말씀 훈독을 위한 두 가지 현대 과학 상식

#35 #경남 김준범 #글쟁이 2기

BGM

원리를 비롯해서, 말씀에서는 과학을 근거로 드는 부분이 많다. 적어도 양성과 음성이나 원자 분자 이야기는 중학교 수준에서 문이과 상관없이 다들 배웠겠지만, 그 외에도 현대적인 과학적 이론이 가끔 나온다. 특히 물리에 대한 내용이 자주 강조되는데, 이런 배경지식은 적어도 고등학교 수준, 혹은 대학교 1학년 수준까지의 과학적 지식을 요구한다. 이와 같은 배경 지식 없이 말씀을 읽는다면, 그 깊은 의미를 이해하는데 있어 어려움이 있을 수 있다. 오늘은 현대 물리학의 양대 산맥을 상식 수준에서 다뤄보고자 한다. 바로 양자역학과 상대성이론이다.

1) 양자역학

“보다 추상적인 차원에서는 어떤 실체로부터 확대된 실체로 변화하는 것이 고대에서 양자역학으로 변화하는 것과 결정론적 방식에서 개연적 방식으로 변화하는 것으로 묘사됩니다만, 그 두 가지가 다 상식적으로 살아가는 사람들을 당혹케 하고 있습니다.” — 평화경, p. 723, 1974.11.22

이 부분의 경우 제3차 국제과학통일회의에서 과학과 절대가치라는 주제에 대해 말씀하시면서 언급되었다. 듣다보면 이게 무슨 말씀이지..라고 생각하게 된다. 깊은 이론적 설명은 넘어가고, 간단히 소개하고자 한다. 사실 양자역학은 현대에 이르러서도 인간이 완벽히 이해하기에는 난해한 학문이라고 잘 알려져 있다. 양자역학에서는 어떤 물리량을 관측하는데 있어, 그 이전에는 중첩된 상태 혹은 확률로서 존재하나, 여기서 관측을 함과 동시에 물리량이 결정됨을 언급한다. 흔히 잘 알려져 있는 예시는 슈뢰딩거의 고양이인데, 관측 이전에 삶과 죽음이 중첩된 상태에서, 관측 후에야 비로소 그것이 결정된다고 언급한다. 삶과 죽음이 중첩된 상태라니, 이게 뭐야.. 확률로 존재한다는 것도 잘 이해가 되지 않는데, 내가 벽을 뚫고 지나갈 수 있을 확률이 0이 아니라서, 그것이 불가능하지는 않다는 이야기 있다ㅋ 양자역학은 여러 상황에서의 현상들을 설명하는데 있어는 유용하지만, 그 이론 자체는 사실 상식으로 받아들이기 어렵다. 일반인뿐만 아니라 물리학도들 역시 그러하다. 저명한 물리학자인 리차드 파인만은 “I think it is safe to say that no one understands quantum mechanics(그 어느 누구도 양자역학을 이해하지 못한다고 말하는 것이 괜찮을 것 같은 생각이 드네요).”라고 언급한 바 있으며, 닐스 보어 역시 “Anyone who can contemplate quantum mechanics without getting dizzy hasn’t properly understood it(양자역학을 연구하면서 머리가 어지럽지 않은 사람은 그걸 제대로 이해 못 한 겁니다).”라고 말했었다. 이런 부분에서 양자역학의 이론이 “상식적으로 살아가는 사람들을 당혹케”하고 있는 것이다.

고대에서 양자역학으로 변화한다는 부분은, 앞뒤 문맥을 생각했을 때, 고전 역학에서 양자역학으로 발전해나간 것을 말씀하신 것이라고 생각된다. 고전 역학 중 흔히 알려진 뉴턴 역학을 생각해보자. 중학교 때 등속직선운동이나, 등가속도 운동을 배웠을 것이다. 힘이 작용하면 가속도가 붙는데 그 형태가 F=ma 라는 그런 것들 말이다. 이런 것들을 다루는 것이 뉴턴 역학인데, 여기서 뉴턴 역학에서는 이러한 물리적인 운동이나 현상들을 우리가 계산할 수 있다면 그것을 예측할 수 있음을 말하고 있다. 동쪽으로 2 m/s로 운동하는 물체는 5초 뒤에는 어디에 있을까? 동쪽으로 10 m 떨어진 지점에 있게 된다. 3 m 도 아니고 11 m 도 아니고 10 m 라는 것을 예측할 수 있으며, 즉 물체의 미래가 결정되어 있다. 이러한 점에서 뉴턴 역학과 같은 고전 역학은 결정론적 방식이라고 이해할 수 있다. 한편 양자역학의 경우 확률적으로 물리량이 결정된다는 점에서 비결정론적이다. 물론 양자역학의 해석에 대해서는 여러 논란이 있겠지만, 적어도 “결정론일 수도 있고 아닐 수도 있다”의 입장을 취할 수 있겠다. 말씀에서 언급된 개연적 방식이란 이와 같은 비결정론을 말하는 것으로 보인다. 이제 슬슬 앞의 말씀의 의미가 이해되기 시작된다..

2) 상대성 이론

“이것을 좀 더 자세히 알아보기로 하자. 오늘의 과학은 물질의 최소단위를 소립자로 보고 있는데, 소립자는 에너지로 되어 있다고 말한다. 여기에서 물질세계를 구성하고 있는 각 단계의 개성진리체들의 존재목적을 차원적으로 살펴보면, 에너지는 소립자의 형성을 위하여, 소립자는 원자의 구성을위하여, 원자는 분자의 구성을 위하여, 분자는 물질의 형성을 위하여, 모든 물질은 우주 삼라만상의 개체들을 구성하기 위하여 각각 존재하는 것임을 알 수 있다. 그렇기 때문에 에너지의 운동의 목적은 소립자에, 소립자의 목적은 원자에, 원자의 목적은 분자에, 분자의 목적은 물질에, 모든 물질의 목적은 우주형성에 있는 것이다.” — 원리강론 1장 2절

“그런데 20세기의 원자물리학은 이 19세기의 우주관을 완전히 뒤집어 엎은 것입니다. 왜냐하면 물질은 곧 무형의 에너지에서 왔음이 증명되었고 에너지와 물질은 상호변형적이며 상호교류적임을 부인할 수 없는 진리로 밝혀 놓았기 때문입니다.” — 남북통일운동국민연합 창설 메시지, 1987.5.15.

사실 상대성 이론은 관찰자에 따라 시간이 팽창한다거나 공간이 수축한다거나 하는, 시공간에 대한 이론이다. 이 이론에 대해 말씀에서 언급은 자주 없으나, 특수 상대성 이론에서 언급되는 “질량-에너지 등가원리”는 말씀에서 상당히 자주 언급된다. 질량-에너지 동등성이라고도 하는데, 흔히 E=mc²으로 알려진 그 식을 생각하면 쉽다.

에너지가 질량이 되기도 하고, 또한 질량이 에너지가 되기도 한다. 우라늄 핵분열에서는 그 과정에서 질량이 조금 감소되는데, 그때 감소된 질량이 에너지로 변환되는 원리를 활용한 것이 원자력 발전소이기도 하다. 여러분의 눈앞에 있는 스마트폰도 에너지로 만들어버릴 수 있다는 것이다. 원리강론에서 언급된 부분을 보자. 소립자가 에너지로 되어 있다는 것은 질량을 가진 입자가 에너지로 되어 있다고 볼 수 있다는 것이며, 또한 그 에너지가 소립자의 형성을 위하여 존재하는 것이라고 보는 것이 가능하다는 것이다. 남북통일운동국민연합 창설 메시지에서도 이러한 질량-에너지 등가원리를 정확하게 설명하였는데, 에너지와 물질(질량)이 상호 변형적이라는 부분을 명확히 언급하였다는 점에서 그렇다.

가끔 아버님의 과학적 지식이 매우 정확하다는 것에 깜짝 놀라기도 한다. 당대에 습득한 지식에 대해 왜곡 없이 정확하게 기억한다는 것은 굉장히 놀라운 일이다. 아버님은 전자공학을 전공하셨다지만 사실은 물리학도 혹은 과학도에 가까우실 지도 모른다. 그만큼 과학을 사랑하신 종교인이시다.

)
    콜라멘토스의 원고집

    Written by

    이곳은 2세가 쓰고 2세가 읽는 미디어 블로그, 콜라멘토스의 원고집이에요!!

    Welcome to a place where words matter. On Medium, smart voices and original ideas take center stage - with no ads in sight. Watch
    Follow all the topics you care about, and we’ll deliver the best stories for you to your homepage and inbox. Explore
    Get unlimited access to the best stories on Medium — and support writers while you’re at it. Just $5/month. Upgrade