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김관석
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2021-05-04 19:56:03, 조회수 : 352 |
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이 책은 <한권으로 충분한 우주론⋅시간론>의 마지막에 나오는 '루프양자중력'-'스핀네트워크'에 관한 훌륭한 안내서입니다.
카를로 로벨리(Carlo Rovelli1956~)의 과학 개념서로서, 2014년 출간되어 백만부 넘게 판매된 유럽과 미국의 베스트셀러가 된,
<보이는 세상은 실재가 아니다> Reality is not what it seems (Penguin Books 2016; 김정훈 역 쌤앤파카스 2018)입니다.
루프양자중력은 일반상대성이론와 양자역학을 통합하려는 시도애서 널리 알려진 초끈이론에 이어 두번째로 주목받는 이론입니다.
(초끈이론에 관해서는 베스트셀러였던 Brian Green의 <엘러건트 유니버스> (1999)[게시글 52, 2017/12]가 있습니다.)
문득 근래에 공학도들이었던 몇 친구들에게 아인슈타인의 상대론적 시공간 개념을 설명해보려 애쓰던 일이 떠올랐습니다..ㅎ
이미 알고 읽으면 이해할 수 있겠으나, 과연 이 책의 3-sphere에다 단테의 싯귀까지 연관시킨 설명이 일반 독자에게 충분했을까요?
게다가 유럽인 특히 이탈리아인이 아닌 저로서는 그리이스 자연철학자들의 명언들이 그다지 가슴에 와 닿지는 않았습니다만 ...
그의 물리학적 유머 ... "아침에 일반상대성이론 강의를 듣고 오후에 양자역학 강의를 듣는 대학생은 교수들이 바보들이라거나,
적어도 백 년 동안은 서로 애기를 하지 않았다고 결론을 내릴법합니다." 실제 저도 양자역학 교수와 논쟁을 벌인 일이 있었습니다.
약간은 성급하기도 한 상대성원리와 양자역학의 탐구를 마치고, 곧바로 혁신적인 물리학적 메시지를 제시하기 시작합니다.
이 책의 본론인 루프양자중력의 소개를 위한 몇가지 기초 개념 소개부터는 잘 이해할 수 있게끔 더 차분히 설명해주었습니다.
'시공은 양자다'라는 문구 자체 만으로도 저에게 힌트를 주는 듯했습니다. 시공은 유한한 양으로 구성되어있다라는 선언이니까요.
그 양자들-quanta가 스핀단위의 노드를 중심으로 루프 네트워킹되었다 가정한다면 양자적 확률 계산이 된다는 멋진 대안이었습니다.
'시간은 존재하지 않는다'는 충격적인 선언은 실제로는 '시간은 우리가 생각하는 것과 다르다'는 신선한 내용으로 설명됩니다.
여기에 '스핀 거품'이 나오고 도해가 이해되었습니다. 조금 이쉬운건 양자중력의 '공변 양자장'이 어떻게 공변적인지가 궁금했구요.
이후로는 저도 짐작할 수 있듯이 백뱅이나 블랙홀의 특이점 문제는 유한-양자적으로 해결될 수 있어서 일부 성과도 있었다고 합니다.
유럽입자물리연구소의 힉스 입자의 발견, 플랭크 위성의 우주 나이의 측정, 중력파의 검출이 루프양자중력에 힘을 싣었다고도 ...
다음으로 일반상대성이론과 양자역학에 Claude Shannon이 정립한 '정보이론'이 통계역학과 열역학과 함께 포함될 것을 주장합니다.
마지막으로 물리학적 아이디어 '열 시간'을 아이디어를 제시합니다. 설령 시간의 개념이 기본적인 수준에서 역할이 없다고 해도
'시간의 흐름'은 열 시간이 많은 변수들의 평균량과만 상호작용한다는 사실로부터 나온다는 점에 연관시켜 일상생활을 고찰합니다.
그리고 양자중력 이론과 함께 '인간'으로서의 우리의 앎까지 세계를 이해하는 도구로서 정보 개념의 역할을 강조합니다.
이렇게 로벨리는 사물의 본성-기초 물리학의 핵심 아이디어의 성장을 열정적으로 빠르게 설파한 후 다음과 같이 요약합니다.
"양자중력이 드러내 보여주는 세계는 새롭고 기묘하고 신비로 가득차고 .., 단순하고 투명한 아름다움을 지닌 정합적인 세계입니다.
그것은 공간에 존재하지 않으며 시간속에서 펼쳐지지 않는 세계입니다, 상호작용하는 양자장으로만 이루어진 세계, 그 장들이
무리를 지어 상호작용하는 조밀한 연결망을 통해 공간, 시간, 입자, 파동, 빛을 만들어 내는 그런 세계입니다."
p.s 일반상대성이론과 양자역학부터 최전선 루프양자중력이론까지의 흥미진진한 여행기
Carlo Rovelli는 이태리 이론물리학자로 루프양자중력의 창시자로서 엑스마르세이유 대학 교수
상대론적 시공간의 이해가 어려운 일반인들과 양자론자들에게 커다란 도움이 될 듯 ...
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