투영하여 3차원 영상을 재현하는 홀로그램처럼, 우리가 느끼는 3차원의 실체는 우주의 경계면에 있는 정보가 투영되어 나타난 결과일지도 모른다. 다시 말해서, 우리가 '물리적'이라고 인식하는 모든 것이 정보에서 유래되었을 수도 있다는 뜻이다.

 

ㅇ "우리 눈에 보이는 모든 것은 우주의 경계에 저장되어 있는 정보가 투영된 결과이다."라는 홀로그램 원리는 연구해 볼 가치가 충분히 있다.

 

ㅇ 정보 이론과 양자 이론은 더 이상 분해될 수 없는 기본적인 양에서 출발한다는 공통점을 갖고 있다. 그 기본적인 양이란 바로 '비트'와 '양자'이다. 그러나 이들 사이에는 더욱 미묘한 관계가 존재한다. 양자 세계가 그토록 기묘하게 보이는 것은 양자적 입자가 나르는 정보의 양에 한계가 있기 때문일지도 모른다.

 

ㅇ 정보 이론을 고려하면 자연에 불확정성이 존재하는 이유를 좀 더 만족스럽게 설명할 수 있다. 전자와 같은 양자적 입자들은 '스핀'이라는 물리량을 갖고 있다. 스핀의 값은 2진수(위 또는 아래)로 표현하며, 3차원 공간 속에서 임의의 방향으로 측정될 수 있다. 만일 전자의 스핀이 1비트의 정보만을 갖고 있다면, 단 한차례의 측정으로 전자의 스핀 정보는 모두 획든된다.

 

ㅇ 실체의 근본적인 특성은 이보다 더 깊은 영역에 '수학' 또는'정보'라는 추상적인 개념으로 존재하는 것 같다. 그렇다면 이곳이 실체를 추구하는 여행의 종착지가 될 것인가?.....'조금만 있으면 완성될 것 같은 느낌'은 과거에도 항상 있었다는 이야기다. 지금 우리가 실체를 향한 마지막 걸음을 내딛고 있다는 생각은 오산이다. 물리학은 아직 갈 길이 멀기 때문에, 가까운 시일 내에 완성을 축하할 일은 없을 것이다.