이토록 풍부하고 단순한 세계 by 프랭크 윌첵

 

[ 밑줄/연결 ]

 

두 가지 포괄적인 주제가 떠올랐다. 그중에서 첫 번째는 풍부함(abundance)이다. 세계는 크다....

리처드 파인만이 말했듯이 "바닥에는 풍부한 공간이 있다."

 

두 번째 주제는, 물리적 우주를 제대로 이해하기 위해서는 '다시 태어나야' 한다는 것이다.

 

정신물리학에 따르면 의식은 대부분의 일처리에 직접 나서지 않으며, 무의식적 장치들이 처리한 일들을 그저 보고만 받는다고 한다. 

 

17세기에 여러 분야에서 이론적이나 기술적으로 엄청난 발전이 일어났다.

 

뉴턴의 연구는, 설득력 있는 예를 통해 단순한 사례들에 대한 상세한 이해를 축적해서 거대한 문제들을 해결 할 수 있다는 것을 보여주었다. 뉴턴은 이 방법을 분석과 종합이라고 불렀다. 이것이 과학의 급진적 보수주의의 원형이다.

 

우주적 거리에 대한 과학적 논의는 물리적 공간에 대한 우리의 이해와 그것으 재는 방법을 바탕으로 구축되었다. 이것이 기하학이다. 

 

단순하게 우리에게 가장 낯익은 광학현미경은 유리를 비롯한 몇 가지 투명한 물질들이 빛을 굴절시키는 능력을 이용한다. 

 

엑스선 회절....렌즈가 필요하지 않다. 보려고 하는 물체에 엑스선 빔을 쬐고, 물체를 지나가면서 휘거나 산란된 다음의 빔을 기록한다. 

 

원자핵은 원자 질량의 99% 이상을 가진다. 그러면서도 핵의 크기는 원자 반지름의 10만분의 1보다 작고, (거의 구형이므로) 원자 부피의 1,000조 분의 1보다 작다. 

 

아인슈타인의 일반상대성 이론에 따르면 공간은 일종의 물질이다. 공간은 동적인 존재이며, 휘기도 하고 움직이기도 한다. 

 

공간은 엄청난 수의 동일한 단위인 '공간 입자'로 이루어지고, 각각의 공간 입자는 여러 이웃들과 접촉하며, 메시지를 교환하고, 합쳐지거나 쪼개지고, 탄생하고 사라질 것이다.

 

프랭크 램지는....우주가 인간에 비해 어마어마하게 크지만, 그렇다고 우주가 그 비율만큼 중요하지 않다고 생각했다. 

 

과학소설 작가 레이 커밍스가 처음 한 말이다. " 시간은 모든 일이 한꺼번에 일어나지 않도록 해주는 것이다."

 

예를 들어 말하는 속도는 평균적으로 초당 두 단어쯤이다. 다섯 단어가 상당한 생각을 표현한다고 추산하면, 사람은 평생 동안에 대략 10억 가지 생각을 할 여유가 있다. 

19세기 중반부터, 물리학자들은 수동적인 '진공'(무, 허공)을 '장'으로 채웠다. 이것이 바로 뉴턴이 원했던 힘을 전달하는 물질이다. 입자가 아니라 장이 현대 물리학에서 물질의 근본적인 빌딩 블록이다.

 

데모크리토스에 따르면, 원자가 쉼 없이 움직이려는 성향과 자기 자리를 찾아가려는 욕망이 일으키는 갈등에 의해 세계는 생동하는 공간으로 유지된다. 

 

현재 우리의 최상의 이해에 따르면 물질의 주된 성질은 다음의 세 가지다.

질량

전하

스핀

 

스핀의 기본 아이디어는, 기본 입자가 마찰이 없고 이상적인, 결코 멈추지 않는 자이로스코프라는 것이다.

자이로가 빠르게 회전하면 할수록 방향을 바꾸려는 시도에 더 크게 저항한다. 힘과 그 반응을 비교해서, 방향관성을 측정하는 양을 정의할 수 있다. 이것을 각운동량이라고 부른다. 빠르게 회전하는 큰 자이로는 각운동량이 크고, 큰 힘을 주어도 쉽게 방향이 바뀌지 않는다. 

 

양자역학에 따르면 물체가 가질 수 있는 이론적인 최소의 각운동량이 있다. 모든 가능한 각운동량은 최소 단위의 정수배이다. 

 

성질의 삼위일체(질량, 전하, 스핀)에서 가장 중요하고 주목할 만한 요점은 그 수가 단순히 아주 작다는 것이다. 모든 기본 입자에 대해, 위치와 속도와 함께 이 세가지의 크기를 알면, 그 입자를 완전히 기술한 것이다.

 

아인슈타인은 플랑크의 연구를 바탕으로 빛이 불연속적인 단위인 입자라고 말했다. 아인슈타인은 이 입자를 광양자라고 불렀고, 지금은 광자라고 부른다.

 

맥스웰은 빛이 스스로 영속하면서 이동하는 전자기장의 교란임을 발견했다. 

 

전자의 장이 있고, 이 장이 교란된 결과가 전자이다. 

 

중력은 작용하는 모든 물체에 대해 동일한, 보편적인 가속도의 근원이다.

 

상대성의 시인 존 휠러는...."시공간은 물질에게 어떻게 움직일지 알려주고, 물질은 시공간에게 어떻게 휠지 알려준다." 

 

약한 핵력....

물질을 다른 물질로 바꿀 수 있기 때문에 중요하다. 이 힘은 약하다는 점이 중요하게 작용하여, 우주의 진화에서 독특하면서도 중심적인 역할을 한다. 약한 핵력은 일종의 우주적 저장 배터리를 제공해서, 우주적 에너지를 천천히 방출하게 해준다. 

 

상보성은 하나의 단일한 사물이 서로 다른 관점에서 고려할 때 아주 다르거나 심지어는 모순적인 성질을 가질 수 있다는 개념이다. 

 

하이젠베르크는 놀라운 수학적 귀결, 즉 위치와 속도를 동시에 측정할 수 없다는 것을 깨달았다. 그는 이 깨딸음을 '불확정성 원리'로 정식화했다....

 

첫 번째 핵심은 어떤 것의 성질을 측정하기 위해서는 그것과 상호작용해야 한다는 것이다. 다시 말해, 우리의 측정은 '실재'를 포착하는 것이 아니라 단지 표본을 추출한다는 것이다.

 

두 번째 핵심은 첫 번 째를 강화하는 것으로, 정확하게 측정하려면 대상을 헤집어놓을 수밖에 없다는 것이다.

 

세계를 관찰한다는 것은 우리가 세계에 참여해서 함께 만들어간다는 것이다. 

 

상보성의 정신으로 우리는 냉정하게 거리르 유지해야 한다. 유일하게 '올바른' 관점이라고 선언하는 배타적 권리를 주장하는 이데올로기  또는 종교들은 상보성의 정신에 어긋난다.

 

 

[ 자평 ]  대가나 고수가 품격 있고 명징한 글재주 까지 가지고 있을 대 나올 수 있는 책이란 바로 이런 것이다. 

 

일찍이 이 분의 이전 책에서 지식과 글솜씨를 경험했기에, 의심 없이 선택하여 읽었다.