모든 순간의 물리학(2015)

 

 

[요약]

물리학과 철학이 읽기 쉽게 쓰여진 좋은 책이다. 가장 중요하고 근본적인 물리학 이론 두개와, 두 개의 이론을 바탕으로 해석한 우주, 조금 더 급진적인 물리학 이론을 설명한다. 마지막으로는 작가가 생각하는 인간의 존재 가치와 삶의 가치관을 말한다. 

 

[책이 설명한 물리학 이론들]

물리학은 세상을 명쾌하게 설명한다. 아이슈타인의 상대성이론이 그 대표적인 예다. 아이슈타인은 공간또한 물질이라는 것을 밝혀냈다. 우리는 그저 세상의 숨겨진 법칙을 찾아내기만 하면 되는것이다.

하지만 양자역학에서 그 개념이 흔들린다. 전자는 양자도약을 통해 다른 전자로 바뀌지만, 양자도약은 예측할 수 없는 방식으로 이루어진다. 우리는 그 가능성만 짐작할 수 있을 뿐이다.

 

“양자물리학 이론들은 물리계에서 어떤 현상이 벌어지는지는 설명하지 못하면서, 한 물리계가 다른 물리계에 어떻게 인지되는지만 설명한다”

지구는 둥글다, 지구는 태양을 중심으로 돈다, 수많은 은하들은 중력장 위에서 유영하듯이 존재한다.

그 속을 들여다보면 몇 가지 종료의 기초 입자들을 발견할 수 있다. 물질은 기초 입자보다 작게 쪼갤 수 없다.

 

“이런 입자들은 어디론가 사라졌다가 신비로운 양자역학의 법칙에 따라 다시 나타난다. 절대 안정적일 수 없다. 하나의 상호작용이 일어나면 또 다른 상호작용으로 계속 이어진다.”

 

딱딱한 벽돌을 몇천억배 확대해보면, 이리저리 떠돌아다니는 입자들이 발견될 것이다. 입자이론은 명확한 규칙이 부족하다. 세상이 단순하기를 바라는 사람들에게는 불만족스러운 학문이다. 하지만 세상은 입자들이 서로에게 부딪치고 상호작용하며 새로운 입자가 되는 혼란스러움에서 만들어진다.

어쩌면 공간또한 공간원자로 이루어졌을 수 있다. 루프양자중력이론의 핵심이다.

 

“세상을 수용하는 공간도 없고 그저 공간 양자와 물질이 계속 상호작용을 하는 기본적인 과정만 있습니다. 우리 주위를 계속 맴도는 공간과 시간의 환영은 이 기본적인 과정들이 무더기로 발생할 때의 희미한 모습입니다.”

열은 무엇일까? 한 때는 열을 내뿜는 원자가 있을 것이라고 생각했다. 하지만 열이란 원자들이 빨리 움직여서 생기는 잔여물이였다. 열은 뜨거운 것에서 차가운 것으로만 이동한다. (항상 그런것은 아니고 그럴 가능성이 매우 크다.) 그 차이로 인해 과거/현재/미래가 존재한다. 열이 없다면 자동차는 수평선을 끝없이 달릴것이고 진자는 멈추지 않을 것이다. 그러므로 사실상 시간이란 존재하지 않는다. 방정식에 나오는 t 변수는 존재하지 않는 것이다.

좋은 게임은 현실과 유사한 물리 엔진을 근간으로 한다. 이를 구현하기 위해서는 현실을 최대한 가깝게 묘사하는 물리 법칙을 이용해야 한다. 게임을 예로 들었지만, 게임뿐만 아니라 군사 용품부터 비행기까지 물리 법칙이 아니였으면 만들 수 없는 것들은 무수히 많다. 하지만 우리가 절대 불문율처럼 사용하고 있는 물리 법칙은 사실 그럴 가능성이 매우 큰, 대충 그럴듯한 법칙들이다.

 

[내가 해석한 결론]

물리학자들은 절대 불문율을 찾아낼지, 아니면 이런 모호함을 받아들이고 물리학을 정의할지 고뇌를 겪고 있는 듯하다. 카를로 로벨리는 강력한 후자 의견의 수호자이다. 세상은 모호함이고, 상호작용을 통해서만 물리가 완성된다. 그 상호작용을 잘 밝혀내는 것이 중요하다.