이번에 관측된 중력파의 발견이 어떤 의미를 지니는지 이해하려면 (물리학자들의 설명을 그대로 내보내는 기사들과 다르게 접근하고자 한다면, 또한 그렇게 접근하면 지독히 재미없고 핵심을 놓치기 십상이라는 경험적 사실을 기준으로 하면) 아인슈타인의 일반상대성이론만이 아니라 현대물리학의 여러 부분에서 지식을 빌려와야 합니다. 이 때문에 물리학의 지식이 부족한 분들을 이해시키려면 상당히 어려운 일이고, 매우 긴 글이 아니면 대략적인 설명의 수준에 머물 것입니다. 문제는 제가 그럴 만한 실력도 안 되기 때문에, 제 지식의 한계 내에서 최대한 쉽게 풀어보기 위해 노력하되, 글의 길이에도 신경을 써해보겠습니다.





먼저 중력파 발견의 중요성을 이해하려면 우리가 인지하는 시공간이 빛의 속도 내에서만 존재한다는 것을 이해해야 합니다. 아인슈타인이 <광양자론>에서 밝혔듯이 빛은 에너지의 특성을 가지다가도 상황에 따라서는 입자의 특성을 가지기도 합니다(원자 단위에서 적용되는 양자역학의 출발점). 이를 테면 빛이 에너지의 특성을 띨 때는 시간적 측정의 단위가 될 수 있으며, 입자의 특성을 띨 때는 공간적 단위가 될 수 있음을 말합니다. 우리가 시공간을 인지할 수 있는 것은 빛에 담겨있는 에너지적 특성과 입자적 특성 덕분입니다. 



물리학에서 빛이 휘어지거나 구부려진다는 것은 시공간이 휘어지거나 구부려지는 것을 말합니다(중력파를 기준으로 말하면 물결치는 파장에서 시공간의 변화가 일어난다는 것입니다. 아인슈타인은 얇은 고무판 위에 물질을 올려놓을 때 일어나는 변화를 가지고 시공간의 왜곡을 설명했습니다, 최근의 물리학자는 트렘펄린에서 점핑을 할 때 일어나는 변화나, 잔잔한 수면에 돌이 떨어졌을 경우 일어나는 변화로 설명하기도 합니다). 



이럴 경우 이미 지난 과거와 현재의 간격이 짧아지기 때문에 빛의 속도에 근접할 수 있는 물체(웜홀을 통과할 수 있는)를 이용할 수 있다면 과거로의 여행이 가능해집니다. 물리학적으로 볼 때 나이를 먹는다는 것은 (스스로 빛을 내지 못하는 관계로 존재하는 모든 것에 반사된) 빛이 그만큼 이동한 것을 말합니다. 실제로 비행기에서 평생을 보낸 사람은 지상에서 사는 사람보다 조금 더 오래살 수 있습니다. 



따라서 우리가 빛의 속도와 동일하게 움직일 수 있다면 영원히 살 수 있습니다. 이론적으로 볼 때, 흘러간 시간만큼 시간을 따라잡기 때문에 절대로 늙지 않고 영생을 누릴 수 있습니다(단, 빛의 속도를 기준으로 할 때입니다). 경우에 따라서는 시공간이 좁혀진 곳을 찾아내 과거로 돌아가서 영향을 주면 현재(과거의 시점에서는 미래)가 달라질 수도 있습니다. 다만 달라진 현재는 지금의 내가 아닌 다른 차원에 있는 또 다른 나에게 적용됩니다(5차원적 우주를 설정으로 영화 <인터스텔라>가 영상화한 것). 



이것 때문에 과거로의 여행은 가능하지만 지금의 나에게 영향을 주는 개입이 불가능하다고 하는 것입니다(물리학에서는 다양한 차원의 우주가 존재하지만 우리가 볼 수 있는 것은 지금의 우자라는 '인류원리'와 양자역학적 변화에 따른 무한대의 가짓수가 나오는 다양한 역사들을 모두 모은 '역사총합이론'으로 이것을 설명하곤 합니다). 빛보다 빨리 움직일 수 있다면 자식보다 어려질 수도 있고, 우리에게 적용된 세상(시간의 속도는 중력의 영향을 받습니다)보다 느리게 움직일 수 있다면 자식보다 먼저 늙을 수도 있습니다(당연히 다른 차원의 지구에서 일어납니다). 한마디로 막장드라마에서처럼 근친상간이나 불륜을 저지르지 않고도 족보가 엉망진창이 될 수 있습니다. 





두 번째로 필요한 지식은 중력파를 발생시키는 별(행성과 항성)의 폭발에 대한 이해입니다. 우리가 보는 별들 중에 이미 생명을 다해 초신성으로 폭발한 것도 무수히 많습니다. 지독할 정도의 미세먼지와 스모그 때문에 별을 보지 못하는 곳이 속출하고 있지만, 모든 별들은 수명이라는 것이 있습니다. 망원경으로 우주의 별들을 보면 색깔의 차이가 나는데 이것은 그 별이 생성된지 얼마 정도 흘렀는지를 말해줍니다(특히 칼 세이건의 《코스모스》와 《창백한 푸른 점》 참조). 



제 기억이 정확하다면, 지구의 수명은 백억 년(병신년이 아니다!) 정도이고, 태양은 130억 년 정도는 될 것입니다. 아무튼 행성의 핵심에 자리한 수소원자 덩어리들이 세월의 흐름에 따라 헬륨원자 덩어리들로 변하면서 행성의 중심부 부피가 늘어납니다. 이에 따라 그 파장이 표면까지 영향을 미칠 정도에 이르면 모든 행성들이 그 압력을 견디지 못해 콰아아앙!! 하며 폭발합니다. 이때 모든 별에 작용하고 있던 중력이 어마어마한 파동의 형태(중력파)로 별의 조각들을 날려버립니다.



허블망원경을 넘어 전파망원경으로 우주의 팽창을 관측하면(주로 빅뱅의 순간에 생성된 복사에너지를 측정합니다. 중력파는 너무나 미약해지금까지 관측되지 않았습니다), 우주는 빅뱅 이후 계속해서 팽창하고 있는 것을 알 수 있습니다. 다만 소립자의 존재처럼 우주가 완벽한 진공상태가 아니기 때문에, 소립자에 부딪치면서 팽창 속도가 조금씩 느려지고 있음도 알 수 있습니다. 우주가 팽창이 멈추면 다시 수축할 수 있다고 주장하는 물리학자들이 있는 것도 이 때문입니다.



즉 우리가 관측할 수 있는 우주에도 수명이 있다는 뜻입니다. 팽창을 멈춘 우주가 그 상태로 안정된다는 설(끈이론의 출발점)도 있고, 영원히 팽창할 것이란 주장(양자요동에 의해)도 있지만, 아무튼 우주가 수축하기 시작하면 존재하는 모든 것은 특이점으로 응축될 가능성이 매우 높습니다. 중력파가 자신의 능력을 발휘할 수 없는 지점에 이르면 모든 차원으로 팽창하고 있는 우주(여러 개의 우주 중 하나라는 주장도 있습니다. 초대칭성에 대한 이해가 있어야 하는데 여기선 생략합니다)도 굿바이와 사요나라, 안녕 내 사랑, 아.. 내 사랑은 빼고요. 



여기서 중력파를 이해하기 위한 마지막 지식이 필요합니다. 허블망원경과 전파망원경으로 진공상태의 우주를 관측하면 모든 곳이 균등해야 하는데, 이건 웬걸 얼굴 곳곳에 맞은 보톡스와 가슴 및 엉덩이 부위에 집중적으로 삽입된 물질이 잘못됐는지 지독할 정도 중력이 약한 곳(또는 밀도가 약한 곳)이 별견됩니다. 우주는 (아직도 그 정체를 정확히 파악하지 못한 암흑물질이 90% 이상-최근에는 암흑물질로 알았던 것의 70%가 우주에너지이며, 반물질도 5%라는 관측결과 나왔습니다-차지하는 데도 불구하고) 거의 완벽한 진공상태라 약간의 중력(밀도)의 차이가 엄청난 흡입력을 발생시킵니다. 





이것이 바로 블랙홀입니다(블랙홀의 탄생을 설명하는 것은 아닙니다. 이 부분까지 들어가면 닭이 먼저냐 달걀이 문제냐의 문제로 접어듭니다. 에고 힘들어. ㅠㅠ  이것은 눈에서 나온 눈물이 아닌 코에서 나온 두 줄기의 피다!). 초절정미녀의 눈망울처럼 주변의 모든 것을 빨아들이는, 그래서 허블망원경과 전파망원경으로는 그 속내를 파악할 수 없었던 블랙홀. 신내림을 받은 것이 분명한 아인슈타인이 존재한다고 예언했지만, 빛마저 그곳으로 들어가면 종적을 감춰버려서 사건의 지평선(시공간이 블랙홀에 빠져들기 직전에 나타나는 모습으로 모든 물체가 분해되는 과정이라고 보면 된다)이 모두 다 사라지고 마는 블랙홀. 오직 중력파만로만 정확한 측정이 가능하다는 블랙홀. 글을 쓰다 내가 먼저 죽을 블랙홀.. 어, 이것도 빼고요. 



정확한 표현은 아니겠지만, 블랙홀의 작동방식은 우주의 수축이 어떻게 일어날지를 추측할 수 있게 해줍니다. 모든 것을 빨아들이는 블랙홀이 있다면 그것들을 토해내는(어떻게든 상대를 자빠뜨리려고 지나치게 무리했던 어제의 후유증인 오늘의 오바이트를 떠올리지 마라) 화이트홀도 있다는 주장도 있었는데 이것은 우주의 탄생과 팽창방식을 말해줄 수 있을 것입니다. 아무튼 시공간을 제멋대로 주무를 수 있는ㅡ물리학도들은 퍼져가는 물결로 설명하기를 좋아하지만ㅡ중력파만이 블랙홀에서도 살아남을 수 있습니다. 



드디어 중력파를 이해하기 위한 끝에 이르렀다. 이상의 설명으로 인해 '약 13억 년 전에 각각 태양 질량의 36배, 29배인 블랙홀 두 개로 이뤄진 쌍성이 충돌해 합쳐지는 과정에서 약 0.15초간 발생했으며, 진동수 범위는 30∼150㎐, 최대 진폭은 10의 21거듭제곱분의 1로, 1광년 길이에 머리카락 하나 굵기 정도의 엄청나게 미세한 변화를 나타낸' 중력파의 관측이 얼마나 대단한 것인지 알 수 있습니다. 중력파를 관측하고도 수개월 동안 다시 확인하고 확인하는 지랄을 거쳐.. 아니 노력들을 거쳐 발표한 것도 이 때문입니다. 



최초의 연인이 하늘을 올려다 보며 '저 별은 너의 별, 이 별은 나의 별' 하다가, 사랑이 식어버린 몇 년 후에 다시 하늘을 올려다 보니 '어? 너의 별이 없어졌네'라며 다른 연인에게 갔을 때부터, 수천 년이 흐른 지금까지 우주를 관측하고, 관측한 것들을 기록하고, 그것을 가지고 계산하고 상상하고, 슈퍼컴퓨터들을 총 동원해 시뮬레이션 해보고도 블랙홀에 막혀 더 이상 나가지 못했던 우주의 비밀을 파악할 수 있는 가능성이 열린 것, 이것이 중력파의 발견이 가지는 역사적인 의미입니다. 




P.S. 작년에 측정된 중성미자의 속도가 빛보다 아주 조금 빠르다고 나왔는데, 이에 대해 물리학계에서 엄청난 갑론을박이 있었습니다. 질량이 없는 중성미자가 빛보다 빠르다면 현대물리학의 근간이 무너지기 때문입니다.  


            

                                                                                                                       사진 출처 : 구글이미지





  1. 2016.02.13 01:04

    비밀댓글입니다

    • 늙은도령 2016.02.13 01:12 신고

      어떤 부분인지 정확히 지적해주시겠습니까?
      그래야 토론이 가능하고 업그레이드가 가능하니, 지적해주면 제가 어떤 책에서 어떤 논문에서 읽은 것이라고 말씀드릴 수 있을 것 같습니다.

  2. 덕산 2016.02.13 08:16

    좋은 글 감사합니다.
    중력파에 대한 것을 조금이나마 쉽게 이해할 수 있었습니다.
    과학적 진보와 중력파를 측정하는 기술을 만들어 냈다는 것이 정말 대단 한 것 같습니다.
    아무튼 우리가 알지 모르는 세계가 다가 오는 느낌이네요~~

    • 늙은도령 2016.02.13 13:41 신고

      네, 이론물리학적으로 발표된 것을 증명하는 것이 훨씬 어렵습니다.
      돈도 어마어마하게 들고요.
      이번에도 3km에 이르는 측정터널을 만들었으니 조금의 오차도 생겨선 안됩니다.
      그러다 보니 물리학적으로 측정하는 사람들은 평생을 하나에만 매달려도 성공하지 못한 채 생을 마감하는 경우도 많습니다.

  3. 공수래공수거 2016.02.13 08:43 신고

    조금 어려운 내용이어서 시간을 가지고 정독해 보도록 하겠습니다

  4. jac 2016.02.13 12:29

    처음부터 끝까지 다 틀렸네요... 어디서부터 지적해야할지;;;;;

    • 늙은도령 2016.02.13 13:43 신고

      어이구, 일베충 오셨나?
      아인슈타인을 비롯해 세계 최고의 물리학자들의 책과 논문에 나온 내용을 쉽게 풀어낸 것인데 다 틀렸다면 너는 신이겠네?

  5. 벽제 2016.02.13 17:12

    틀렸다고 지적하면 일베충인가요? 지적을 대하는 태도가 보기 안좋네요
    일단 다른건 그렇다치고 광년이 시간 단위라니 이게 무슨 말인가요; 광년은 길이 단위입니다

    • 늙은도령 2016.02.13 17:45 신고

      광년은 길이 단위로만 쓰이지 않습니다.
      시간 다위로도 쓰입니다.
      시공간은 휘어질 수 있기 때문에 길이 단위로만 쓰일 수 없습니다.
      일반상대성이론부터 다시 공부하셔야 하겠습니다.
      도대체 물리학을 전공했거나 좀 안다고 까부는 자들을 보면 물리학의 한 분야의 지식만 가지고 떠들어 댑니다.
      그리고 댓글도 일베충처럼 한 줄만 답니다.
      뭐가 틀렸는지, 자신이 알고 있는 것은 무엇인지, 어디에 근거했는지, 무슨 이론에 나오는 것인지 전혀 밝히지도 않고요.
      그것이 바로 일베충스러운 것입니다.
      지적 근거도, 경험전 사실도 전혀 밝히지 않은 채, 그것도 일천한 지식 가지고 지껄입니다.
      광년이 길이의 단위라는 것은 양자역학의 기본에도 들지 못하는 아주 오래 전의 지식을 뿐인데...

  6. ^ω^ 2016.02.13 21:18

    좋은 글 감사합니다.

    위에 한 두 줄로 입에 걸레 물고 비난하는

    수준 낮은 사람들조차도 무시하지 않고, 계몽해주시느라 수고 많으십니다..


    진짜, 이 블로그 주인장님은 배울 것을 많이 주시고,

    글도 정말 잘쓰시네요. 흡입력 있게 잘 보았습니다.

  7. ^ω^ 2016.02.13 21:21

    주인장님,

    사회, 정치, 경제 방면도 뛰어나신데도..

    자연 과학 분야도 뛰어나신데, 어떻게 하시면 두루두루 아시는지 궁금하네요.

    저는 한 우물 파기도 바쁜 학생인데, 굉장히 신기하네요.

    저도 열심히 공부해야겠습니다 ㅠㅠㅠㅠ 배움의 끝이 안보여요..

  8. ^ω^ 2016.02.13 21:48

    마지막 읽다가...

    최대 진폭은 10의 21거듭제곱분의 1 <--- 진짜 엄청 작네요.

    이런 진폭도 측정하는 과학 능력에 감탄합니다.

    • 늙은도령 2016.02.13 22:24 신고

      그래서 중력파를 100년 동안 측정하지 못한 것입니다.
      더 놀라운 것은 아인슈타인이 상상으로만 그것을 추측해냈다는 것입니다.
      그는 틀에 박힌 형태로 생각하지 않았습니다.
      그라다 보니 일반 물리학자들이 공식과 법칙, 이론에 얽매여있을 때 그는 하늘을 날아다닌 것입니다.
      사이버상에서 물리학의 대가인양 거들먹거리는 자들을 보면 하나같이 기본적 지식만 가지고 큰 소리칩니다.
      막상 구체적인 책과 논문을 대면 아예 저의 블로그에 들어오지 않습니다.
      그만큼 형편없습니다.
      정말로 뛰어난 학자(제 친구가 우리나라 최고의 물리학자이고, 제가 핵발전에 자문을 구하는 사람이 세계에서 최고의 권위자입니다)들은 저 같은 접근을 신선해 합니다.
      여러 군데에서 전문가들의 관점에서 지적도 해주면서요.

      제가 많은 분야를 공부하게 된 것은 운이 좋아서입니다.
      아무 걱정없이 11년 동안 공부할 수 있었기 때문입니다.
      책을 읽는 것이 너무 좋았고, 새로운 지식을 찾아가는 작업이 행복했어요.
      그래서 여기까지 온 것 같습니다.
      막히는 것이 있어도 무조건 통독했고 그렇게 천여 권의 책들을 넘어서니 통섭적 융합이 이루어졌습니다.
      어렸을 때 읽었던 책들이 기초가 된 것도 운이 좋았구요.

      아무튼 그렇게 공부했고 지금은 최대한 나눠주기 위해서 노력 중입니다.
      사이비들에 속는 분들이 줄어들기 바라면서요.

  9. 김현승 2016.02.13 22:51

    문단별로 정리를 해 보겠습니다.
    1. 빛의 속도에 근접할 수 있는 물체(웜홀을 통과할 수 있는) => 웜홀은 다른 시공간을 서로 연결하는 경로이며, 동일 차원을 연결하는 고차원의 존재입니다. 빛의 속도로 근접하거나 또는 빛 자체 이더라도 고차원의 존재로 속도 때문에 변화될 수 없습니다. 해당 부분을 좀 더 면밀하게 이해하셔아 할 것 같습니다.
    2. 빛의 속도에 근접할 수 있는 물체를 이용할 수 있다면 과거로의 여행이 가능 => 이 문장은 주체와 객체에 대한 구분이 없기 때문에 문제가 발생합니다. 즉, 빛의 속도로 근접하는 물체에 타고 있는 관찰자 자신의 과거인가 아니면 빛의 속도에 비해 아주 느린 속도로 운동하는 사람의 과거를 대상으로 하는 것인지 먼저 결정해야 합니다. 다음으로 빛의 속도로 이동하는 관찰자 자신의 시간은 계속해서 미래로 가고 있기 때문에 관찰자 자신의 과거로 간다는 것은 틀린 것입니다. 반면, 느린 속도로 운동하는 사람의 과거로 여행한다는 것에 대해서도 어느 특정 시점에 그 사람을 만났다면, 관찰자에게 일정 어느 시간이 흐른 후에 다시 만난 그 사람이 이전에 만난 그 특정 시점 이전의 과거라는 주장은 틀린 것입니다. 그렇다고 해서 그 특정시점이라는 것도 틀린 것입니다. 그렇다면 그 처음 만났던 특정시점 이후의 어느 때(예를 들어 1년 후)가 되는데, 그 2번째 만난 시점에 운동하는 사람에게 관찰자가 물어보기를 '나를 처음 만난 시점 이후로 얼마 만큼의 미래가 지금입니까?'라고 하면 그 사람이 예를 들어 '50년 후'라고 답할 것입니다. 그렇다면 이 느리게 운동하는 사람의 50년 후는 느리게 운동하는 사람의 과거입니까? 아니면 관찰자의 과거입니까?
    답은 시공간 자체가 꼬여서 만나지 않는 한, 속도를 빛의 속도로 빠르게 운동한다고 해서 어느 누구의 과거로 이동하는 것이 아니라는 것입니다. 단지, 상대적으로 시간이 느리게 가기 때문에 서로 다시 만나는 시점에 나이를 덜 먹는 다(관찰자는 30살, 느리게 운동하는 사람은 70살, 20살때 처음 만났다면)는 것뿐입니다.
    3. 빛의 속도와 동일하게 움직일 수 있다면 영원히 살 수 있습니다. 이 주장도 2가지 면에서 다르게 해석 될 수 있습니다. 첫째는 2.에서 언급한 바와 같이 느리게 움직이는 사람보다도 늦게 늙기 때문에 상대 수명이 길어진다는 것이기 때문에 느리게 움직이는 사람의 세상-slow time system이라고 정의하면-에서 보면 3천갑자 동박삭 만큼 사는 것처럼 보일 것입니다. 따라서, 느리게 움직이는 사람의 세상에서는 영원히 사는 것처럼 보일 것입니다.그렇지만 관찰자 자신의 시간도 상대적으로 느리기는 하지만 흘러갑니다. 즉 나이를 먹는 다는 것입니다. 사람의 심장은 태어나서 죽을 때까지 평균 1억5천만번 뜁니다. 따라서, 빛의 속도로 움직이는 사람도 느리기는 하지만 심장은 뛰기 때문에 언젠가 1억5천만번이 뛰기 전에 죽습니다. 영원히 살 수 없습니다. 이부분에서 늙은 도령님이 쓰신 '흘러간 시간만큼 시간을 따라잡기 때문에 절대로 늙지 않고 영생을 누릴 수 있다'는 문장과 '심장이 계속 뛰고, 1억5천만번 뛰기 전에 죽는다'라는 것이 서로 모순이 발생하게 됩니다. 왜 모순이 발생하게 될까요? 다시 생각해 보세요.
    4. 시공간이 좁혀진 곳을 찾아내 과거로 돌아가서 영향을 주면 => 과거와 현재의 시공간이 '좁혀진 곳'과 '만나는 곳'은 또 다른 물리학 법칙이 존재합니다. '좁혀진 곳'에서는 과거와 현재라는 다른 시공간을 고차원의 웜홀을 만들어서 이동해야 하는 고차원적인 방법이 필요합니다. 늙은도령님은 그 고차원적인 방법이 빛에 근접하거나 빛의 속도로 이동하는 것이라고 앞에서 쓰셨지만, 빛에 근접하거나 빛의 속도로 이동하는 것은 현재의 시공간차원의 이동일 뿐, 시공간차원보다 높은 고차원의 방법이 아닙니다. 따라서 '좁혀진 곳'이 있다고 하더라도 웜홀의 방법이 없기 때문에 과거로 갈 수 없습니다. 한편, 과거와 현재의 시공간이 만나는 곳이라면 이미 시공간이 만났기 때문에 굳이 빛의 속도로 이동하지 않아도 이미 여행하고 있는 것입니다.
    5. 이것 때문에 과거로의 여행은 가능하지만 지금의 나에게 영향을 주는 개입이 불가능하다고 하는 것 => 누구의 어떤 과거로의 여행이 가능한 지 더 연구해야 하구요. 지금의 나에게 영향을 주는 개입이 불가능하다는 것의 인과에 대해서 윗부분에서 타당성 있게 설명되지 않았습니다.
    6. 행성의 핵심에 자리한 수소원자 덩어리들이 세월의 흐름에 따라 헬륨원자덩어리들로 변하면서 행성의 중심부 부피가 늘어납니다. => 행성 아니고 '항성 stella 또는 별star'입니다. 행성은 planet은 지구 같은 암석덩어리나 목성이나 해왕성 같은 가스+암석덩러리들을 말합니다. 수소가 핵융합을 거쳐서 헬륨으로 변하기 위해서는 최소한 1천만도 이상의 온도의 플라즈마 상태가 되어야 합니다. 이런 온도의 천체를 항성 또는 별이라고 부르지 행성이라고 부르지 않습니다.
    7. 오직 충력파로만 측정이 가능하다는 블랙홀 => 블랙홀을 측정하는 방법은 다양합니다. 예를 들어 어떤 별(항성)이 보이지 않는 어떤 공간을 중심으로 타원형으로 회전하고 있을 때에 그 중심에 블랙홀이 있다고 측정하고, 해당 별이 회전하는 타원의 장축과 단축, 그리고 회전 속도와 해당 별의 질량으로부터 블랙홀의 질량을 측정하고, 회전하는 별의 장축과 단축이 또한 시간에 따라 이동하는 것으로부터 블랙홀 자신도 상대적으로 타원궤도로 회전하고 있다는 것까지 측정할 수 있습니다.
    중력파로부터 측정하는 블랙홀의 특징은 시간당 얼마나 많은 질량을 중력파 발생 에너지로 빼앗기고 있는가와 어느 정도 빨리 회전하고 있는가 정도입니다.
    8. 시공간을 제멋대로 주무를 수 있는 중력파만이 블랙홀에서도 살아남을 수 있다 => 중력파의 정의에 대해서도 좀 더 고민해 주세요. 중력은 이미 모든 방향으로부터 작용하고 있습니다. 중력파라고 말하려면 중력의 변화가 있다라는 것을 전제해야 합니다. 중력의 변화는 중력이 없다가 생긴다-즉, 0애서 0초과의 중력이 작용한다- 또는 현재 어떤 크기의 중력이 작용하고 있는데 시간에 따라 그보다 크거나 또는 작은 중력이 시간적으로 작용한다라는 것입니다. 따라서 중력파의 정의는 없던 중력의 작용이 있는 중력의 작용으로 바뀐 것, 또는 현재 어떤 크기의 중력이 있는데, 시간적으로 커지거나 작아지는 중력의 작용의 변화라고 정의해야 합니다.
    다음으로 중력파만이 블랙홀에서도 살아남을 수 있다라는 것은 시간에 따른 중력 크기의 변화가 블랙홀을 통과했을 때에도 여전히 시간에 따른 중력 크기의 변화가 블랙홀을 통과하기 전과 같을 것인가라는 질문에 대해서 '같다'라고 답변하는 것과 동치입니다. 그런데, 늙은도령님의 지식 안에서 시간에 따른 중력의 크기의 변화가 블랙홀을 통과한 후에도 변함이 없다라는 결론을 찾을 수 있나요?
    9. 0.15초간 발생했으며, 진동수 범위는 30~150Hz, 최대 진폭은 10^-21로 => 2015년 9월 LIGO 관찰 실험에서 중력파는 0.15초 동안만 발생한 것인가요? 아닙니다. 논문 발표한 과학자들이 총 중력이 빠르게 변해서 쉽게 이해할 수 있을 것으로 판단했던 마지막 0.2초 동안의 중력 변화만 공개했을 뿐 실제로는 그래프 상의 0초 이전의 시간에도 중력파는 30Hz 이하로 계속해서 발생했고, 측정되고 있었습니다. 단지 논문에 소개를 안했을 뿐입니다.
    진동수 범위 30~150Hz라는 것은 실제 중력파가 150회까지 진동했다는 것인가? 아닙니다. 0.15초 동안 실제 관찰된 중력파의 진폭이 커져가는 8회진동과 충돌과 결합으로 급격하게 진폭이 작아지는 3-4회의 진동만 관찰되었습니다. 그렇다면 30~150Hz는 무엇인가? 8회의 중력파 진동을 각 진동별로 진동주기를 측정하고 이를 다시 1초로 환산한다면 몇회의 진동과 같은가라고 계산해 봤더니 0초 대에는 초당 약 30Hz 진동(주기 약 0.033초)과 같았고, 점점 진동 주기가 짧아지면서 가장 진동주기가 짧았던 마지막 8회차 진동에서는 초당 약 150회 진동(주기 약 0.0066초)과 같았다는 것입니다. 좀 더 말씀드리면 0.15초 동안 두개의 블랙홀이 4번 회전했습니다. 중력이 세지는 중력파의 마루일 때는 두 블랙홀이 지구방향으로 나란해졌습니다. 이해를 돕자면 달이 태양을 가지는 일식처럼, 중력이 약해지는 골에서는 두 블랙홀이 지구를 향해서 완전히 갈라섭니다. 즉 두 블랙홀을 잇는 선과 지구와의 선이 직각을 이루게 됩니다. 다시 다른 블랙홀이 지구쪽으로 회전해서 다시 나란해지면서 중파가 마루로 진행하게 됩니다.

    이상 각 문단별로 정리해봤습니다.

    • 늙은도령 2016.02.14 00:40 신고

      1. 입자물리학적으로 보면 그렇지만 양자역학적으로 보면 고차원의 물체도 완전히 분해됐다 다시 합쳐질 수 있습니다. 그 가능성이 희박할 뿐이지 이론적으로는 가능합니다. 또한 초대칭성을 제대로 풀어낸 과학자가 없기 때문에 지금의 지적 수준으로 단정하면 안 되지요. 다윈의 유전학도 깨지는 마당에 리처드 도킨스적 주장에 머물면 안 된다고 생각하는데요. 고차원적 존재도 결국은 기본입자에서 출발합니다. 기본입자들은 모조리 불확정성의 윈리를 따르니 에너지로 화했다 다시 입자로 돌아오지 말라는 법도 없겟지요.
      2. 관찰자 시점까지 적용해서 글을 쓰면 어마어마하게 길어집니다. 그것까지 쓰면 상대성이론을 다 풀어내야죠. 적정한 길이에서 줄여야 블로그 수준에서는 먹힙니다. 님의 지적은 상대성이론을 공부한 사람이면 누구나 아는 것이니 이곳에 적은 것은 별 의미가 없을 듯합니다.
      3. 빛의 속도로 움직이는 물체를 만들 정도면 생명공학도 그만큼 발전했겠지요. 심장만이 아니라 몸 전체를 바꿀 정도에 이를 것입니다. 님은 제가 지적한대로 물리학과 생물학이나 의학적 기본 상식에서 추론한 것이고요. 세상에는 많은 과학자들이 다양한 실험을 하고 있고, 물질을 분해서 다시 복귀시키는 실험도 진행 중이지요. 또한 사건의 지평성이 무엇을 말하는지요? 그것을 안다면 이런 댓글은 못달지요.
      4. 당연한 얘기를 한 것이라 응답할 필요는 못 느끼겠네요. 물리학에 얼마나 많은 이론이 있고 법칙들이 있는데 동일한 물리법칙이 적용된다고 상상할 수 있을까요? 뉴턴시대의 만유인력에 머물러 있다면 모를까? 웜홀에 대한 연구는 중력파가 나왔으니 이제부터가 진짜겠지요. 그러니 단정하는 것은 현재의 지적 수준에서만 유효합니다. 어떤 상상을 할 때는 하나의 학문만 발달했다고 생각하는 것에서 탈피해야 합니다. 님은 그런 수준에 머물러 있습니다.
      5. 제가 첫 문단에서 최대한 글을 줄이겠다고 했지요. 이 글은 논문이 아닙니다. 물리학을 거의 모르는 분들에게 재미있는 이해와 상상을 불어넣고자 쓴 글입니다. 중력파의 발견을 설명할 때 너무나 틀에 박힌 것들만 있어 그 동안 물리학이 발전해오면서 발견할 것들을 거칠게 스케치한 것입니다. 이 글을 읽고 재미를 느끼는 분들은 책을 구해서 더욱 깊은 지식의 세계로 가겠지요.
      6. 지구도 폭발합니다. 항성만 폭발하는 것이 아닙니다. 만일 그렇지 않다면 칼 세이건이 틀렸을 것이고, 지구물리학자들이 지구의 수명을 계산한 것도 틀리겠지요. 지구의 중심에서도 똑같은 변화가 일어나기 때문에 수명을 계산할 수 있는 것이며, 항성인 태양도 수명을 계산한 것과 동일한 방식이 적용됩니다. 플라즈마 상태는 항성에서만 일어나지 않고요. 행성에서도 일어납니다. 실험실 차원으로 할 때 플라즈마 핵물리학은 이제 상온에서도 실험이 가능하다고 알고 있습니다.
      7. 중력파는 블랙홀을 거치는 동안 수없이 많은 시공간의 변화를 겪을 것이기에 그 결과를 가지고 토론할 것이지, 지금까지 불명확하게 추론한 것으로 토론한다면 블랙홀의 거장인 리스에게 물어보는 것이 나을 듯싶네요. 그것이 안 되면 파인만이나 호킹도 괜찮을 듯하고요.
      8. 시공간의 변화가 무엇을 뜻하죠? 중력이 변하는 것을 말합니다. 그런데 님의 지적대로라면 빅뱅 이후의 우주를 어떻게 설명하시려고요.계속해서 팽창하고 있는 우주와 새롭게 탄생하는 별들과 그들 사이에 새로운 중력적 균형이 생기는 것은 또 어떻게 설명하시려는지요? 우주가 수축할 수 있다고 주장하는 물리학자들의 주장에는 어떻게 답하시렵니까? 생각이 고정돼 있으면 추론과 상상에서 늘 한계에 부딪치지요. 님의 댓글이 그러합니다.
      9. 이것은 논문이 아닌 기사에 나온 것을 인용한 것이지요. 제가 논문까지 볼 이유는 없을 것 같네요. 실험물리학은 관심이 없어서요. 제가 물리학을 전공한 사람도 아니고 그것으로 먹고살 사람도 아닌 것도 있고요. 다만 님의 댓글을 보니 블랙홀의 충돌과 회전에서 발생한 외적인 것만 측정된 것이네요. 힉스입자를 관측한 것과 별반 다르지 않네요. 중성미자의 속도를 측정해 발표한 것과도 별반 다르지 않고요. 중력파에서 마루니 하는 것들은 너무 기초적이니 그런 것 말고 보다 전문적인 것들로 비판하면 저도 제 나름의 루트로 무엇이 사실인지 확인해 볼게요.

  10. 김현승 2016.02.13 23:50

    아, 희망을 표현한 소설이었군요. 미안합니다. 제가 소설에 너무 많은 것을 자로 쟀습니다.

    • 늙은도령 2016.02.14 00:29 신고

      어, 이건 아니지요.
      사실에 근거해 상상력을 조금 보탰을 뿐입니다.
      님의 수준을 알아야 그에 합당한 답글을 달지요.
      앞서 단 댓글들은 너무 초보의 수준이라 답하면서도 재미가 없었습니다.
      보다 전문적인 비판이 있었으면 합니다.
      제가 읽은 책들이 틀린 것인지, 님의 댓글이 틀린 것인지 확인하고 싶거든요.
      제 친구가 물리학박사니 그 친구에게도 자문을 구할 생각입니다.
      그러니 보다 전문적 비판을 해주었으면 합니다.
      그러면 제가 그 수준에 맞게 답할게요.
      토론을 이렇게 끝내서야 되겠습니까?

  11. 박리다매 2017.10.17 09:16

    주인장의 글이나 댓글을보면 이론의 사실적 증명보단 아주 먼 훗날 이루어질 소망을 적으셨네요



옆으로 새도 너무나 샜다. 너무나 느닷없고 너무나 성급하다. 주요 선진국 정상들은 한 명도 참석하지 않은 전승절 행사에서, 독재자 푸틴에 버금가는 대접을 받아 너무나 들뜬 아몰랑 여왕이 평화통일을 북한과 아닌 중국과 논의하겠단다. 전작권도 없는 한국은 6.25 정전협정에도 참석하지 못했는데 이건 또 무슨 아베스러운 말인가?





북한이 한국처럼 중국의 군사식민지라도 되는 모양이다. 혹시나 해서 한참동안 구굴 검색을 해봤지만, 북한이 중국의 군사식민지가 됐다는 내용은 찾지 못했다. 검색어도 인공지능처럼 수십 개나 만들고, 다양한 방식으로 조합해서 검색해봤지만 단 하나도 건지지 못했다.



그래도 혹시 몰라 한국 정부가 북한이 아닌 중국과 논의하면 평화통일이 가능할 수 있다는 연구라도 있나 해서 찾아봤지만, 별도 특별한 것은 없었다. 참으로 힘겹게 남북고위급회담이 이루어진 상황에서, 북한을 대놓고 압박하는 것이 남북관계개선과 평화통일로 가는데 도움이 된다는 것은 거의 찾을 수 없었다. 



오히려 두 다리를 잃은 젊은 병사의 희생을 헛되게 하지 않도록 북한과의 대화에 최선을 다해야 한다는 글은 수없이 많았다. 평화통일을 위해 중국의 도움을 받는 것은 중요하지만, 그것 때문에 북한과의 대화가 다시 원점으로 돌아기지 않도록 조심스런 접근을 주문하는 글도 많았다.





박근혜는 중국을 비롯해 러시아와 일본 등이 북한을 압박하면, 기존의 미국과 함께 김정은 정권으로부터 항복 선언을 받아낼 수 있을 것이라고 판단한 것 같다. 북한이 국제사회의 각종 제제에도 불구하고 지금까지 버틴 것은 중국과 러시아의 도움 때문이라면 이런 판단이 터무니없는 것은 아니다.



중국과 러시아가 경제위기에 처한 것도 북한보다는 한국과의 대형프로젝트에 보다 많은 비중을 둘 수밖에 없다. 박근혜와 현 집권세력으로서는 북한이란 상수를 최대한 활용하는 것이 최적의 묘수라는 것은 공동보도문 합의가 지지율 폭등으로 이어진 것에서 절감했을 것이다.



문제는 이런 새로운 형태의 압박을 미국과 북한이 어떻게 받아 들이냐에 달려 있다. 미국은 한중일 정상회담을 탐탁하게 받아들일 리 없고, 이는 미국으로 하여금 북한과의 직접대화로 돌아서게 만드는 계기로 작용할 수 있다. 북한이 두려워하는 것은 미국의 공격이기 때문에 둘 간의 합의가 이루어지면 일본도 그쪽으로 돌아서는 불을 보듯 뻔하다.



                              



이럴 경우 남북한의 평화통일은 더욱 멀어질 가능성이 높다. 미국이 제국의 역할을 스스로 포기하지 않는 한, 중국을 중심으로 한 아시아의 세력재편을 받아들일 수가 없다. 미국이 먼로시대의 고립주의로 돌아가면 1년도 버티지 못하고 망할 수밖에 없기 때문이다.



필자로서는 작금의 상황이 미국의 동의하에 이루어지는지 알 수 있는 방법이 없지만, 만일 그렇지 않다면 한반도에서 3차세계대전의 불꽃이 피어오르지 말란 법도 없다. 신자유주의 40년 만에 인류는 한 치의 앞도 내다볼 수없는 불확실성의 시대로 접어들었기 때문에 급작스런 변화는 대단히 위험하다.



평화통일의 핵심은 북한과의 직접대화가 어느 수준까지 이루어질 수 있느냐에 달렸지, 지정학적 모험을 감수한 채 한탕주의로 나가는 것은 공멸의 길일 수도 있다. 지렁이도 밟으면 꿈틀한다고 했는데, 상대를 천길 나락까지 몰아붙이면 항복보다 옥쇄를 선택하도록 만들 수 있다.



방향은 잘잡았지만(엿 같지만 박근혜의 방향전환에 진정성이 있다면, 우리가 선택할 수 있는 최선의 탈출구 중 하나라는 점은 인정하지 않을 수 없다. 여전히 분열을 조장하는 자들이 많은 야당의 무력함이 더욱 아프게 다가온다), 너무나 급작스러운 변화가 왠지 모르게 불안하게 다가온다. 세계 최악의 국가이지만, 세계 최강의 군사력을 지닌 국가인 미국에 자꾸 뒤통수를 잡히는 느낌이 든다. 국제적 역학관계가 뒤집힐 때는 어마어마한 후폭풍이 불기 마련이고, 그에 준하는 예측불가능한 대가를 치러야 하기 때문에. 




                                                                                                 사진 출처 : 구글이미지






                                          


  1. EMC 2015.09.05 11:07

    요즘 이렇게 복잡한 동북아 정세를 보니 자꾸 삼전도의 치욕이 되풀이 될까 걱정스럽습니다.
    우두머리야 치욕이고 뭐고 머리만 조아리면 되겠지만
    한국에 있는 제 가족들을 비롯한 수많은 서민들이 실패한 리더쉽에 인해 피해를 볼 것을 생각하니 치가 떨립니다.

    선생님이 추천해주신 '미국 민중사'를 현재 읽고 있는 중입니다.
    물론 대략 알고 있었지만 이 북아메리카에 정착한 유럽계 엘리트들이 본인들의 정치척 이해관계에선
    얼마나 피도 눈물도 없는 냉정한 이들인지 다시 한번 복습하는 계기가 되더군요.
    (물론 일상에서는 좋은 사람들도 많이 만날수 있습니다. 유럽계 전체를 피도 눈물도 없다고 말한다면 편견이지요)
    그래서 더 걱정입니다.
    미국이 한국이 자기 이권에 침해된다 간주할 만한 행동을 했으니 어떤 방식으로 앙갚음을 하련지...

    • 늙은도령 2015.09.05 21:11 신고

      미국 민중사는 철저하게 약자의 입장에서 써진 역사입니다.
      지금 미국에서 트럼프와 샌더스가 돌풍을 일으키는 이유도 어느 정도 이해하실 수 있을 것입니다.
      제가 미국 역사에 대한 공부는 상당히 많이 한 편에 속하지만 미국 민중사처럼 철저하게 약자 편에서 쓰여진 역사는 처음이었습니다.
      칼 포퍼의 <열린사회와 그 적들>는 엘리트 입장에서 쓴 역사철학책이라면 미국민중사는 약자의 실제 역사입니다.
      어마어마한 차이가 있습니다.
      저도 최근에 읽는 책을 통해 이런 것들을 확인하고 있습니다.
      자본주의를 사회민주주의로 다시 대체해야 하는 이유를 수없이 발견하고 있습니다.

      찰스 비어드의 <미국 헌법의 경제적 이해>는 토마스 페인의 <상식>처럼 매우 짧은 책이지만 아주 중요한 것을 담았습니다.
      나중에 한 번 보시면 도움이 될 것 같습니다.
      저는 사실 캐나다에 대해 연구하고 싶습니다.
      지금 하고 있는 공부들이 어느 정도 만족할 수준에 이르면 캐나다를 연구해 볼 생각입니다.
      님의 추천을 기대할게요.

      저는 소련연방이 무너지는 과정에 대한 책도 많이 봤지만 최근에는 새로운 관점이 생겼습니다.
      푸틴에 대한 이해, 그의 강점과 약점을 정확히 파악할 수 있을 것 같습니다.
      박근혜의 행태가 위험한 것이 그 때문이지요.
      글로 옮기면 너무 길어져서 올리지 못하지만 지적공동체를 출발시킬 수 있다면 그때는 말로 풀어낼 생각입니다.

  2. 공수래공수거 2015.09.05 11:30 신고

    지지율이 급상승해서 더 기고 만장하겠습니다

    역사를 잘 짚어 봐야 합니다
    역사는 돌고 돈다라는말이 괜한 말이 아닌것을...

    • 늙은도령 2015.09.05 21:12 신고

      아마 북한이 곧 무너질 수 있다는 신호가 상층에서는 돌아다니는 모양입니다.
      그것을 대비하는 것 같은데, 저는 그것이 더욱 걱정입니다.
      준비가 안 된 통일은 너무 위험합니다.
      그것은 남북한 모두를 죽일 것입니다.

  3. 참교육 2015.09.06 07:13 신고

    글이 너무 재미 있습니다.
    박근혜 참 쇼를 합니다. 그것도 세계의 구경거리는 만드는 국제쇼를.... 나라 망신 다 시키고 있습니다.

    • 늙은도령 2015.09.06 07:31 신고

      미국 위주의 패권에서 벗어나는 것은 좋은데 전작권도 없고, 너무 급격한 변화를 진행하는 것이라 역풍이 불 수도 있습니다.
      골수 우파들이 언제까지 지켜볼지 잘 모르겠습니다.
      미국도 그냥 보고만 있을 리 없고....


모든 기본입자에 질량을 부여하기 때문에 ‘신의 입자’로 불리는 힉스입자에 대해서는 앞선 글에서 어느 정도 설명을 드렸습니다. 오늘은 힉스입자가 어떻게 다른 입자들에게 질량을 부여하는지에 대해 설명 드릴까 합니다. 그 전에 힉스입자의 발견에 대한 글의 말미에 남긴 것을 설명하기 위해 경상대학교 물리교육과 조교수인 이강용이 중앙일보에 기고한 글을 올립니다. 

 

 

한 가지 재미있는 것은, LHC에서 발견된 힉스 보존은 힉스가 예측한 것이 아니라는 점이다. 당시 힉스와 다른 사람들이 해결하려고 한 것은 강한 핵력이었다. 그러나 이번에 발견된 입자는, 미국의 스티븐 와인버그가 1967년에 전자기력과 약한 핵력을 하나의 이론으로 기술하는 표준모형의 방정식을 만들면서 약한 핵력에 힉스 메커니즘을 적용해서 나타나는 힉스 입자다. 게다가 대칭성이 깨질 때 전자와 같은 물질이 질량을 얻는 과정은 힉스 메커니즘과는 상관없이, 와인버그가 만든 표준모형에서 처음 나타나는 것이다. 그러니까 이번에 발견된 힉스 보존의 정확한 모습을 제안한 사람은 사실 와인버그다.

 

 

물리학에서 말하는 “장(field)이란 운동하는 물체들에 영향을 미치는, 공간의 비가시적 성질”을 말합니다. 즉 입자는 존재하는 물질이기에 눈에 보이지만 입자들의 운동으로 만들어지는 장이란 눈에 보이지 않다는 뜻입니다. 우리가 MRI를 찍을 때 기기 내부에서 발생하는 지구 자기장의 1만 배 이상이나 되는 자기장을 볼 수 없는 것도 이 때문입니다. 대신 인 인체 내부 사진은 필름 같은 형태로 나타나기 때문에 우리(주로 의사)는 내부에 어떤 문제가 생겼는지 확인할 수 있습니다. 

 

 

기본적으로 입자들은 아무런 성질도 갖지 않고 특별한 목적도 없이 존재합니다. 기본입자들로 이루어진 원자(전자가 하나인 수소원자는 제외)까지 이런 경향은 동일합니다. 하지만 이런 원자들이 모여 분자를 이루는 화학반응(원자의 최외각을 돌고 있는 전자들이 양자비약을 통해 다른 원자의 궤도로 들어가면 두 원자의 상태가 변해 다른 원자와의 화학적 결합이나 분리를 이루는 것)이 일어나면 비로소 성질을 갖게 됩니다. 이처럼 어떤 현상을 만들어내는 공간적 개념이 물리학에서 말하는 장이라고 보면 됩니다.

 

 

마찬가지로 전류(전자의 흐림) 때문이 아니라 누적된 전하(에너지 준위)에 의해 전기장이 생기듯이 힉스장도 힉스입자와 다른 기본입자 간의 양자역학적 운동과 반응이 일어나는 장입니다. 물리 법칙들을 결정하는 이런 장들은 입자들의 운동과 반응, 숫자와 밀도, 환경에 의해 변화하기 때문에 물리법칙들 역시 변합니다. 특히 가상입자들이 실험을 통해 새로운 기본입자로 발견될 때마다 물리법칙들도 일정 부분 변합니다.

 

 

마찬가지로 서스킨드의 《우주의 풍경》에 나온 것처럼, 다양한 우주가 존재할 수 있습니다. 또한 다양한 우주마다 작용하는 물리법칙들도 다를 것입니다. 이처럼 모든 우주가 동일하지 않다는 것이 ‘인류원리(지금의 내가 살고 있는 우주가 내가 볼 수 있고 경험할 수 있는 물리법칙에 의해 생긴 유일한 행성이라는 원리)’의 근간을 이루고 있습니다. 즉, 우리가 살고 있는 지구는 전체 우주에서 유일하다는 뜻입니다.  






위의 설비가 이만큼 길게 만들어진 것이 입자가속기이다ㅡ구글이미지 인용

                                                                                                    

 

허면 힉스장이라는 개념은 어떻게 해서 나왔을까요? 사실 힉스장을 발견하기 전까지 물리학자들이 만든 표준모형은 수학적으로 정합적인 결과(주어진 조건에서 벗어나지 않는 결과)가 나오지 않습니다. “힉스장이 없는 경우 파인만의 규칙들은 무한대 또는 심지어 음숫값의 확률 같은 무의미한 결과들”이 나옵니다. 즉, 빅뱅시 방출된 기본입자들로는 만들어낼 수 없는 무한대의 우주나 모든 물질이 존재하지 않는 반우주가 나옵니다. 무한대의 우주를 형성할 입자의 수와 에너지의 양이란 존재할 수 없는 것이니까요.

 

 

 

입자들에 질량을 부여하는 힉스장이 없으면, 기본입자들은 (질량이 없는 에너지 덩어리를 방출해 운동의 동력을 만드는)은 광자에 의해 제멋대로 움직이거나, 또 다른 광자를 흡수하지 못하는 한 움직이지도 못할 것입니다. 이럴 경우 우주를 만들어낸 물질, 반물질, 암흑물질도 만들어지지 않았을 것입니다. 물론 정반대의 결과도 이론적으로 가능합니다. 어떤 과학자도 영원히 그 비밀을 풀 수 없겠지만. 

 

 

다시 말하면 힉스장이 없으면 모든 물질을 이루는 기본입자들은 에너지적 성질만을 갖게 되기 때문에 물질의 성질을 절대 가질 수 없습니다. 이럴 경우 존재하는 것은 단 하나도 없는 텅 빈 우주가 됩니다. 양자역학의 핵심 원리인 불확정성의 원리에 따르면 모든 기본입자들은 입자적 성질(위치)과 에너지적 성질(궤도)을 동시에 갖는데 이중에 하나를 선택하면 나머지는 소멸되기 때문입니다.

 

 

이럴 경우 물질의 최소단위인 기본입자는 질량적 성질은 사라진 채 에너지로만 존재하기 때문에 어떤 물질도 만들어내지 못합니다. 이를테면 완벽한 무의 상태로 귀결됩니다. 모든 우주에는 오직 에너지만 존재할 뿐이지 물질적 근거가 되는 입자는 단 하나도 없는 완벽한 무의 상태가 됩니다. 더욱 쉽게 말하면 선풍기로 바람을 만들었는데 선풍기가 없는 것과 같습니다. 현상은 있는데 존재는 없는 시공간, 즉 신조차 존재할 이유가 없는 완벽한 무를 말합니다.

 

 

                                                                      다음이미지에서 인용

                                                                              

 

바로 이런 이유 때문에 물리학자들은 기본입자들에게 질량을 부여할 수 있는 무엇인가가 필요했고 힉스 교수가 힉스입자의 존재를 추론해낼 수 있었습니다. 이로써 파인만이 만든 기본입자들의 표준모형에서 빈 상태로 있는 마지막 공간이 채워지게 됐습니다. 뉴턴역학과 상대성이론으로는 풀 수 없는 우주 탄생의 신비에 다가갈 수 있는 양자역학의 기초공사가 마무리된 것입니다.

 

 

원래 일반 상대성이론을 발견한 아인슈타인은 자신의 발견한 우주상수를 설명하며 아주 미미한 우주에너지(양자요동에 의해 발생하는 극히 미세한 에너지)가 우주에 미치는 영향이 너무나 작기 때문에 아예 무시해버렸습니다. 그는 광자론을 통해 빛의 성질(입자와 에너지)을 밝혔으면서도 그것이 양자역학의 핵심 원리인 불확정성 원리와 같다는 것을 받아들이려 하지 않았습니다.

 

 

아인슈타인이 판단하기에 양자요동이 만들어내는 에너지(우주의 70%를 이루고 있는 에너지로 너무나 작아 어린아이 입김보다 작을 것이다)의 총합이 너무나 미미할 뿐만 아니라, 그 과정이 너무나 불명확해 우주의 법칙을 계산 불가능한 우연에 의존하는 것을 받아들이려 하지 않았습니다. 물론 말년의 그는 양자역학과 일반 상대성이론을 통합해 양자중력(끈이론의 핵심)이란 대통일 이론을 만들기 위해 노력했지만 결과를 내놓지는 못했습니다.

 

 

 

사실 빅뱅이라는 우주의 탄생 원리도 베타원리와 불확정성의 원리만 가지고도 어느 정도 설명이 가능하니 그 우연의 연속을 받아들이기에는 우주의 질서와 아름다움에 대한 아인슈타인의 애정이 너무나 컸을 것입니다. 물리학자들은 곧잘 E=MC2이라는 공식처럼 우주의 법칙을 아름답게 표현하려는 성향을 보이는데 아인슈타인도 이런 면에서는 다르지 않았습니다.

 

 

                                                      

                                                                                     한겨레신문에서 인용

 

 

다시 힉스장으로 돌아와서, 물리학에서는 크게 두 개의 장이 있습니다. 하나는 전기장과 장기장처럼 “그 장들이 공간의 각 점에서 크기뿐만 아니라 방향도 가지고 있는” 벡터장(vector field)합니다. 반면에 크기는 있지만 방향이 없는 양을 나타내는 스칼라장이 있습니다. 힉스장은 자기장과 매우 비슷하지만 기본적으로 스칼라장에 속합니다.

 

 

 

질량이 관성과 같고 힘을 가속도로 나눈 것이 질량이듯이, 기본입자를 이루는 “전자, 쿼크, W와 Z 보손과 같은 입자들의 실제 질량은 힉스입자들의 흐름(힉스장)을 통과할 때 그것들이 어떻게 운동하느냐에 따라 결정”됩니다. 즉 힉스입자들의 흐름은 빛의 속도로 움직이는 기본입자들의 속도에 변화를 줌으로써 입자들마다 개별적인 관성을 부여합니다. 관성은 질량과 같음은 앞에서 말씀드렸고요.

 

 

기본적으로 스칼라장에 속하는 힉스장을 각종 기본입자들이 통과하게 되면 힉스입자들의 흐름에 의해 각각의 관성을 갖게 되는데 이것이 곧 기본입자들에게 질량을 부여하는 것과 같은 것이 됩니다. 빛의 속도에서는 어떤 질량도 갖지 못하는 순수한 에너지적 성질만 갖지만 속도에 변화를 줘 조금이라도 느려지면 입자적 성질인 질량을 갖게 되는 것입니다.

 

 

 

바로 이런 방식으로 힉스입자가 원자를 이루는 기본입자들에 질량을 부여하기 때문에 무에서 유를 창조하는 신의 입자라고 하는 것입니다. 결국 양자역학의 탄생은 아인슈타인의 일반 상대성이론과 광자론이 없었으면 몇십 년은 미뤄졌을 것입니다. 물리학에 대한 전문적인 교육을 받지 않았지만 인류 역사상 최고의 천재로 추앙받는 아인슈타인의 위대함이 여기에 있는 것이지요.

 

 

시간이 되는 대로 파인만의 표준모형과 인류원리에 대한 글을 올리도록 노력하겠습니다, 이 땅의 정치인들이 도와주기만 한다면.  

  1. 태봉 2014.07.21 13:10

    제가 50프로나 이해할 수 있을까 모르지만 글 너무 재미나게 읽었습니다^^
    마지막 멘트 이 땅의 정치인들이 도와주어서 늙은도령님이 빨리 글을 오려야 그럴 가능성이..^^

  2. 태봉 2014.07.21 13:14

    패스워드를 모르겟네요
    오타 수정 합니다
    ........늙은도령님이 빨리 글을 올리 수 있을텐데 그럴 가능성이...^^

  3. 요셉 2015.06.07 07:07

    "물리학에 대한 전문적인 교육을 받지 않았지만 .... 천재로 추앙받는 아인슈타인의 위대함이 여기에 있는 것이지요"
    좋은 글입니다.
    그러나 아인슈타인은 물리학과 출신으로 학부때부터 남다른 두각이 보이기 시작했었다는 군요.
    고등학교 수준의 물리학 기본만 있으면 누구든지 힉스이론은 이해되지 않겠습니까?

    • 늙은도령 2015.06.07 20:18 신고

      그럴 수도 있습니다.
      힉스 이론은 힉스장과 기본모형에 대한 이해가 있으면 충분히 이해할 수 있습니다.
      물론 베타원리와 불확정성의 원리도 함께 알아야 하겠지요.

  4. 어니 화이트 2015.06.07 20:04

    저 또한 관심있는 내용이었습니다
    어렵지만 지식의 즐거움은 느낄수 있었습니다

    • 늙은도령 2015.06.07 20:19 신고

      조금이라도 쉽게 표현하기 위해 노력했는데 쉽지 않습니다.
      물리학에 대해 추가로 얻은 정보를 글로 옮겨야 하는데 시간이 부족하네요.

  5. 백순주 2015.08.14 06:33 신고

    김용택 선생님께서 제 블로그를 만들어 주시면서 선생님 블로그를 링크해 두셨는데... 그 이유를 여기와서 알게 되었습니다.
    이제사 운영에 요령이 생겨 허덕임에서 빠져나와 마실도 다녀요~^^
    여기서 계속 머물러 빠져 나갈 수가 없네요. 참 매력 넘치는 분이십니다.
    방문록을 찾을 수 없어 여기에 글 남깁니다.
    저도 자연과학도입니다.

    • 늙은도령 2015.08.14 16:58 신고

      반갑습니다.
      저는 자연과하도는 아니고 기본적으로 세상을 이해하려면 물리학과 화학, 분자생물학, 진화론, 뇌과학, 생명공학 등은 어느 정도 알고 있어야 판단했기 때문에 취미로 공부한 것입니다.
      목표는 대학원생 수준에서 박사 사이입니다.
      독학으로 하려니 힘드네요ㅎㅎㅎ



지난 3일 유럽입자물리학연구소(CERN)에서 미국 물리학자 새뮤얼 팅이 이끄는 연구팀이 우주의 25%를 차지하고 있는 암흑물질에 대한 이해의 단초를 발견했다고 발표했습니다. 팅 연구팀은 반물질로 이루어진 암흑물질의 단서를 찾기 위해 2011년 국제우주정거장(ISS)에 설치한 알파자기분광계(AMS)를 이용해 약 40만 개의 양전자를 포착함으로써 ‘우주 최대 미스터리’ 중 하나인 암흑물질을 비밀을 풀 수 있는 전기를 마련했습니다.

 

 

물리학을 공부하신 분들은 우주를 이루고 있는 것이 5%의 물질과 25%의 암흑물질, 70%의 우주에너지라는 것은 아실 것입니다. 이중에서 우주에너지는 양자요동 같은 것으로 설명이 가능한데 이번 글에서는 반물질인 암흑물질에 대해 다루고자 합니다. 우리가 보고 만지고 느끼는 모든 것들은 물질로 이루어져 있는데 이런 물질과 정반대의 성질을 갖는 것이 반물질이라고 합니다.

 

 

                        


                                                                                       

보통 물질의 기본 단위인 원자(더 쪼개면 기본입자와 소립자들이 나타난다)는 양성자와 중성자, 전자(-)로 이루어져 있습니다. 이에 비해 반물질은 반양성자와 반중성자, 양전자(+)로 이루어져 있습니다. 제가 힉스입자에 관한 두 개의 글에서 설명했듯이 물질과 반물질이 만나면 거대한 에너지를 남기고 소멸해버립니다.

 

 

물질과 반물질이 소멸되면 우리가 알고 있는 질량불변의 법칙이 깨지는 것이 아닌가 하는 의문을 가질 수 있지만 양자역학의 기본원리인 불확정성의 원리에 따르면 기본입자들은 중력에 영향받는 물질적 성질(위치)과 중력에 영향받지 않는 에너지적 성질(궤도)을 동시에 갖습니다. 따라서 물질과 반물질이 만나 소멸해도 에너지를 남기기 때문에 질량불변의 법칙(=에너지보존의 법칙)은 여전히 유효하다고 주장할 수 있습니다.

 

 

양자역학의 불확정성 원리에 따르면 물질과 반물질이 맞나 에너지로 변한다 해도 그 모든 것들을 이루는 기본입자의 수가 변하지 않기 때문에 질량불변의 법칙은 유효하다는 것입니다. 물질도 반물질도 에너지도 모두 다 기본입자로 이루어져 있기 때문에 물질적 성질로 존재하거나 에너지적 성질로 존재해도 같은 것이라는 주장인데, 소멸이란 단어에서 알 수 있듯 순수한 에너지만 남긴 채 입자로서는 더 이상 존재할 수 없다는 주장도 있습니다. 즉, 질량불변의 법칙도 완벽하지 않다는 뜻입니다(직접 보지 못해서 반박하기도 힘들다는 것이 물리학자들의 자랑거리다!). 

 

                      

                                              암흑물질로 이루어진 왜소은하


 

헌데 우주의 25%를 이루고 있는 암흑물질의 비밀을 푸는 것이 우주 탄생의 신비를 푸는 것과 연관이 있을까요? 브라이언 그린의 《우주의 구조》, 3권으로 이루어진 리처드 파인만의 《물리학강의》, 레너드 서스킨드의 《우주의 풍경》, 스티븐 호킹의 《시간의 역사》, 이강영의 《LHC, 현대 물리학의 최전선》 같은 책들을 보면 우주의 탄생은 빅뱅에 의해 이루어졌음을 알 수 있습니다. 



모든 기본입자와 가상입자들이 다차원적 에너지로 응축돼 있다가 임계점에 이른 순간 빅뱅을 일으키며 무한의 다차원적 공간, 즉 수없이 많은 우주를 창출했습니다(베타원리와 불확정성의 원리 때문에 특이점은 폭발할 수밖에 없다. 일종의 심층 비탄성 산란). 어쩌면 게이지장 이론과 힉스장 이론 등의 양자색역학에서 인문학적 상상력을 발휘하면 특이점의 형성과정도 설명이 가능할지 모릅니다, 블랙홀 연구에 획기적인 전기를 마련한 중력파의 검출에도 성공했으니. 

 

 

서로 같은 성질의 것들을 밀어내는 베타원리와 도플러 효과에 의해 우주는 모든 차원의 방향으로 팽창을 시작했습니다. 허블망원경이나 전파망원경으로 우주의 어느 곳을 살펴봐도 빅뱅의 순간 방출된 우주배경복사가 일정한 것을 알 수 있습니다. 쉽게 말하면 우주는 중심점이 없는 다차원적 팽창을 하고 있다는 뜻입니다. 어느 쪽에서 봐도 똑같은 팽창이 이루어지는 것을 알 수 있는데 이것이 아인슈타인의 상대성이론이 정립되는 근간으로 작용했습니다.

                   



                                                                                               

이처럼 우주는 모든 방위로 초대칭(우리가 상상할 수 있는 전후좌우상하의 개념을 넘어선 대칭, 쉽게 말하면 예측불가능한 대칭. 물리학은 너무 많은 것을 상상하게 만드는 것이 문제야!!)을 이루며 지금도 (제 똥배처럼) 팽창 중입니다. 인력과 척력으로 이루어진 질서정연한 뉴턴의 만유인력이 무력해지는 이유가 여기에 있는데, 이상한 것은 우주의 팽창이 끝나는 지점으로 보이는 지평선까지 우주 배경복사의 온도가 균일하다는 것입니다. 물질과 반물질, 우주에너지로 이루어진 우주가 아직도 팽창 중이라면 어떻게 우주의 모든 공간이 균일한 온도를 가질 수 있을까요?

 

 

게다가 아인슈타인의 상대성이론에 의하면 우주에서 빛보다 빠른 것이 없기 때문에 아직도 팽창이 안 끝난 우주의 공간들이 (곳곳에 관측되지 않아서 존재하지 않은 것으로 추정되는 온도계를 배치해두지 않았다면) 어떻게 균일한 온도를 유지할 수 있을까요? 빛보다 먼저 왔던 다차원적 과거의 기억 때문일까요? 우주가 빅뱅 이래 여전히 팽창 중이라면 우주의 끝이라는 지평선(차원 문제는 배제)까지 0.0001도까지 동일할 수 있단 말입니까? 혹시 신이 있어 우주의 온도를 미리 세팅해 놓고서 관측과 실험물리학자들을 골탕먹이는 것일까요?

 

 

여기서 우리는 두 가지 의문을 가질 수 있습니다(아무 생각이 없을 수도 있습니다). 우주가 빛(에 근접한) 속도로 팽창하면 어마어마한 공간이 생기는데 빅뱅 이전의 특이점에 모여 있던 기본입자(현재까지는 쿼크)의 수가 한정돼 있기 때문에 그 공간을 무엇인가 채워야 하지 않느냐는 것이 그 첫 번째입니다. 우주가 지금도 팽창 중이라면 새롭게 생겨난 공간과 우주의 끝이라는 지평선까지의 확인 불가능한 공간의 온도가 어떻게 균일할 수 있겠느냐는 것이 두 번째입니다.

 

 

첫 번째 의문은 우주를 이루고 있는 것이 5%의 물질과 25%의 반물질, 70%의 우주에너지로 이루어져 있다는 것으로 설명이 끝났습니다. 우리는 아직 우주가 팽창하면서 창출하는 공간의 25%를 채우고 있는 반물질의 정체를 밝히지 못했지만 양자역학을 비롯해 입자물리학, 천체물리학, 이론물리학 등등의 온갖 물리학들의 발견과 관측, 계산, 추론을 통해 반물질이 존재한다(존재해야만 한다)는 것을 분명하게 밝혀냈습니다(의심하지 않고 믿는 자에게 복이 있으리라). 

 

                       


                                                                                              

그런 반물질로 이루어진 우주의 어둠이 (빛이 통과하지 못하고 중력효과에 의해 굴절될 정도의 밀도를 가진) 암흑물질로 가득하다는 것을 알게 됐습니다. 만약 우주의 25%를 이루고 있는 암흑물질에 대해 확실히 알게 되면 우주 탄생의 비밀을 푸는데 거의 근접하게 됩니다(이 글을 쓸 때는 중력파가 관측되지 않았다). 앞에서 설명드렸듯이 우주에너지는 빅뱅을 일으킬 때 우주로 퍼져나간 배경복사와 양자요동에 의해 창출된 양자에너지에 의해 어느 정도 설명이 가능하기 때문입니다.

                       

                                                                                              

이번 팅 연구팀의 발표에 따르면 소립자 250억 개를 분광계로 끌어 모아 1년 반 동안 관찰했더니 전자와 양전자 80억 개가 충돌하면서 에너지를 방출하는 상쇄반응을 통해 “암흑물질의 입자는 수백 기가전자볼트의 질량을 갖는 것 같다”고 했습니다. 즉 원자를 이루는 기본입자들을 통해 물질의 생성에 대해 밝혔듯이 암흑물질을 이루는 가상입자들을 통해 반물질의 생성에 대해 밝힐 수 있게 된 것입니다(관측된 것이 너무나 미미해 확정적으로 말할 수 없는 부분은 논문에 담겨있지 않았을 테지만).  

                        

                  

                              양성자 충돌이 만든 두 개의 녹색 선이 힉스입자로 추정된다 

 

 

만약 힉스입자가 기본입자들과 충돌하며 모든 입자들에 질량을 부여하는 힉스장의 원리까지 밝혀져 이번 발견에 더해질 수 있다면 우주 창조의 비밀은 거의 다 풀린 것으로 볼 수 있습니다. 우주를 이루고 있는 물질과 반물질, 우주에너지의 비밀까지 밝혔는데 그 다음의 남은 몇 가지 비밀들(아인슈타인이 예언한 중력파가 대표적)이야 얼마든지 꿰맞출 수 있습니다.

 

 

실제로 파인만이나 호킹, 그린, 와인버그, 서스킨드 등의 책을 보면 빅뱅 이후 우주 탄생의 단계가 이미 정립된 상태입니다. 현대물리학의 거의 모든 연구들이 각 단계 별로 비어 있는 것들을 채워가는 과정이라고 보면 그리 틀린 말은 아닙니다. 최신의 끈이론과 풍경이론도, 중성미자를 발견했다고 호들갑을 떨며 빛보다 빠른 물질이 있다고 한 것도 이것과 관련이 있습니다.                      

 

 

지금쯤 신이 천지창조의 마지막 비밀까지 자신의 모습을 본 딴 유일한 존재인 인간에 의해 낱낱이 밝혀질 것 같아 두려움에 떨고 있을지도 모릅니다. 아니면 그것도 이미 우주 탄생 이전에 예정해둔 청사진을 찾아가는 인류 진화의 과정이라고 할 수도 있을 것입니다. 허면 이제 두 번째 의문이 남았습니다. 그것에 대해서는 한 숨 자고 나서 설명드려야 할 것 같습니다. 지금이 새벽 3시56분을 지나고 있어 정신이 오락가락합니다. 하루라도 더 살기 위해서 잠부터 자야 할 것 같습니다.




                                                                                                    사진 출처 : 구글이미지     





양성자가 충돌할 때 10의 25승 분의 1초 정도 존재했다가 사라지는 ‘힉스입자’가 우주를 이루고 있는 최후의 입자다. 우주의 모든 것을 창조한 입자들을 모아놓은 파인만의 표준모형의 마지막 빈자리가 이로써 채워진 것이다. ‘힉스입자’가 조물주의 원료인 ‘신의 입자’로 불리는 이유는 힉스입자가 다른 기본입자에게 질량을 부여하는 역할을 하기 때문인데, 이런 역할 때문에 무에서 유를 창조했던 신의 입자라고 불린다

 

 

 

 

전자의 질량이 거의 제로(몇 십억의 분의 1g도 안 된다)인 것에 비하면, '힉스입자'는 질량이 제로이면서도 물질의 성격을 띠는 유일한 기본입자다. 마치 입자(질량)와 파동(에너지)의 성격을 동시에 띠고 있는 빛과 어떤 면에서는 동일하다고 할 수 있다. 기본입자는 우주를 구성하고 있는 물질, 반물질, 암흑물질(우주의 23%를 차지)을 이루는 가장 적은 단위의 물질을 말한다(우리가 보는 우주는 전체 우주의 4%에 불과하다).

 

 

이에 비해 원자보다 작은 입자들이 계속해서 발견됨에 따라 가상입자라는 것이 생겼는데, 이는 기본입자 중에서 아직 존재의 유무가 밝혀지지 않았지만 양자역학인 계산이 성립하려면 반드시 존재해야 하는 기본입자를 말한다. 즉, 각각의 입자들이 반응해서 일어나는 현상이 무수히 많기 때문에 확률적으로 이런저런 성질을 지닌 가상의 입자가 있어야 설명이 가능한 현상들이 있다. 현대물리학이 아직 밝혀내지 못한 곳에 가상입자가 자리하고 있다는 뜻이다.

 

 

허면 질량이 제로인 힉스입자가 빅뱅의 과정(수십조 분의 1보다 짧다)에 만들어진 기본입자들에 어떻게 질량을 부여할 수 있을까? 힉스입자들이 모여 새로운 기본입자를 만들었다면, 0에다 0을 더하는 것이기 때문에 질량이 있는 입자들이 탄생할 수 없다. 실제로 태초의 탄생한 기본입자들은 질량을 갖고 있지 않다는 것이 현대물리학의 주장이다. 그렇지 않으면 특이점이라는 곳에 현재의 우주가 들어있을 수 없기 때문이다.    

 

 

 

 

이래서 나온 것이 힉스장이다. 아인슈타인이 양자역학의 서막을 열었지만 우주의 질서정연함을 부정하는 자신의 발견을 받아들일 수 없었던 것도 '필드(장)'라는 개념에서 나온다. 자석 주변에 금속가루를 뿌리면 일정한 형태의 모양으로 모여 있는 것을 볼 수 있는데, 이것은 자석에서 나와 금속가루에 영향을 미치는 자기장 때문이다. 아인슈타인은 우주가 이런 거대한 장에 의해 질서정연하게 이루어져 있다고 믿었다. 

 

 

마찬가지로 힉스장(게이지장의 역으로 볼 수도 있다)도 힉스입자가 다른 기본입자들과 서로 부딪치고 교차하고 상호 영향을 주고받으며 물리적 반응(쿼크와 글루온 사이의 강한 상호 작용도 이렇게 탄생했다)을 일으키도록 만든다. 이런 과정에서 질량이 없는 기본입자들에 또 다른 입자들을 만들 수 있는 질량이 주어진다. 그 결과 원자를 이루는 양성자, 중성자, 전자가 탄생했다. 이런 원자들이 모여 분자를 이루면 비로소 물질으로서의 성질을 지니는 원소(주기율표에 등록된 것)들이 탄생한다. 

 


원자를 이루는 양성자와 중성자, 전자 등은 여섯 가지 성질을 지닌 쿼크와 보손(기본적인 물리적 힘을 전달하는 것으로 생각되는 원자 구성입자의 한 분류에 속하는 입자군으로 중력자(重力子), 광자(光子), 글루온(gluon), 중간벡터보손 또는 약자(弱子:W와 Z 입자 등이 있다) 같은 기본입자에 의해 만들어진다. 이중에서 중력자와 광자, 글루온 등은 기본입자의 움직임(에너지 덩어리인 광자의 분출에 의해 일어난다)과 결합을 유지하는 힘(양성자와 중성자를 묶어두는 힘을 말하는데 우주에 가장 강력한 힘으로 강한 핵력이라 하며, 이름은 글루온이다)을 지닐 뿐 질량은 없다.

 

 

이런 힉스장(이것은 또 어떻게 생겼을까? 에너지 준위와는 무엇이 다를까?)의 역할 때문에 힉스입자가 무에서 유를 창조했다는 소리를 듣는 것이며, 신의 입자라고 불리는 이유이다. CERN이 지하에 설치한 대형 검출기의 기본입자 충돌실험(심층 비탄성 산란이 일어난다)을 통해 힉스입자의 존재를 입증했기 때문에 고령의 힉스 교수가 노벨물리학상 수상할 수 있었다. 참고로 노벨상은 죽은 사람에게는 주어지지 않는다. 

 

 

 

 

힉스입자의 존재가 밝혀졌다고 해서 신의 창조론이 사라지는 것은 아니다. 다윈의 진화론도 오류들이 밝혀지고 있는 마당에 신의 창조론도 과학적 발견에서 홀로 고고하게 자유로울 수 없다. 하지만 한국의 대형교회와 구원파들이 보여주듯이 신의 영향력은 여전히 막강하다. 8월에 한국을 방문하는 프란치스코 교황(20~21세기를 통틀어서 최고의 교황이다)도 중세시대에 비하면 그 영향력이 형편없이 줄어들었다.

 

 

이론물리학은 대단히 철학적이어서 수학공식을 몰라도 얼마든지 도전할 수 있다. 특히 파인만이 정립한 표준모형(중성미자, 중력, 중력파, 암흑물질 등은 설명하지 못하지만)에 대한 이해만 확실하면 누구든지 이론물리학의 준전문가가 될 수 있다. 각각의 장, 즉 에너지 준위에 사용되는 스핀(양자역학적 물리량으로 전자와 광자의 값을 나타낸다) 같은 개념도 몇 번만 읽고 상상해보면 이해할 수 있다. 뉴턴역학과 상대성이론도 이론물리학적으로 접근하면 그리 어려운 개념도 아니다. 

 

 

필자가 추천하는 다음의 책들 정도면 이론물리학을 강의(비전문가를 상대로 한 낮은 수준의 강의)해도 될 만큼 충분한 지식을 가질 수 있다(그 이상을 원하면 《파인만의 물리학강의》 시리즈를 탐독하면 되는데 만만치 않다). 어려울 것이라 지레 겁먹을 

필요는 없다. 막상 도전하고 보면 '겨우 이 정도였어'라는 말이 저절로 튀어날 테니. 단, 힉스 입자의 발견에 따른 노벨물리학상이 힉스 교수에 주어지는 것에는 약간의 문제가 있다. 이번에 발견된 힉스입자는 대칭성이 깨지는 메커니즘을 발견한 것이지, 엄밀히 말하면 힉스 교수가 말한 힉스입자(힉스보존이 맞는 개념이다)는 아니다. 이에 대해서는 별도의 글로 올릴 생각이지만, 조금 시간이 걸릴 듯하다.

 

 

   



                                                                                                                                 사진 출처 : 구글이미지



  1. 태봉 2014.07.21 12:50

    좋은 책 소개해주셔서 감사합니다
    이 책들 모두 읽을 시간이 있을까나요?^^
    노력해 봐야겠네요 그리고 전 블로그 하지 않아요 할만한 실력도 없고..^^

  2. 소피스트 지니 2014.08.25 08:52 신고

    좋은 글이네요. 평소 입자물리학에 관심을 가지고 있는데. 오랜만에 웹문서에서 좋은 글을 본 것 같습니다.

    • 늙은도령 2014.08.25 15:21 신고

      입자물리학은 재미있는 분야입니다.
      특히 철학적 사고를 키워줍니다.
      과학과 철학이 함께 가야 하는데 요즘은 그게 안 됩니다.
      돈이 중간에 끼면서....

  3. 소피스트 지니 2014.08.25 15:32 신고

    맞습니다. 양자물리학으로 넘어오면서 과학과 철학의 경계가 모호해지게 됩니다.
    일반적인 사고로는 이해할 수준을 넘어서게 되지요.
    그래서 재밌습니다. 난해하지만.
    저도 한 10년 가까이 접한 분야이지만 그 놈의 돈이 우선이라.. ㅎㅎ
    철학적 사유를 힘들게 하죠.

  4. quelle 2019.07.13 22:26 신고

    반갑습니다. 개인적으로 양자역학과 이론물리에 관심 많은 청년입니다. 지금은 얽힘 이라는 책을 읽고 있었는데, 물리 지식이 영 없다보니 이해하기가 힘든 부분이 많더군요. 늙은도령님이 추천해 주신 책들도 읽어보려 합니다. 책 추천이 필요했는데 이렇게 우연히 만나게 됐네요! 감사합니다.

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