화이트홀 by 카를로 로벨리

[ 밑줄/연결 ]

 

슈바르츠실트는 몇 달 동안 후 동부 전선에서 목숨을 잃었다.편지는 다음과 같은 아름다운 말로 끝맺습니다."보시다시피, 끊임없는 포화에도 불구하고 전쟁은 제게 조금은 친절을 베풀었습니다.제가 이 모든 것에서 벗어나 당신의 생각의 땅을 거닐 수 있을 만큼은요."

--->  카를 슈바르츠실트(Karl Schwarzschild, 1873 ~ 1916년). 독일의 물리학자이자 천문학자.

 

 

가서 보는 것, 그것이 바로 과학입니다. 한 번도 가보지 않은 곳을 가서 알아보려는 것. 수학, 직관, 논리, 상상력, 이성을 사용해서요 .태양계 주변, 원자의 중심, 살아 있는 세포 내부, 우리 뇌의 뉴런 내부, 블랙홀의 지평선 너머까지....정신의 눈으로  보러 갑니다.

 

과거-미래 비대칭성

 

우주의 모든 장소에는 각자 고유의 시간이 있습니다. 서로 다른 장소에서 서로에게 신호를 보낼 수 있지만(블랙홀이 우리 은하 중심에서 우리에게 보내는 휘파람처럼 말이죠.)

시간은 장소마다 다르게 흐르며,그중 어떤 시간도 다른 시간보다 더 '진짜' 시간은 아닙니다.

 

우리가 접근할 수 있는 모든 것이 관점적인 것이라면, 우리는 보편적이고 절대적인 진리에 도달할 수 없습니다.

(핀켈스타인이 해석한 뒤러에게서) 절대적인 것에 접근할 수 없다는 불가능성은 우리가 품은 '멜랑콜리'의 근원입니다.

 

공간과 시간의 기하학이 바로 중력장에 의해 결정되다는 것이었습니다.

 

돌이 떨어지는 것은, 국지적인 시간 느려짐으로 인해 휘어진 시공간에서 직성 궤적을 따라가기 때문입니다.

 

블랙홀 깔때기는 시간이 지날수록 길어지고 좁아집니다....

깔때기가 좁아질수록 시공간 왜곡이 심해지죠. 이것이 시간과 공간이 양자 현상의 영향을 받을 것으로 예상되는 규모인 '플랑크 스케일 Planck Scale'에 도달하면, 우리는 아인슈타인의 방정식을 위반하는 양자 현상의 영역에 진입하게 됩니다.

 

양자 터널을 통과하면 시간이 뒤집히는데, 이때 통과 전후에 두 시공간을 연결해보자는 것이었습니다.

 

만약, 블랙홀이 여정의 끝에 도달해 공처럼 튀어 올라 시간을 거꾸로 거슬러 올라가 지나온 길을 되돌아 간다면....

그것은 화이트홀로 변한 것입니다. 

 

크기가 유한한 공간의 기본 입자가 존재한다는 것을 의미합니다. 공간의 양자죠. 

공간은 임의로 작을 수 없습니다. 분할 가능성에 하한이 있는 것입니다. 

공간은 물리적 존재자이며 다른 모든 것과 마찬가지로 입자로 되어 있습니다. 

 

광자는 공간 속에서 이동하는 반면, 공간의 양자는 그 자체가 공간이라는 네트를 엮는 입자입니다.

 

파동적 측면의 결과 중 하나인 '터널 효과'라는 현상입니다. 

터널 효과란, 물체가 원래는 뚫을 수 없는 장벽을 통과하는 능력을 말합니다. 

 

공간과 시간의 양자적 속성은, 블랙홀 내부가 고전 방정식에서는 시간이 멈추는 특이점을 넘어 '점프'를 할 수 있게 해줍니다. 그런데 여기서 점프하는 것은 입자가 아닙니다. 그것은 시공간 그 자체입니다. 시공간은 공간과 시간에서 일어나는 현상이 아닙니다. 이는 공간적이지도 시간적이지도 않은 현상입니다. 그것은 공간이 한 구성에서 다른 구성으로 양자도약하는 현상입니다. 루프 양자 중력 이론은 이러한 종류의 양자 도약, 즉 공간의 한 구성에서 다른 구성으로 점프하는 것을 기술합니다. 

 

이는 모든 양자도약과 마찬가지로 진정한 도약입니다. 연속성의 단절이죠. 

시공간 연속체의 순간적인 파열입니다. 그거나 그것은 우리가 가지고 있는 방정식으로 포착되고 설명됩니다.

양자 중력 방정식은 단순한 시공간 연속체보다 더 복잡한 세계를 설명합니다.

---> 루프 양자 중력 이론에 해서는 리 스몰린이 쓴 좋은 책을 사다 놓고, 아직 완독을 못하고 있다.

 

외부에서 보면 화이트홀과 블랙홀은 구별이 안 됩니다.

 

비가역적인 과정이 있을 때마다 열(또는 열과 유사한 것)도 있습니다.

열은 비가역성의 표시인 것이죠. 과거와 미래를 구분하는 것은 바로 열입니다.

 

자신을 믿지 않는 무한한 겸손함이 필요합니다. 

그러나 외로운 길을 갈 힘을 얻으려면 무한한 오만함도 필요합니다.

길을 열었던 사람들은 모두 그렇게 했습니다.

 

과거와 미래 사이에는 환원 불가능해 보이는 두 가지 뚜렷한 비대칭이 존재합니다.

첫 번째는 우리는 과거를 안다는 것입니다. (미래는 그렇지 않고요.) 

따라서 과거는 고정되어 있고 결정된 것처럼 보입니다.

두 번째는 우리가 미래를 선택할 수 있다는 것입니다. (과거는 그렇지 않죠.)

미래는 열려 있고 결정되지 않는 것처럼 보입니다. 

 

세 가지 조건, 즉

 

(1) 초기 불균형

과거에 우주는 매우 압축되어 있었고, 이는 불균형 상태였습니다.

그 이후로 우주는 팽창했고 지금도 팽창하고 있습니다. 평형상태가 아닌 것이죠.

 

(2) 가끔 상호작용하는 고립된 시스템

우주는 '격벽'에 의해 유지되는 불균형으로 가득차 있습니다.

예를 들어, 수소와 헬륨은 수조처럼 불균형 상태에 있습니다. 낮은 온도에서는 수소가 헬륨으로 변화되지 않는다는 사실이 평형을 막는 격벽입니다. 그러나 때때로 큰 수소 구름이 중력에 의해 압축되어 가열되면 온도가 상승하고 이로 인해 수소가 헬륨으로 변화될 가능성이 열립니다. 수소와 헬륨 사이에 격벽이 열리는 것이죠. 별이 탄생합니다.....

 

(3) 오랜 시간이 걸리는 평형상태는 우리가 살고 있는 우주 어디에나 존재합니다.

태양이 만들어내는 비가역적 파동은 매일 지구에 쏟아져 들어와 생물권을 구성하는 무수한 비가역적 과정을 일으킵니다.

우리 생명체는 격벽이 열리면서 방출되는 물결이 일으킨 소용돌이입니다. 

우리는 수소와 헬륨의 불균형 속에 갇혀 있다가 태양에 의해 풀려난 자유의지의 비가역적인 거품입니다.

 

흔적, 기억, 기록은 모두 이와 같은 현상입니다.  되돌릴 수 없는 현상이죠

이러한 현상이 일어나기 위해서는 제가 나열한 세 가지 조건, 즉

(1) 시스템이 불균형 상태여야 하고

(2) 때때로 상호작용을 해야 하며

(3) 흔적, 기억, 기록을 담고 있는 시스템이 한동안 평형에서 벗어나 있을 수 있어야 합니다.

 

우리가 미래를 기억하지 않고 과거를 기억하는 까닭은 오로치 초기 불균형 때문입니다. 

 

사진이나 우리 뇌의 기억... 그것들이 존재하는 것은, 평형상태가 아니었던 한 시스템으로부터 자유에너지가 다른 시스템(필름, 우리의 뇌)에 도달했다는 사실과, 평형을 이루는 데 시간이 걸린다는 사실 덕분입니다.

 

시간의 비대칭성은 어디에서 비롯된 것일까요? 

답은 여전히 같습니다. 우리가 살고 있는 세상의 불균형에서 나온 결과인 것이죠.

 

거시적 세계의 모든 정보는 과거의 불균형이 해소되면서 생겨납니다.

모든 기억에 저장된 정보는 과거의 불균형에 내재된 정보에서 비롯됩니다. 

모든 자유로운 선택에서 생성되는 정보는 과거의 불균형으로부터 비롯된 것이며, 그 불균형의 감소를 동반합니다.

 

생명과 문화와 문명과 마음을 구성하는 모든 정보의 궁극적인 원천은 다름 아닌 과거 우주의 불균형입니다.

 

원인과 결과의 물리학은 흔적과 기억의 물리학과 같습니다. 그것은 모두 평형과 관련되어 있습니다. 

 

우리의 사고에서 시간이 방향성을 갖는 것은 우리의 사고 자체가 비가역적인 현상이기 때문입니다.

우리가 비가역적인 현상이기 때문입니다.

 

시간은....일종의 기억 저장 장치입니다.

 

 

[ 자평 ]  잘썼다. 쉽고 간결하게. 5-6번을 퇴고하신다고 하더니 역시 고수는 알려줄 사실만 단순하게 팍 썰어서 보여준다. 

 

중간 중간 단테의 <신곡>을 섞어 놓은 문장은 <신곡>을 읽은 나에게도 거슬렸다.

<신곡>이 이탈리아 문화권에서 차지하는 가치와 중요성은 대강을 알고 있다.

이탈리아 문화권을 벗어난 독자 입장에서는 굳이 그러한 Guiding 문장은 과유불급니다.

하나 저자는 이 책이 한국어로 번역 되어서 읽힐 것을 염두하여 쓸 필요는 없었겠지.

 

대중을 위해 책을 쓰면서 슬쩍 자신의 내공을 비교해서 보여 주는 이 점이 고수의 내공과 그 내공을 대중적으로 펼친 다는 것의 차이를 보여주는 섬뜻한 아름다움이 있다.