기본 페이지 포트폴리오 대한민국의 전통건축 중국과 일본의 전통건축 서유럽과 미국의 건축 국역 청오경 현대 우주론 대한민국의 산풍경 백두대간 종주산행 네팔 히말라야 트레킹 몽블랑 지역 트레킹 요세미티 캐년 등 티베트 실크로드 야생 생물 파노라마사진 갤러리 클래식 레코드 갤러리 AT 포럼 트레킹 정보 링크


 로그인  회원가입

Becker의 <실재란 무엇인가?>
    김관석  2022-03-24 18:44:03, 조회수 : 266
- Download #1 : what_real.jpg (150.9 KB), Download : 1



Amazon '베스트 논픽션', 아담 베커Adam BeckerWhat Is Real?: The Unfinished Quest for the Meaning of Quantum Physics (Basic Books 2018)의
번역판 <실재란 무엇인가? 양자물리학의 의미를 밝히는 끝없는 여정> (황혁기 옮김, 승산 2022)입니다. 작년 말 원서를 직구했는데 올해 번역본이 나왔네요..ㅎ
Editor's Choice-좋은 서평을 받은 이 책을 읽어 가면서 그 요점을 간략히 정리해 놓으려고 합니다. (이하 내용 설명에서는 존칭은 생략합니다.)

현대 우주론을 제대로 이해하기 위해서 특수/일반 상대성이론 학습 후 또한 양자역학, 슈뢰딩거 방정식도 필수임을 알게 되었는데 그 시작부터가 이상했다.
'슈뢰딩거 방정식은 시간이 지남에 따라 양자 상태가 어떻게 진화하는지 설명하고 방정식 용어의 물리적 의미를 이해하면 파동 함수의 동작을 이해할 수 있다 ...
슈뢰딩거 방정식을 '유도하는' 몇가지 방법들이 있는데, 그들 중 어떤 것도 제일 원리로부터 엄격한 유도는 없다!'  (Daniel Fleish Schrödinger Equation 2020)
그리고, 리처드 파인만의 명언도 들었다. '다른건 몰라도 양자역학을 제대로 이해하는 사람이 이 세상에 단 한명도 없다는 것만은 자신있게 말할 수 있다.'
양자론이 등장한지 한 세기가 지나 세상에 막대한 영향력을 끼쳐 우리 생활이 송두리채 바뀌었다. 그런데 우리는 실재의 본질에 대해 무엇을 알려주는지 모른다!

아인슈타인은 보어의 '우리는 양자 세계를 실재를 알 수 없으며 그 확률만을 계산할 수 있다'는 현재 주류인 양자역학의 코펜하겐 해석에 줄곧 반대했다.
슈뢰딩거 방정식을 만든 슈뢰딩거도 그의 유명한 슈뢰딩거 고양이의 실험을 통해 양자역학은 그 무엇인가 실재-존재하는 실재의 본질에 대한 것이란 주장을 했었다.
이 책은 코펜하겐 해석에 대한 반론과 새로운 발견의 여정을 다룬다. 자연은 근본적으로 무작위일 리가 없다는 아인슈타인의 주장이 옳았던 것은 아닐까?

과학사상 가장 유명한 1929년의 솔베이 학회에는 아인슈타인, 보어를  비롯한 29명의 과학자가 참석했는데 그중 17명이 노벨상을 받았거나 받게 된다.
여기에서 루이 드브로이는 슈뢰딩거 방정식을 사용해서 입자와 파동이 공존하며 입자가 입자의 운동을 좌우하는 파일럿파pilot waves<를 타는 양자 세계를 제시했다.
하지만, 볼프강 파울리와 한스 크라머르스의 (지금은 답변/해결될 수 있는) 거센 공격을 받고서 학회 직후 드브로이는 자신의 이이디어를 포기해 버렸다..
다음 보른과 하이젠베르크가 연사로 나서 행렬을 기반으로 한 양자역학을 정식화한 체계를 소개했다. 두 사람은 양자물리학이 물리학적/수학적으로 완성된 이론으로
주장하면서 발표를 마무리 했다. 보어의 상보성 원리를 포함해서 여러 발표를 들은 며칠 후 아인슈타인은 영사막에 전자가 통과하는 작은 구멍이 있고 건너편에는
단일 전자들을 감지하는 인광 필름을 반구형으로 설치한 사고실험을 제안했다. 그러면 단일 전자의 파동함수는 반구 전체에 고르게 퍼져 있는데 그들에 의하면,
전자 자체는 어무데도 없다. 하지만 전자가 필름의 특정 부분에 부딛히면 파동함수는 반구 전체에서 즉각 사라져야 한다. 양자물리학으로 정확하게 어디에 있는가를
나타내지 못하더라도 전자는 특정 위치에 있었음이 확실했다. 아인슈타인이 말하길, "이런 방향성을 모색한다는 점에서 드브로이가 옳았다고 생각한다."

1935년 아인슈타인은 보리스 포돌스키와 네이션 로션과 함께 <물리적 실재성에 대한 양자역학적 기술은 완전하다고 간주될 수 있는가?>(EPR 논문)을 발표했다.
논문의 사고실험에서는 충돌 후 멀어지는 입자쌍 A와 B룰 가정한다. 운동량은 보존되므로 멀리 떨어져 있을 때 A 입자의 운동량과 위치를 알면 B 입자의 상태를 알 수
있으므로, 코펜하겐 해석으로는 측정 전에는 위치와 운동량 같은 생기지 않는 다고 하지만, B의 위치와 운동량은 확정되어 있어야 하니 양자물리학은 불완전하다 ...
EPR 논문의 결론은 양자물리학에서 설명하지 못하는 세계의 특성이 추가로 있어야 하므로 완전한 기술 체께의 존재 여부를 열린 질문으로 남긴다는 것이다.

한편, 1932년 존 폰 노이만은 고전의 반열에 오른 교과서 <양자역학의 수학적 기초>를 집필했다. 여기에서 양자역학을 엄밀한 정식 수학으로써 표현하면서
폰 노이만은 통상적으로 파동 함수가 슈뢰딩거 방정식을 따르지만, (보어와 달리) 물체의 크기와 관계 없이, 측정 시에는 붕괴한다고 했다. 슈뢰딩거의 고양이는 중첩-
삶/줅음의 상태에 있지 않아도 된다. 폰 노이만은 그 붕괴를 일으킨 것은 관측자라고 생각했다. 이 책애는 이러한 양자역학애 대한 "불가능성 증명"이 나온다.

데이비드 봄은 1952년 Quantum Theory를 출간하고 얼마 후 아인슈타인으로부터 전화를 받았다. 처음 만난 그는 독립적이고 지속적으로 존재하고 관측자를
매번 언급할 필요가 없는 실재를 논할 수 있는 이론이 필요하다고 말했다. 그러한 만남 이후 봄은 불과 몇주일 뒤 양자론의 기본 방정식을 쓰는 새로운 법을 발견했다.
봄은 <피지컬 리뷰>에서 입자들이 파일럿파의 유도(-양자 퍼텐셜*)에 따라 나아가며, 하이젠베르크의 불확정성 원리는 성립하나 입자는 어디인가에는 있다고 기술했다.
봄의 해석은 1927년 솔베이 학회에서 소개된 드브로이의 해석과 본질적으로 같지만, 여기에서는 측정의 대상과 장치를 포함한 '모든 물체'가 양자적으로 거동한다.
(1975년 봄과 바질 하일리는 비국소성의 근원적 새 특성인 양자 퍼텐셜의 개념이 "전체 우주의 깨지지 않은 전체성" 개념으로 이어지는 방법을 제시했다.**)

존 스트워트 벨은 1949년 버밍햄 대학교 졸업 직전 폰 노이만이 코펜하겐 해석이 양자물리학을 이해하는 유일한 방식임을 증명을 했다는 보른의 글을 읽었다.
그후 1952년 봄의 파일럿파 논문들을 읽고서 공감했고 폰 노이만의 증명이 잘못임을 간파했다. 그리고 3년 뒤 그 증명이 터무니 없는 가정에 의한 실수임을 밝혀냈다.
벨은 유명한 '벨의 정리'를 통해서 빛의 스핀 상태가 관측과 무관하게 존재한다는 가정 하의 '벨의 부등식'이 양자의 이론 예측값으로는 성립하지 않음을 보여 주었다.
그러므로 벨은 양자물리학에서 봄의  '숨은 변수' 해석들을 배제해야 한다고 주장했으며, 파일럿파 해석은 여전히 성립할 수 있다고 <피직스>에 발표했다.
벨의 연구가 절판된 학술지에 실렸지만 서서히 알려지면서 1970년대 중반 보어-아인슈타인 논쟁 이후 코펜하겐 해석은 광범위하고 중대한 도전을 받게 된다..

존 아치볼드 휠러의 대학원생인 휴 애버렛 3세는 폰 노이만의 고전적 교과서와 근래의 봄의 책과 논문들을  읽고 이론의 핵심에 문제가 도사리고 있음을 알았다.
에버렛은 우주의 모든 양자 상태를 기술하는 슈뢰딩거 방정식을 따르는 보편적인 파동함수가 존재하며 붕괴하지는 않고 여러 갈래로 나뉘는 '다세계 해석'을 주장했다.
그래서 실험이 이루어지거나 양자 사건이 발생할 때마다 보편 함수는 새로운 가지를 쳐서 다중우주를 형성하고 하나의 사건은 모든 결과로 이루어 진다는 것이다.
휠러의 지도로 '대단히 좋은' 평가의 이 박사 논문은 코펜하겐 물리학자들과 슈뢰딩거 등 물리학자들의 호응이 없자, 에버렛은 아쉽게 게임 이론에만 전념했다.

독일 핵물리학자인 디터 제이는 원자핵 내 양성자들과 중성자들레이 서로 강하게 '얽혀있어' 하나의 위치만 알아도 나머지의 위치를 알 수 있는 사실에 착안했다.
제이는 핵처럼 우주를 닫힌 강하게 얽힌 중첩계로 가정해 측정하면, 장치가 우주 전체와 얽힘이 일어나 관측자는 슈뢰딩거의 고양이 상태의 하나만 본다고 추정했다.
그는 에버렛의 다세계 해석을 처음부터 다시, 양자계와 커다란 양자 대상의 상호작용을 수학적으로 정교하게, 만들었는데 이 접근법은 훗날 '결깨짐''으로 불렸다.
기존 학술지들이 제이의 논문을 거절하자 그는 양자 측정 문제에 관심을 가진 위그너에게 보냈는데, 그의 배려로 새 학술지에 그것을 게재할 수 있게 되었다.

지배적이었던 코펜하겐 해석에 맞서 사반세기를 보내면서, 벨은 한편으로는 입자물리학과 가속기 설계 연구에 크게 공헌하여  양자 정보 처리 분야를 탄생시켰다.
또한 벨은 양자근간에 대한 새로운 접근 방식으로서 우주 내의 아원자들이 얽혀 있는 파동함수가 100만분의 1초마다 스스로 붕괴한다는 '자발붕괴론'의 기치도 올렸다.
1964년 아노 펜지어스와 윌슨이 CMB를 발견하면서 빅뱅 우주론이 급부상하자, 문제시되는 계가 전체 우주일 때 코펜하겐 해석의 약점이 더 첨예하게 드러났다.
1970년 브라이스 디윗은 <피직스 투데이>에 에버렛의 다세계 해석이 '우주론의 근간이 되고 현재의 방정식과 수학적 틀을 유지할 수 있는 유일한 개념'이라고 썼다.
에버렛은 15년만에 디윗과 휠러의 오스틴 세미나에 초대받았고 도이치 등 젊은 학자들은 뜨겁게 반응했으며, 우주론자인 겔만, 하틀 및 호킹의 호응을 얻었다.

그리고 1980년대에 급팽창 이론, 1990년대에 허블 우주 망원경과 등과 더불어 우주론은 황금기를 맞아 양자중력론이 가장 중요한 미해결 문제로 인식되었다.
독립적으로 발전한 끈이론과 급팽창 이론은 모두 독립적인 우주가 엄청나게 많다는 멀티버스가 존재한다는 귀결이라 이는 다세계 해석과 유사성이 주목되고 있다.
다세계(혹은 급팽창이나 끈 이론)는 종종, 과학철학자들이 과학사에 바추어 진지하게 받아들이지 않는, 카를 포퍼의 '반증불가능성'의 대표적 사례로 매도된다.
"우리가 무엇을 관측할 것일 지를 결정해주는 것이 바로 이론"이라는 아인슈타인의 일침을 망각하는 셈이다 ... 멀티버스 이론이 비과학적이라는 뜻은 아니다!

그래서 실재란 무엇인가? 파일럿파 해석? 다세계 해석? 자발붕괴론? 양자믈리학의 어느 해석이 옳을까? (코펜하겐 해석이 최악이라 하더라도)  모른다. 하나,
코펜하겐 해석이 '불가피'하거나, '이론의 수학을 따라야만'하고, 인식과 독립적 실재는 무의미하고, 세상을 관측 대상으로만 생각해야 한다는 말은 사실이 아니다.
요컨대 우리는 극도로 성공적인 양자물리학을 가졌고, 최소한 근사적으로 옳으며 세상에 의미를 모르는 양자같은 것이 실재하니 이를 알아내는 일이 과제다..

         '철학적 통찰에 근거한 독립성이야 말로 단순한 기능인이나 전문가가 아닌 진정한 진리 추구자로써 분별되는 징표이다'. (알베르트 아인슈타인)

* ** 책 내용에 없는 필자에 의한 주석; 양자 퍼텐셜은 Wikipedia: Quantum potential 참조

p.s. 즉, 양자물리학의 코펜하겐 해석은 당시의 논리적 실증주의를 배경으로 하는데, 아인슈타인과 봄의 해석은 실재론을 기반으로 함.
       그런데 대다수의 물리학자들은 코펜하겐 해석을 지지하고 있는 반면에, 오늘날 물리철학자들은 만장일치로 코펜하겐 해석을 거부하고 있다니 ...
       그리고 애초에 작은 양자계에 한정되었던 양자물리학은 이제 우주 전체를 대상으로 하는 분야로 진화하여 우주론의 양대 기둥이 되었으니;
       어떻게 이런 일이 벌어지게 된 것일까? 과학철학자인 아담 베커는 일반 독자들에게 이것을 이론적이고 역사적으로 대단히 훌륭하게 조명해 줌.
       이 책을 통해 우리는 이론물리학과 이에 상응하는 과학철학 분야가 서로 보완적인 사고의 영역이라는 것을 파악할 수 있음.. 추천!


Name
Spamfree

     여기를 클릭해 주세요.

Password
Comment

  답글쓰기   목록보기
번호 제               목 이름 연관 날짜 조회
공지  '현대 우주론'에 관한 탐구의 장    관리자 1 2017-08-15
11:36:55
1246
공지  위키백과 업데이트: 로저 펜로즈  ✅   [1]  김관석 1 2021-09-28
06:56:21
2046
127  Wave (1) Wave fundamentals    김관석 8 2024-05-07
09:24:42
400
126    Wave (2) The wave equation    김관석 8 2024-05-07
09:24:42
400
125      Wave (3a) General solution; Boundary conditions    김관석 8 2024-05-07
09:24:42
400
124        Wave (3b) Fourier theory    김관석 8 2024-05-07
09:24:42
400
123          Wave (3c) Wave packets and dispersion    김관석 8 2024-05-07
09:24:42
400
122            Wave (4) Mechanical wave equation  ✍️ (proofreading)    김관석 8 2024-05-07
09:24:42
400
121              Wave (5) Electromagnetic wave equation  ✍️ (proofreading)    김관석 8 2024-05-07
09:24:42
400
120                Wave (6) Quantum wave equation  ✍️ (proofreading)    김관석 8 2024-05-07
09:24:42
400
119  Gravirational Collapse and Space-Time Singuarities  📚    김관석 1 2023-06-12
13:50:03
152
118  Mathematics of Astronomy  (1) Gravity; Light    김관석 4 2023-05-02
08:31:40
907
117    Mathematics of Astronomy  (2) Parallax, angular size etc.      김관석 4 2023-05-02
08:31:40
907
116      Mathematics of Astronomy  (3) Stars    김관석 4 2023-05-02
08:31:40
907
115        Mathematics of Astronomy  (4) Black holes & cosmology    김관석 4 2023-05-02
08:31:40
907
114   Still의 <블록으로 설명하는 입자물리학>      김관석 3 2022-04-14
18:49:01
847
   Becker의 <실재란 무엇인가?>    김관석 3 2022-04-14
18:49:01
847
112      Penrose의 <시간의 순환> (강추!) [u. 5/2023]  🌹    김관석 3 2022-04-14
18:49:01
847
111  일반상대성(GR) 학습에 대하여..    김관석 1 2022-01-03
09:49:28
303
110  HTML(+) 리뷰/홈페이지 운용^^  [1]  김관석 1 2021-11-08
16:52:09
204
109  Peebles의 Cosmology's Century (2020)    김관석 1 2021-08-16
21:08:03
386
108  <한권으로 충분한 우주론> 외  ✅    김관석 5 2021-06-06
13:38:14
2054
107    Rovelli의 <보이는 세상은 실재가 아니다>    김관석 5 2021-06-06
13:38:14
2054
106      Smolin의 <양자 중력의 세가지 길>    김관석 5 2021-06-06
13:38:14
2054
105        Susskind의 <우주의 풍경> (강추!)  🌹    김관석 5 2021-06-06
13:38:14
2054
104          대중적 우주론 추천서 목록 [u. 9/2021]  [1]  김관석 5 2021-06-06
13:38:14
2054
103  Zel'dovich's Relativistic Astrophysics  ✅    김관석 1 2021-04-01
08:16:42
1200
102  Dirac Equation and Antimatter    김관석 1 2021-03-15
12:49:45
532
101  11/30 태양 흑점 sunspots    김관석 2 2020-11-30
16:14:27
965
100    Coronado PST 태양 사진^^    김관석 2 2020-11-30
16:14:27
965
99  Linde's Inflationary Cosmology [u. 1/2021]    김관석 1 2020-11-06
09:19:06
530
98  The Schrödinger Equation [완료] (7) Harmonic Oscillator  ✅    김관석 1 2020-09-17
21:43:31
2686
97  우주론의 명저 Weinberg의 <최초의 3분>  ✅    김관석 3 2020-08-09
11:37:44
1332
96    물리학도를 위한 우주론서는?    김관석 3 2020-08-09
11:37:44
1332
95      우주론의 최고, 최신, 고전서..    김관석 3 2020-08-09
11:37:44
1332
94   Mathematical Cosmology I. Overview  🔵    김관석 6 2020-06-07
16:23:00
4438

    목록보기   다음페이지     글쓰기 1 [2][3][4]
    

Copyright 1999-2024 Zeroboard / skin by zero & Artech