[스크랩] 엄청난 데이터들에 대한 분석의 결과는 자연을 기술하는 현대 과학 전체계의 수정을 요한다.

 

'태초에 말씀이 있었다.'

 

'태초에 빛이 있었다.'

 

'태초에 에너지가 있었다.'

 

'태초에 전하가 있었다.'

 

'태초에 힘이 있었다.'

 

 

 

'도대체 어떤 말이 태초에 있었다는 말인가?'

 

미래의 지능은 문법과 의미를 별도로 구별하지 않는다!

 

 

 

'2차원 평면 기하학은 휘어진 공간에서는 더 이상 유효할 수 없다.'

 

당신이 알고 있는 힘의 개념은 더 이상 아무런 보탬이 되지 않는다!

 

 

 

 

수 많은 데이터 분석의 끝은 우리들에게 무엇을 말함인가?

 

진실, 가치, 정보 등만의 발견만으로는 부족하다!

 

사람들은 더 이상의 그 무엇을 원한다!

 

 

 

 

당신이  가장 취약하다고 생각하는 약점이 넘을 수 없는 장벽을 넘게 한다는 점에 참으로 주목하라!

[출처] 엄청난 데이터들에 대한 분석의 결과는 자연을 기술하는 현대 과학 전체계의 수정을 요한다. (제로존 이론 공식 카페) |작성자 제로존

제로존 ;

수 많은 데이터 분석의 끝은 우리들에게 무엇을 말함인가?

가치, 정보를 기반으로 하는 진실을 찾는 것은 참으로 수월하지 않습니다.

그런데 수 많은 세월을 걸려서 그러한 진실을 찾았다고 합시다.

그러나 진실의 발견만으로는 참으로 부족합니다.

소통 입니까? 아님 톡 까놓고 돈 입니까? 명예 입니까? 권력 입니까?

아닙니다. 세상의 사람들은 더 이상의 그 무엇을 원한다는 점을 알게 되었습니다.

미련하게도 제로존은 수많은 세월이 흐른 뒤, 참으로 뒤늦게 깨닫게 되었습니다.

그것이 도대체 무엇이겠습니까?

이번 게시글의 최대 화두 입니다 !

 

세상의 모든 존재들(everything)이나 현상들에 대해서 옛부터 사람들은 자신의 눈으로 볼 수 있는 것과 볼 수 없는 것으로 크게 관찰 대상을 둘로 나누었습니다.

바로 '물질' 이라는 이름과 '비물질' 이라는 이름으로 쉽게 구별했던 것이지요.

제대로 이성적 인식을 가져서 과학(science) 이라는 영역을 갖추게 된 <뉴턴>의 역학은 제일 먼저 눈으로 볼 수 있는 것들에 대한 물질이라는 분야를 파고 들었습니다.

그 작업의 첫번째 일이 물질을 이루고 있는 구성 성분을 탐색했던 것이지요.

<뉴턴>은 그 물질을 이루고 있는 구성 성분들이 아주 작고 작아서 마침내는 도저히 파괴가 불가능한 입자로 되어 있을 것으로 생각하여 이러한 내용을 이론적으로 표현하는데 그러한 입자들을 '질점'이라는 개념을 만들어 내었습니다.

말하자면 질점은 모든 물질을 만드는 아주 작고 견고하며 더 이상 분할 할 수 없는 대상물이라고 간주한 것 입니다.

그러니까 이러한 아이디어, 모델은 이 세상이 충만한 것과 빈 공간의 두 개념으로 구별하는데 이론적 기초를 두었던 것 입니다.

 

<뉴턴>은 이 작고 작은 질점과 같은 대상들의 운동들에 대하여 당시에 없었던 새로운 수학, 미적분을 개발해서 천체 우주영역까지 그 이론을 확장하게 되었고 엄청난 성공을 이루게 되었습니다.

사람들은 <뉴턴>의 역학이 자연 현상의 궁극적인 이론으로 여기게 되었던 것 입니다.

그러다가 드디어 <뉴턴>의 역학으로 도저히 설명할 수 없는 자연 현상을 목도하게 되었는데 그것이 바로 전기와 자기적 현상에 관한 것이었습니다.

이에 대한 중요한 진전은 <패러데이>와 <맥스웰>이 이루어 냈는데 이들은 <뉴턴> 역학에서 설명하고 있는 '힘'에 대해서 새로운 사고의 발상을 기본으로 소위 전자기학에 관한 학문이 구축되게 된 것 입니다.

단순하게 두 전하가 <뉴턴> 역학에서의 두 질량처럼 서로 끌어 당긴다고 하는 대신에 이들 두 선구자들은 각각의 전하가 다른 전하가 나타나면 어떤 힘을 느낄 수 있도록 그 주위 공간에 '산란' 혹은 어떤 조건을 만들어 낸다고 설명하는 것이 더 적절하다고 본 것 입니다.

 

어떤 힘을 일으키는 잠재력을 가진 공간에서의 이와 같은 조건을 오늘날 전문적인 용어로 '장(field)' 이라고 부르고 있습니다.

<뉴턴>의 역학에서는 힘이 그 작용하는 물체와 단단하게 결부되어 있었는데 이제는 그러한 힘의 개념이 그 '자체의 실재(reality)'를 가지고 물질적인 것들과 아무런 관계없이도 연구될 수 있는 훨씬 미묘한 장의 개념으로 대체되었던 것 입니다.

이제 우리들이 쉽게 눈으로 볼 수 있었던 그 친숙한 빛이 이러한 전자기장의 한 스펙트럼에 불과하다는 것을 발견하게 된 것 입니다.

좀 더 구체적으로 말하면 전파, 광파, X선 등의 모든 전자기파 들은 진동의 주파수만 달리 할 뿐 모두 진동하는 전기장 및 자기장의 연속적인 교차 현상이라는 사실을 알게 된 것 입니다.

 

이 역사적인 자연 현상에 대한 역학은 <뉴턴>역학과 <맥스웰>의 전자기 역학으로 큰 두 기둥을 구축하게 되었는데 드디어 그 유명한 <아인슈타인>의 등장에 이은 상대성 이론의 발견과 양자론 사상의 발견으로 우리는 회고해 보건데 눈에 보이는 물질과 눈에 보이지 않는 비물질에 대한 아주 용이한 구별에 대해서 점차 그 구별의 경계선이 무너지고 있다는 것을 목도하게 된 것 입니다.

그 단단하다고 생각했던 그 대상들이 <러더퍼드>의 실험으로 파괴될 수 없는 것이 아니라 그 안에 극도로 미세한 입자들이 운동하고 있는 공간의 삭막한 영역으로 구성되어 있다는 것도 알게 된 것 입니다.

이 이유로 물리학자들은 교묘한 실험장치를 건설하여 이 작은 입자들끼리 충돌시킬 때 드러나는 현상에 대한 것을 연구하면서 눈에 보이지 않는 '힘'이라는 개념이 눈으로 보고 셀 수 있는 입자들의 또 다른 현상이라는 것을 알게 된 것 입니다.

그러니까 지금까지 알고 있던 ''물질'과 '힘'에 대한 개념의 경계가 마구잡이로 무너지게 된 것 입니다.!

 

게다가 아주 미시적인 크기를 가지고 있는 소립자들이 충돌과정의 전후에 아주 빠르게 움직이는 현상들과 관련하여 가끔 빛의 속도와 근접하여 상대성 이론을 적용하지 않으면 안되는 그런 지경까지 도달한 것 입니다.

그래서 핵의 정체 규명을 제대로 하기 위해서는 또 소립자들의 행동거지에 대한 양자론을 적용해야 하기 때문에 우리는 물질과 비물질의 경계 및 질량과 에너지의 경계를 근사적으로나마 정확한 이론을 적용하기 위해서는 상대론 및 양자론 사상도 불가피하게 통합해야 하는 어려운 지경에 직면하고 있는 것 입니다.

거대한 가속기를 건설하고 이를 운용하는 과정에서 이러한 틈새의 현상을 규명하기 위해서는 엄청난 에너지도 필요한데 여기에서 수백가지의 소위 기본 입자들이 쏟아져 나오게 된 것 입니다.

우리는 눈으로 볼 수 없는 미시의 기본 입자를 소립자(素立者)라는 용어를 쓰고 있는데 이때의 '소'자는 작다는 뜻으로 쓴 것이 아니라 더 이상 파괴할 수 없는 기본적이라는 형용사의 개념이 들어가고 있습니다.

 

이후로 우리는 기본적인 것이 무엇인가에 대한 화두를 선가의 노승들만 취급하는 것이 아니라 물리학자들도 연구실에 앉아서 생각해 봐야 하는 처지에 이르게 된 것 입니다.

자연과학 분야에 고집스러울 정도로 자기 주장을 견지하고 있던 푸른 눈의 과학자들이 최근 들어 부쩍 동양의 화두 공안을 찾게 되고 급기야는 선문을 순례하기도 합니다.

"그 머꼬?"

물리학이란 분야에 오랜 세월 몸 담았던 학자들 중에는 그동안 애써 멀리해 왔던 특정 종교에 귀의하거나 불교 사상과 관련된 저서를 적잖케 출간하는 등 묘한 신비주의에 빠져 들기도 합니다.

그러나 이들에게 신비주의 라는 멍에를 들이 씌우면 아주 신경질적이고 과민한 반응을 보입니다.

사실은 우리가 일상적으로 지목하는 그런 신비주의자들 보다도 더 심한 이야기를 쉽게 내뱉고 있음에도 불구하고 말 입니다.

 

"관찰되는 체계는, 관찰되기 위해서는 모름지기 상호작용이 필요하다.

그러나 정의되는 체계는, 정의하기 위한 체계에서는 모름지기 따로 떨어질 것을 요구한다. "

-헨리 스탭 -

 

세계를 분리시켜 독립적으로 존재하는 부분들로 분석할 수 있다는 고전적인 생각을 부정하는, 분해되지 않은 전체성이라는 새로운 개념에 이르게 되었다.

세계의 독립적인 기본적 부분들이 근본적인 실재라고 하는, 그리고 다양한 체계들은 이러한 부분들의 특별한 우연적 형태와 배열들이라고 하는 일반적인 고전적 개념을 우리는 뒤집어 엎었다.

오히려 전 우주의 불가분적 양자 상호 연결성이 근본적 실재고, 상대적으로 독립하여 행동하는 부분들은 단지 이 전체 내의 특별한 우연적 형태라고 할 것 이다.

- 데이비드 봄 -

 

이제 우리는 '관찰자' 라는 낡은 말을 지워 없애버리고 그 자리에 '참여자' 라는 새로운 말을 집어 넣어야 한다.

좀 이상한 의미이지만, 우주는 참여하는 우주다.

- 존 아치볼드 휠러 -

    

물질의 각 부분은 초목으로 가득 찬 정원으로서, 그리고 물고기로 연못으로서 이해될 수 있다.

그러나 초목의 모든 가지와 동물의 모든 종류와 모든 물방울 하나 하나가 또한 정원이요 연못이다.

- 라이프니쯔의 단자론에서 -

 

인드라 하늘에는 진주 그물이 있고, 그 그물들은 잘 정돈되어 있어 만일 사람이 어떤 하나의 진주를 보면 다른 모든 것들이 그 속에 반영되어 있는 것을 볼 것이다.

- 찰스 엘리엇 -

 

사물들 전체의 '단일성' 이 개오(開悟)되지 않았을 때 바로 그 때에 개체화 뿐만 아니라 무지가 일어나게 되며, 그리하여 온갖 부정한 심상이 커지게 된다.

세계의 모든 현상들은 마음의 환상적인 현현(懸現)에 불과하며 그것들은 그 자체의 실재성을 갖고 있지 못하다.

- 아슈바고사 -

 

어떠한 길도 하나의 길에 불과한 것이며,

너의 마음이 원치 않은다면

그 길을 버리는 것은 너에게나 다른 이에게 무례한 일이 아니다.

모든 길을 가까히, 세밀하게 보아라.

내가 필요하다고 생각하면 몇 번이고 해 보아라.

그리고 오직 너 자신에게만 한가지를 물어 보아라.

이 길에 마음을 담았느냐?

그렇다면 그 길은 좋은 것이고

그렇지 않다면 그 길은 소용없는 것이다.

- 카를로스 카스타네다 -

 

 

 

다음은 모든 것의 등가원리와 관련하여 제로존이 그동안 알고 있는 지식이나 정보에 관해 소개해 올립니다.

등가(equivalence) 란 용어가 나오기 시작한 것은 주로 인문 과학자들이 경제활동과 관련하여 저서에서 눈에 띄기 시작했는데 어떤 물품 가치를 교환할 때 이 물품과 저 물품의 가치가 대등하다 라는 식으로 사용하기 시작한 것 입니다.

고대 그리스 사람들은 자유인 = 노예 라는 등가 관계를 아예 생각할 수 없었습니다.

노예는 인간이 아니라 말하는 도구라고 생각했기 때문 입니다.

마찬가지로 미국 건국 초기에 인종주의자들은 백인 = 흑인 이라는 등가 관계를 생각하지 않았던 것 입니다.

여기서의 예를 보듯이 등가라는 말은 주로 정량적인 것이 아니고 정성적인 개념으로 동등한 가치를 따지는 질적인 관점에서만 보았던 것 입니다.

그러다가 수학에서는 사람, 개, 사과, 책, 자동차, 코끼리가 모두 등가적인 관계로 파악하기 시작했는데 이 때의 등가 기준은 바로 '수(number)'로 추상하는 것으로 그 이전의 철학자나 사상가들이 상상할 수도 없었던 등가 관계를 보여 준 것 입니다.

 

무슨 말이냐 하면 인간이나 동물, 생물, 무생물이나 그것이 어떤 특성을 가지거나 형태 구조를 가졌던 간에 각각의 개체는 '하나' 라는 점에서 등가적으로 표현했던 것 입니다.

제로존 이론은 이러한 정성적 의미를 가지면서 오늘날 자연 과학에서 대단히 중요시 여기는 정량적인 의미와 관련하여 모든 단위를 없애버리면 그야말로 진정한 등가 관계가 이루어 질 수 있다고 본 것 입니다.

그러니까 모든 것이라는 말을 할 때 그 모든 것이란 이런 인문 사회쪽에서의 광범위한 등가가 아니라 그 사용하는 범위가 제한될 수 밖에 없는 것 입니다.

마찬가지로 오늘날 모든 이론 응용 물리학자들이 이야기 하고 있는 '모든 것의 이론(TOE)' 이라고 할 때 사용되는 모든 것이라는 형용사의 수식어는 물리학 분야에서 한정 된 것이라고 당연히 생각 한 것 입니다.

이런 점을 고려할 때 물리학에서 사용하는 '등가'는 조금 특별하고 국소적인 의미를 내포하고 있는 것 입니다.

 

물리학에서 등가라는 용어가 나온 역사가 일반적으로 알려진 것은 <아인슈타인>의 특수, 일반 상대성 이론에서 비롯된 것으로 '등가' 라는 용어 대신에 '동등' 하다는 뜻으로 알려지기 시작했습니다.

전혀 비교할 수 없는 물리량과 관련하여 <아인슈타인>에게 큰 가르침을 주었던 <마흐>의 '상대성 원리'에서 비롯된 것으로 일반적으로 과학 사가들은 이야기를 들려 줍니다.

여기서 '상대성 원리'와 '상대성 이론' 은 조금 다른 내용을 가지고 있습니다.

<아인슈타인>이 이 세상에 처음 내 놓은 상대성 이론은 처음에는 이런 용어가 없었으나 <아인슈타인>이 1905년 여러 달에 걸쳐서 논문을 발표한 몇년 뒤에 친구 물리학자가 <아인슈타인>의 이론을 설명 또는 소개하면서 상대성 이론이란 말이 나오게 된 것으로 알고 있습니다.

말하자면 <아인슈타인>의 상대성 이론은 그 전에 이미 잘 그 개념이 정착된 <갈릴레이>의 상대성 원리를 약간 업그레이드 시켜서 상대성 이론의 두개의 공준중에서 하나의 공준으로 이용했던 것 입니다.

 

우리는 달리고 있는 기차속에서 공중으로 사과를 던지면 바로 그 자리로 떨어져서 사과를 잘 받을 수 있다는 것을 잘 알고 있습니다.

<갈릴레이> 또한 대양을 항해하는 배속에서 그러한 사례가 생길 수 있다는 것을 잘 인지했는데 이는 아주 우스꽝스러운 이야기 같이 들리지만 운행중인 기차나 배가 아니라 정지해 있는 관측자가 관측하는 사항과 다르다는 것을 눈여겨 본 것 입니다.

쉬운 말로 이러한 운행중인 기차나 배에서 발생하는 물리법칙이 그러한 환경에 노출되어 있는 사람에게도 똑같이 관찰한다고 하여 어려운 말로 같은 관성계에서는 똑같은 물리법칙이 수립된다는 것을 어렵게 이야기 한 것 입니다.

여기서 관성계는 정지한 시스템에서 관측한 계의 정보를 이야기하고 있는 것 입니다.

우리가 보통 이야기 하는 승용차나 기차의 속도를 이야기 할 때 시속 100km, 시속 150km 라고 하는 것은 주변의 움직이지 않는 환경을 전제로 하고 있는 것은 새삼스러운 이야기가 아닙니다.

우리는 같은 관성계에 살고 있다고 관습적으로 생각하고 있는 것 입니다.

 

즉, 그 관성계란 바로 정지한 지구상에서 관측한 것을 기준으로 두루 이야기 하고 있는 것 입니다.

엄격하게 이야기 하면 지구도 관성계가 아니지요.

여기서 중요한 상대성 원리가 나오는데 바로 속도 덧셈에 관한 이야기 입니다.

 

상대성 원리도 항시 자신의 기준 좌표계에서만 머물러서 사물의 움직임을 생각할 것이 아니라 운동하는 두 물체의 속도에 있어서 변함없는 참된 진실을 알고 싶었던 것이지요.

시속 100Km로 움직이는 전차속에서 한 승객이 달리는 방향으로 시속 80Km로 야구공을 던지면 정지한 관측자가 바라보는 전체적인 속도는 소위 속도의 가법정리에 의해서 시속 100+80=180(Km) 가 됩니다.

반대 방향이 되면 마이너스 부호를 붙히면 되겠지요.

가령 똑같은 속도로 역방향으로 던지면 정지한 관측자는 그 공이 정지한 것처럼 보인다는 것이지요.

그런데 <아인슈타인>의 광속불변의 원리는 빛의 경우에는 아주 특이하게도 이러한 가법정리가 통용되지 않는다는 것 입니다.

 

<아인슈타인>이 손전등을 켜고 빛의 속도로 0.5c 로 날라간다고 하더라도 속도 가법에 의해서 1.5c 가 될 수 없다는 뜻 입니다.

방향을 바꾸어서 하더라도 마찬가지 인데 빛의 속도는 관찰자의 어떤 속도(정지를 포함하여) 에도 상관없이 항시 일정불변의 속도 'c ' 라는 것 입니다.

이를 우리는 우주의 고속도로에서 광속 c를 초과하면 안된다는 속도 금지법칙이 되었던 것 입니다.

이 법칙은 <아인슈타인>의 상대성 이론에서 초지일관 견지하고 있으며 이에 대한 모순된 실험 사례는 아직까지 한번도 일어나지 않았던 것 입니다.!

 

<아인슈타인>은 우주 고속도로에서 일반적인 물체의 속도와도 성립하는 고속도로 법칙을 열심히 맹글었는데 이 법칙은 다름이 아니라 이미 <로렌츠>의 변환을 이용하여 얻어낸 것 입니다.

이제는 일반적인 물체의 속도와 광속도를 포괄하는 운행속도 법칙을 이 세상에 내어 놓은 것 입니다.

댓글에 쓸려고 하니까 대단히 복잡한데 그래서 제로존 이론을 이용하니까 아주 깜찍하고 귀엽게 표현 된다는 것을 알게 된 것 입니다.

 

 <아인슈타인>의 속도 가법 수식은 다음과 같습니다.

v = (v_1 + v_2) / (v_1 * v_2) + 1

 

자연 과학사에 빛나는 간결하면서도 놀라운 <아인슈타인>의 질량 에너지 등가 공식은 그의 나이 26세 때에 1905년 6월 논문을 물리학 연보에 발표한 바 있었는데 이 논문에는 이러한 등가원리에 대한 의미를 함축되어 있기는 하지만 이 공식의 정확한 해석은 3개월이 지난 9월 논문에 같은 물리학 연보에 다음과 같은 논문 제목으로 발표한 곳에 나와 있습니다.

"물체의 질량이 그 에너지 함유량에 의존하는가?"

제로존은 연구 초기에 E=mc^2 의 공식이 나오는 원전의 출처를 알아본 적이 있습니다.

원전을 찾는다고 해봐야 독일어는 알수 없고 해서 이 분야의 물리학 전문가 입장을 피력한 책을 죄다 구입해서 알아본 것 입니다.

연구 노트에 써 있는 것을 찾아서 소개해 봅니다.

 

<아인슈타인>은 이 논문에서 수학적 표현이 거의 나타나 있지 않은데 그 대신 사고 실험을 고안하여 이것을 주의깊게 분석함으로써 결과를 얻는 방법을 쓰고 있다.

논문 원전에서는 빛 방사, 즉 감마선을 방출하면 방사성 붕괴를 원자나 또는 어떤 다른 입자를 가상하고 있습니다.

<아인슈타인>은 붕괴 과정에서 에너지와 운동량이 보존되어야 한다는 원리를 적용하고 <로렌츠> 변환을 교묘하게 이용함으로써 붕괴 후의 원자는 처음 원자보다 질량이 작아진다는 결론을 얻을 수 있었다는 것 입니다.

원전에서 핵심 표현은 다음과 같이 간략히 기술하고 있습니다.

"한 물체가 방사의 형태로 에너지 E 를 방출하면 이 물체의 질량은 E / c^2 만큼 감소된다.

이를 해석하면 질량은 에너지의 다른 척도임에 분명하다."

 

이 등가 원리는 잘 알려져 있다시피 '광속 불변'의 원리가 단단히 한몫을 해내고 있습니다.

<아인슈타인>은 1922년 일본을 방문했는데 교토대학에서 한 강연에서 광속도 불변이 이미 우리가 역학에서 알고 있는 속도 합성 법칙에 왜 성립하지 않을까 하고 이 문제로 약 1년간이나 그를 괴롭혔다고 토로한 것 입니다.

그 과정에서 시간의 개념을 깨우칠 수가 있었는데 그는 그 전의 선배들이 생각했던 아이디어를 정리하여 시간은 절대적으로 정의되는 것이 아니라 시간과 속도와의 사이에 떼어 놓을 수 없는 관계가 있다는 것을 확신하고 전에 가졌던 이상한 곤란은 비로소 완전히 해결할 수 있었던 것이라고 이야기 한 것 입니다.

이 때의 '속도'는 <아인슈타인>이 자주 사고 실험에 등장하는 '신호 속도' 였음에 주목하기 바랍니다.

제로존은 연구 개발 초기에 속도와 신호 속도라는 용어의 개념상에 상당한 혼란을 일으킨 바에 대해서 당황한 적이 있습니다.

 

'속도'와 '신호 속도' 라는 <아인슈타인>의 광속도와 관련된 개념은 오랜 세월을 지나 입자 물리학과 중력에 관한 일반 상대성 이론을 수없이 반복하면서 상대성 이론에서 참으로 가르키는 광속도의 의미를 이제 상당히 명확하게 깨닫게 되었습니다.

모든 것의 등가라는 개념과 함께 이 문제는 그렇게 호락호락 이해할 만한 내용이 아니라는 점에 주목하기 바랍니다.!

여기서 제로존이 '광속도' 의 의미를 이제 상당히 명확하게 깨닫게 되었다는 문장은 주제 넘게 빛이나 빛의 속도에 관한 엄청난 진리 이야기를 하는 것이 아니라 일반 물리학자들 특히 주류 물리학자나 현재 그 위치에 있어서 물리학계에 입김이 강한 물리학자(입자 물리학, 일반 상대성 이론, 초끈 이론, 양자중력 분야) 들의 생각을 제로존 이론을 논문으로 전개할 때 부담없이 받아 들일 수 있는 표현을 쓸 수 있다는 뜻 입니다.

 

E = mc^2 의 원전에 관한 또 다른 거물 물리학자의 해석은 다음과 같습니다.

c^2 의 의미를 직접적으로 거론하면서 그 물리학자는 한마디로 c^2 은 어떤 단위를 다른 단위로 전환해 주는 일종의 '환산인자(conversion factor)' 에 지나지 않는다는 것 입니다.

그러면서 그는 다음과 같이 해석해 내려갔습니다.

"사람은 에너지와 질량을 구분하지만 자연은 그렇지 않다. 사람들이 다른 무엇으로 만들어 버렸다. 하지만 만일 자연을 정확하게 기술하는 것이 목적이라면 자연의 관점에서 받아들이고 그 둘 개념차이를 합리적으로 설명한 방도를 찾아야만 한다.

m 과 c^2 을 곱하면 사실상 에너지와 질량은 자연이 보는 그대로 된다. 둘은 곧, '하나' 라는 것이다.

그 둘이 하나 임을 자연이 우리에게 말해 주는 것이 <아인슈타인>의 9월 논문의 결론이다.!"

 

다시 <아인슈타인>의 광속 불변의 원리로 들어와서 <아인슈타인>은 시간과 신호 속도 사이의 관계를 다시 확인한 후 속도 가법에 관한 수식을 다음과 같이 정리했던 것 입니다.

고전적인 속도 가법은 v = v_1 + v_2

상대론적 속도 가법은 똑같은 v 를 쓰면서 분자는 그대로 v_1 + v_2 를 쓰고 있는데 분모의 수식이 조금 복잡합니다.

분모는 1 + (v_1 + v_2) / c^2

제로존 이론으로 고쳐 쓰면 이미 위에서 이야기 한 바 대로 v = (v_1 + v_2) / (v_1 * v_2) + 1

우리는 자연수에서 똑같은 수를 덧셈과 곱셈이 같아지는 등식의 경우 그 자연수가 오직 2 밖에 없음을 잘 알고 있습니다.

2 + 2 = 2 * 2

그런데 제로존 이론에서 숫자 1 이 광속을 이야기 함으로 광속 1 을 초과하는 2 가 될 수가 없습니다.

그래서 두 속도의 가법에서 최대한 1 과 같아지되 적어지는 일반적인 수식은

v = (v_1 + v_2) / (v_1 * v_2) + 1

최대 속도가 1 인 경우이므로 1 = (1 +1) / (1*1) + 1

 

그 다음 광속도 개념은 제대로 이해하기 위한 일반 물리학자들의 지난한 노력은 광속을 초과하는 초광속의 개념에 대한 정보를 최대한 수집하여 분석해 보는 것 입니다.

광속이 이 세상에서 가장 빨라서 광속을 초과하는 속도가 존재하지 않는다는 <아인슈타인>의 속도 제한법칙, 곧 광속 불변의 원리가 만고의 원리로 자리 잡았음에도 불구하고 상당한 수의 물리학자들이 광속 제한을 깨뜨리기 위해서 무진장 노력을 하고 있다는 것을 잘 알고 있을 것 입니다.

그들은 최고의 학부와 연구소 및 권위있는 교수직을 역임하면서도 왜 광속보다 더 빠른 속도 개념에 대해서 그들의 주장을 결코 철회하지 않을까요?

제로존은 그들의 이야기를 오랜 세월 동안 면밀히 분석해 왔습니다.

그들이 초광속 논문을 쓰면서 강조하는 것은 상대성 이론에서 결코 광속을 넘어서면 안된다는 금지 법칙이 어디에도 없다는 것을 근거로 주장하고 있는 것 입니다.!

 

어디까지나 광속 불변의 원리는 <아인슈타인>이 특수 상대성 이론을 설명하면서 필요한 가정 중의 하나인데 특수 상대성 이론이나 일반 상대성 이론을 펴 나가는 논리 중에서 광속보다 빠름을 금지하는 법칙이 어디 눈을 살펴봐도 없다는 것 입니다.

곧, <아인슈타인>의 논리 전개 방법을 그대로 이용해서 초광속에 관한 개념과 수식이 유도된다는 것 입니다.

여기서 나온 논리가 바로 프랑스 물리학자 등을 비롯해서 상당히 많은 물리학자들이 발견했다고 하는 빛 보다 빠른 '타키온' 이라는 개념 입니다.

사실 이러한 개념은 이미 권위있는 논문의 편집장이 하도 시달려서 게재를 허락한 경우도 있습니다.

그러면 도대체 지금 물리학자들은 광속보다 빠르다는 개념에 대해서 어떻게 받아 들이고 있을까요?

노코멘트를 비롯해서 10~20%가 그럴 개연성이 있다고 긍정적인 지지를 하고 있다는 뜻 입니다.

그런데 이 세계의 권위를 가진 주류 물리학자들은 냉소를 금하지 않고 있는 것 입니다.

 

서로의 합리적인 논리 다툼은 언제까지 지속할 수 있을까요?

그 보다도 광속보다 빠른 초광속의 개념, 아니 초초초광속을 눈에 보란듯이 논문에 쓰고 있는 최고의 권위자들이 있습니다.

이 경우는 우주 초기를 설명하면서 우주의 팽창에 관한 소위 인플레이션 이론을 펴 나가고 있는 우주론의 주류 물리학자들의 집단에 의해서 지지를 받고 있는 것 입니다.

그 뿐만 아니라 <아인슈타인>이 양자역학의 사상을 고집스럽게 배척하여 양자론의 사상이 아직까지 불완전하다는 논리를 펴 낸 소위 EPR 역설이 그것 입니다.

EPR 역설은 <아인슈타인>이 광속이 최고의 제한 속도라는 것을 상정하면서 양자론의 논리가 모순된다는 것을 주장하기 위한 한편의 논문을 발표한 것 입니다.

아주 쉽게 EPR 역설을 설명하면 다음과 같습니다.

 

한 사람이 자기 발에 한쪽은 빨강 양말을 신고 또 한쪽 발에는 초록 양말만을 고수해서 신는 사람을 가정해 보는 것 입니다.

어떤 양말을 선택할 것인가는 그 사람의 의지에 달려 있는 것인데 어느 순간 그 사람이 한쪽 발에 빨강 양말을 신은 것을 보는 순간 다른쪽 발에는 보고 자시고도 할 필요없이 초록 양말을 신었다는 것을 초초초광속으로 확인할 수 있다는 것 입니다.

이런 예는 이미 지구상의 실험실에서 한쪽 스핀과 짝이 되는 스핀을 만들어서 서로 다른 방향으로 날려 보낼 때 한쪽 스핀을 확인해서 측정하는 순간 또 다른 한쪽의 스핀 값은 즉각적으로 빛의 속도보다 빠르게 결정적으로 확인할 수 있다는 <아인슈타인>의 논리가 바로 양자론 사상에서 광속을 위반한다는 것을 모순적일 수 밖에 없다는 것을 인정하라고 양자론을 지지하는 학자들에게 윽박지른 그 유명한 논문 이야기 입니다.

 

EPR 역설에 관한 이야기는 순수 과학을 공부하는 많은 사람들이 잘 알고 있습니다.

여기서 <벨>, <아스팍>의 실험 등은 <아인슈타인>이 양자론을 지지하는 학자들에게 게임에 졌다는 것을 역사적으로 잘 설명하고 있습니다.

자세한 이야기는 검색에서 알아보면 되지만 여기서 놓치면 안되는 중요한 핵심 포인트 하나가 있습니다.

이 이야기를 하기 위해서 제로존은 위에서 별별 이야기를 다 해놓고 있는 것 입니다.

그 핵심 포인트가 다음과 같습니다.

빛보다 빠른 경우가 있을 수 있다는 것 입니다. 에~잉, 이 또 무신 소린고?

문제는 빛보다 빠른 경우도 있지만 <아인슈타인>이 이야기 하는 광속 불변의 원리는 신호 속도라는 것 입니다.

즉, 빛보다 빠르게 신호를 제공해 줄 수 없다는 논리를 편 것 입니다.!

 

빛보다 빠른 논리란 어떤 유용한 정보를 빛보다 빠르게 전달할 수 없다는 것 입니다.!

자, 여기까지 왔으면 눈치가 빠른 사람은 제로존이 '모든 것의 등가 이론'과 관련하여 무엇을 이야기 할려고 하는 것 인지 아는 사람이 있을 것 입니다.

여하튼 지금 물리학계에서는 초짜이든 권위가 있든 광속보다 빠른 그 무엇이 존재한다는 것을 논문을 통해서도 인정하면서도 거의 대다수 물리학자들이 <아인슈타인>의 광속 불변의 원리에서 나온 광속의 최고 속도는 유용한 정보를 전달할 수 있는 신호속도로 해석하고 있는 것이 거의 모든 물리학자들이 받아 들이고 있습니다.

그래서 EPR 역설은 양자론의 학자들이 말하기에 <아인슈타인>의 <<광속 제한 조건을 위배하고 있지 않다고 결론 내리게 된 것>> 입니다.

초광속에 관한 사례는 엄청나게 많습니다.

그런데 그런 초광속은 분명히 인정하면서도 유용한 정보를 전달하는 속도와는 또 별개라는 것 입니다.

 

<아인슈타인>은 그 당시 또 한번 버럭 화를 냈습니다.

모라고? ....... 아니, 한쪽 스핀의 정보를 알고 그 다음 바로 즉시 정보를 아는 것은 유용한 정보가 아니던가? 하면서 말 입니다.

그런데 또 역공을 취한 것이지요.

그러한 관측은 규칙없는 임의적이라는 것 입니다. 즉 어떤 사람이 한쪽 발에 먼저 빨강 양말을 신을 것인가 아니면 초록 양말을 먼저 신을 것인가는 순전히 '개인의 자유의지'에 달려 있는 것이지 '정보'를 알 수 있는 어떤 패턴이 있고 규칙적인 알고리즘을 가진 유용한 정보가 될 수 없다는 것 입니다.

여기에서 또 한번 논쟁을 가열 시킨 것이 광속 불변의 원리와 무관한 듯 하는 인간의 '자유의지(free-will)'가 무엇인가에 대한 시대적 담론의 도화선이 터진 것 입니다.!

 

여기까지 인내심을 가지면서 글을 읽어주신 우리 카페 가족 여러분에게 그야말로 일반 교양 과학저서의 지식이나 정보를 얻을 수 없는 피가 되고 살이 되는 유용한 정보를 소개해 드리겠습니다.

우리가 초당 회전하는 진동수(주파수)를 이야기할 때 무한히 작은 진동수와 무한히 큰 진동수를 생각해 볼 수 있습니다.

보통의 물리학적인 지식을 가지고 있는 사람들은 처음에는 모든 주파수가 허용되지 않느냐고 우기는 경우가 있습니다.

그러나 실제로는 제약이 존재한다는 것을 알고 있어야 합니다.

물리학자들은 장(field)을 설명하면서 장은 여러 방식으로 진동하는데 이 진동을 입자로도 인식하고 있습니다.

말하자면 가능한한 양자장의 진동을 다른 특수한 파장을 가진 진동의 결합이라고 할 수 있습니다.

 

이 때 주파수의 스펙트럼에 대해서 제약이 존재하는 바, 바로 양자중력이 중개해 주는 플랑크 길이는 파장이 가질 수 있는 '하한값'을 결정한다는 것 입니다.

파장이 하한값으로 수렴되면 이런 파동의 에너지는 너무 커져서 '블랙홀'로 붕괴하게 되는 것 입니다.

이런식으로 파장의 '상한값'도 존재합니다.

이 상한값은 우리와 함께 움직이는 구역의 크기에 의해 주어지는 것 입니다.

혹자는 이렇게 질문할 지 모릅니다.

"더 긴 파장을 가진 진동이 존재하지 않는가요?"

답변은 이렇습니다.

 

없다는 것이 아니라 이런 진동이 <<중요하지 않음>> 또는 <<물리적인 의미로 유용하지 않음>> 을 의미하는 것 입니다.

이래나 저래나 관측자의 상태와 무관하게 빛의 속도가 불변이라 함은 진동수가 증가함에 따라서 딱 그만큼 파장이 감소하여 항시 빛의 속도는 일정하다는 것 입니다.!

이제 빛의 속도가 일정하다는 의미에 대해서 빛의 속도가 가지는 의미가 바로 유용한 정보의 전달하는 신호 속도 임을 이해했을 것으로 믿습니다.

가능하느냐 불가능하느냐의 질문이 아닌 의미 있음이냐 의미 없음이냐를 따진다는 것이 지금 현재 대다수 주류 물리학자들의 생각이고 흐름인 것 입니다.

이제 머리속을 정리할 때가 다가온 것 같습니다.

광속을 정의할 때 주어는 speed of light invacuum 입니다.

.

그러므로 광속을 표현하는 물리량의 단위는 c 로서 광속 불변의 원리에 의하면 c 가 가장 큰 속도로 1.5c, 2c, 3c ..... 뿐만 아니라 c^2 , c^3, c^4 등의 따위도 없습니다.!

그런데 수식의 등식에서 c^2의 의미는 단순히 서로 단순히 단위를 맞추어 주는 '환산 인자' 라는 뜻 입니다.

E = mc^2 의 좌변은 에너지이지 광속이란 주체가 아닙니다.

1905년 9월 논문에서 <아인슈타인>이 간결하게 역설한 문장의 의미를 또 한번 보십시요.

"물체의 질량은 물체가 가진 에너지의 척도이다."

이는 역으로 표현하면, 더욱 명료한 뜻을 이해할 수 있을 것 입니다.

물체의 에너지는 물체가 지닌 질량의 척도이다.! --> 이는 잘못된 표현 입니다.

무슨 말이냐 하면 모든 물리량의 근원이 질량이 아니고 에너지 개념에서 죄다 출발한다는 뜻 입니다.

 

그러므로 질량 또한 에너지의 다른 형태임을 인식하라는 것 입니다.

질량은 자주 말하기를 에너지의 특정한 한 상태로서의 고정된 응축물이라고 하는 것 입니다.

여기서 이러한 내포 관계를 다른 예를 들면 '등가'와 '이퀄' 의 관계와 유비됩니다.

등가는 모두, 항시 언제나 이퀄이 될 수 없습니다.

그러나 이퀄이면 모조리 등가 개념이 될 수 있다는 뜻 입니다.

그런데 오해하기 쉬운 것은 E = mc^2 이라는 환산인자 c^2 을 쓸 때 이 두 표현은 등가 관계에 있다고 하는데 물리학 역사에서는 등가 개념을 이해하여 등식으로 연결시키는 역사적 과정이 있었기 때문에 등가는 곧, 이퀄의 동시 관계에 존재하여 에너지는 곧 질량이고 질량은 곧 에너지 라는 인식이 널리 퍼진 것 입니다.

이말은 오해하기 십상으로 질량 에너지 등가 원리 개념을 이용하여 우주의 모든 시초에 질량이 있었다고는 이야기 하지 않습니다.

 

질량(mass)은 어디까지나 부수적 효과이기 때문에 물리학자들은 질량의 기원에 대해서 따져 묻게 되고 드디어 힉스 메카니즘을 수학적으로 표현하게 된 것 입니다.

일본의 한 권위있는 물리학자는 일반적으로 말하기를 대칭이 파괴될 때마다 '질량'이 생겨났다는 아이디어를 논문으로 발표한 적도 있습니다.

그러면 이때 질량 발생의 근원을 따져보다 중력이라는 개념이 나온 것이고 그러면 또 중력은 어디서 근원되느냐를 따지다가 중력은 곧, 에너지의 소산으로 나왔다는 이야기가 나오고 있는 것 입니다.

이 이야기는 바로 <아인슈타인> 방정식(아인슈타인 편미분 장방정식)으로 <일반 상대성 이론>으로 들어가는 초입이 되는 것 입니다.

어쨋든 E = mc^2 의 의미를 면밀히 따져본 <아인슈타인> 후예들은 질량과 에너지가 동등함으로 에너지를 표현하는 단위로 표현하든 질량을 표현하는 단위로 표현하든 아무런 문제점이 없다는 것을 강조하면서 두 단위는 이른바 '똑같은 단위' 라고 관례적으로 표현합니다.

 

이 말은 에너지나 질량은 같은 것으로 질량과 에너지는 단위만 다를 뿐 동일한 물리량을 기술하는 두가지 다른 방식이라는 것 입니다.

꺼꾸로 말하면 두 물리량이 다르면 한 물리량의 단위를 다른 물리량의 단위로 변환시킬 수 없다는 전통적인 물리학자들의 개념이 그것 입니다.

우리는 질량을 표현하는 단위와 에너지를 표현하는 단위가 분명히 다른데 같다 라고 하는 물리학자들이 내뱉는 이야기를 새겨 들어야 합니다.

이는 마치 시간의 단위와 거리의 단위가 분명히 다름에도 불구하고 단위가 같다고 자주 이야기 합니다.

왜냐하면 <아인슈타인>의 시공간(space-time) 개념을 '하나' 로 표현하고 있기 때문에 시간은 거리로, 거리는 시간으로 서로 쉽게 변환할 수 있다고 생각한 것 입니다.

시간과 공간이 독립적으로 따로 놀고 있을 때의 <뉴턴> 역학을 고려하면 참말로 시간과 거리의 단위는 다를 수 밖에 없는 것이기 때문 입니다.

 

지금껏 한 이야기를 이제 정리해 봅니다.

첫째, 가능하다 불가능하다 표현 대신에 유용하다 의미가 없다의 표현으로

둘째, 환산 인자의 개념,

셋째, 외연과 내연의 관계

넷째, 관계성의 개념

다섯째, 모든 물리량은 에너지의 다른 형태에 불과하다.

여섯째, 관성계와 비관성계는 '힘' 의 존재 여부에 의존한다. 그러나 그 힘도 '장(field)'의 개념에 의해서 입자의 상호 작용으로 표현할 수 있다.

<아인슈타인>은 다음과 같이 선언합니다.

"자연에는 서로 무관한 것이 없다."

 

이제 모든 것의 등가 이론에 대한 거의 종착점에 다가 온 것 같습니다.

우리는 특히 여름날 해변가에 나갈 때 강한 자외선에 노출되어 피부가 타거나 따끔거림을 느낄 수 있습니다.

<아인슈타인>은 이런 경우를 들어서 빛의 입자성을 들어서 흡사 빛의 작은 당구공들이 얼굴 피부를 가격한다고 하여 빛의 입자성의 특징으로 빛이 운동량(모멘텀)을 가진다고 설명합니다.

파동이 아닌 운동량은 입자가 가진 특징이라고 할 수 있습니다.

수식으로는 E = pc 가 에너지 단위와 운동량 단위 사이에는 c 라는 인자가 관계됨을 알 수 있습니다.

잘 알려진 에너지와 질량 사이에는 E = mc^2 으로 에너지 단위와 질량 단위 사이에는 'c^2' 이라는 인자가 관계됨을 알 수 있습니다.

 

그래서 질량 단위 m 은 에너지 단위 E 를 c^2 으로 나누어 주어서 m = E /c^2

운동량 단위 p 는 에너지 단위 E 를 c 로 나누어 p = E /c 로 사용해도 좋다는 이야기가 나온 것 입니다.

여기서 에너지 E 와 운동량 p 는 관성계에 따라 다른 값을 가지고 에너지를 제곱하는 것과 운동량에 광속을 곱한 것의 제곱 차이는 불변량이라는 것에 주목합니다.

즉, E^2 - (pc)^2 = E_o^2 = m_o^2 c^4 이 됩니다.

이식의 유도는 고등학생들도 아는데 총질량의 정의 m = m_or 에서 유도 되는 바 여기서 r 은 감마인자 입니다.

E = mc^2 은 정지질량 m_o 와 총질량 m = m_or 모두에 적용할 수 있어 정지 질량에 적용하는 경우에는

E_o = m_oc^2 이 되어서 이를 특별히 정지 질량 에너지라고 하고

총질량에 적용하는 경우 E = mc^2 = m_or c^2 = E_or 이 됩니다.

 

여기서 주목할 점은 광속은 항시 c 이지만 동일한 물리량으로의 표현과 관련하여 계산 과정에는 광속의 제곱이나 네제곱도 존재하여 등식으로 완료하게 됩니다.

제로존 이론에서는 c = 1 과 함께 다른 물리량들이 동시에 공준에 개입하여 전자 전하나 전자 질량을 무차원으로 표현할 경우 e = m_e = 1.23 .....* 10^20 이 되는데 이는 다른 표현으로 c 인자가 들어가서

e = m_e = 1.23 .....* 10^20 c 라는 표현은 광속 c = 1.23 ....* 10^20 c 가 될 수 없음은 명확합니다.

이 수식은 환산인자 c 를 매개로 전자전하 e나 전자 질량 m이 값을 표현하고 있는 것 입니다.

질량의 무차원 수도 마찬가지 입니다.

c 를 매개로 1 kg = 1.53.... * 10^50 = 1.53.... * 10^50 c

c = c 일뿐 c = 1.5 c, c = 1.23...*10^50 c 는 있을 수 없는 일이지요.

 

위에서 <아인슈타인>이 에너지 E 와 운동량 p 사이에 불변량이 있다는 것을 발견한 것은 대단히 중요한 물리적 의미를 가지고 있습니다.

원뿔 기하학에서도 시공간 거리에 관한 불변량이 나타납니다.

제로존 이론에서도 불변량이 나타 납니다. 곧, 제로존 이론의 공준이 바로 불변량 입니다.

이에 대한 물리적 의미는 공준대로만 하면 그것이 바로 <<단위 변환에 불변>>이라는 의미를 이야기 하고 있는 것이지요.

양자론의 혁명에는 <슈뢰딩거>의 파동 방정식이 있습니다.

이 방정식은 유도해서 증명된 수학적 정리같은 것이 아님에도 불구하고 실제의 전자의 거동에 관한 실험 데이터와 기똥차게 모순없이 잘 표현해주고 있다고 하여 노벨 물리학상을 수상 받은 것 입니다.

<뉴턴>의 운동 방정식도 마찬가지 입니다.

유도된 것이 아닙니다. 이렇게 세가지 운동 방정식을 표현하고 광속보다 훨씬 느린 역학에서 기똥차게 잘 맞아 떨어지고 있다고 해서 법칙으로 인정 받은 것 입니다.

 

제로존 이론의 단위 변환에 불변인 등식은 CODATA 에서 검증한 결과 실험 데이터의 불확도 내에서 깔끔하게 검증된 것 입니다.

제로존 이론의 공준은 7개 기본 단위와 유도 단위를 모두 포함하여 자연과학에서 다루는 모든 물리량들을 남김없이 표현된다는 사실 자체를 새겨 두는 것이 얼마나 중요한지 모릅니다.

실제로 잡다한 여러가지 대상, 개념, 현상등은 가장 기본적인 것들(제로존이론에서는 1)을 다양한 조합 구조로 보려는 인류의 염원을 그대로 보여 준 것 입니다.

비록 보잘 것 없는 제로존 이론 카페에서 소개하고 있지만 반드시 이 의미를 제대로 알아 줄 위대한 사람이 나타날 것으로 확신합니다.!