로벨리의 양자 이야기

Helgoland: Making Sense of the Quantum Revolution (Hardcover) - 『나 없이는 존재하지 않는 세상』영문판
카를로 로벨리 / Riverhead Books / 2021년 5월

양자역학의 관계적relational 해석을 제안하는 로벨리의 신간이다. 양자역학의 성공에도 불구하고 그 기묘한 특성 때문에 이론의 의미에 대한 여러 ‘해석’이 있어 왔는데, 로벨리는 이 책에서 보어-하이젠베르크의 코펜하겐 해석을 더욱 확장한다. 이 세상은 ‘물질’과 물질의 ‘운동’으로 이해할 수 있는 것이 아니라 ‘관계’로 이해해야 한다고 그는 말한다. 개별의 ‘속성’을 갖는 물질이 독자적으로 ‘존재’하는 것이 아니라 오직 관계(물리적인 용어를 사용하면 ‘상호작용’)에 의해 존재하게 된다는 것이다. 물질은 관계의 기점으로 작용하는 ‘마디node’일 뿐이다. 이로써 우주의 중심은 ‘물질’이 아니라 ‘관계’가 된다.

기존의 코펜하겐 해석에서는 ‘관찰자’가 핵심적 역할을 했다. 관찰—실험—에 의해 파동함수는 붕괴하고 물체가 특정한 성질을 띠게 되는 것이다. 하지만 로벨리는 관찰자가 아니라 무엇이든—또 다른 입자이든, 고양이든—상호작용을 하는 순간 파동함수가 붕괴한다고 말한다. 왜 인간만이 파동함수를 붕괴시키는가? 이것도 일종의 인간중심주의일 뿐이라는 것이다. 

상호작용 하기 전의 또 다른 입자—또는 관찰자—에게 파동함수는 여전히 중첩되어 있다. 실재란 여러 층위로 존재한다는 것이 그의 생각이다. 이러한 그의 접근법은 극단적 반실재론이라고 할 수 있다. 

이전에는 그가 일급 물리학자라고 생각됐다. 이 책에서, 그는 철학자처럼 느껴진다. 물리학의 아름다움을 노래한 책, 좀 더 자세히 설명한 책, 그리고 시간에 대한 책에 이어 무슨 할 얘기가 더 있을까 싶었는데, 조금 더 할 얘기가 있었다. 어쩌면 이 책이 그가 진정 하고 싶었던 얘기인지도 모르겠다. 그의 친구인 스몰린은 <Einstein’s Unfinished Revolution>에서 양자역학의 실재론적 해석을 끝까지 밀고 나갔는데, 로벨리는 반실재론적 해석을 끝까지 밀고 나간다. 많은 생각거리를 던져주는 좋은 책이다.

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[*] 책 제목인 헬골란트Helgoland는 하이젠베르크가 그의 양자역학("행렬역학")을 착안했다는 북해의 작은 섬 이름이다.

... I want a theory of physics that accounts for the structure of the universe, that clarifies what it is to be an observer in the universe, not a theory that makes the universe depend on me observing it. (p. 69)

  ... there is nothing special in the “observations” introduced by Heisenberg: any interaction between two physical objects can be seen as an observation. We must be able to treat any object as an “observer” when we consider the manifestation of other objects to it. Quantum theory describes the manifestations of objects to one another. (p. 77)

... reality is this web of interactions. Instead of seeing the physical world as a collection of objects with definite properties, quantum theory invites us to see the physical world as a net of relations. Objects are its nodes. (p. 79)

Ian Toll의 태평양전쟁 3부작

2011년에 출간되기 시작한 Ian Toll의 태평양전쟁 3부작의 3권이 2020년 하반기에 나오며 거의 10년 만에 완간됐다. 위에 hardcover와 paperback 판들을 나열했다 (3권의 paperback 판은 올 해 7월에 나올 예정이다).

1권을 읽고 있는데, 3부작과 같이 긴 호흡이어야만 쓸 수 있는 상세한 내용이 나온다. 역사적 배경 뿐만 아니라 주요 인물에 대한 짧은 전기라고 할만한 내용까지 나온다. 한 권으로 요약된 책도 좋지만 이 책과 같은 3부작도 좋다. 특히 Ian Toll의 이 책은 정말 즐기며 읽고 있다.

예전에(40년 전?) 이호원의 '태평양전쟁'이라는 5권짜리 책이 있었다. 어린 마음이었음에도 뭐에 홀렸는지 세로로 쓰인 글을 끝까지 다 읽었던 기억이 있다. Ian Toll의 글을 읽으며, 왠지 옛날 생각이 났다. 나의 어린 시절이...

11월 집단면역은 가능한가?

시사IN 제713호 : 2021.05.18
시사IN 편집국 지음 / 참언론(잡지) / 2021년 5월

다시 한 번, 좋은 기사가 많은 '시사인'. 요즘 많이 언급되는 '집단면역'에 대해 다룬다. 좋은 언론의 모범을 보여준다. 다음은 '11월에 마스크를 못 벗어도 너무 절망하지 말기, 왜냐면...' 기사의 일부분이다.

 지난 4월12일 백악관 코로나 19 대응 언론 브리핑에서 CBS 한 기자가 물었다. “현재 백신 주저율을 감안할 때 미국 어린이와 청소년에게 예방접종을 하지 않고도 집단면역에 도달할 수 있을까요?” 앤서니 파우치 미국 국립알레르기·감염병연구소 소장은 대답했다. “집단면역에 관해 다시 말씀드리자면, 저는 정의하기 매우 애매한(elusive) 것을 언급하는 이 개념에서 사람들을 벗어나게 하고 싶습니다. 왜냐하면 우리는 집단면역에 도달하는 인구 내 백신 접종 비율, 감염 회복 비율을 알지 못하기 때문입니다. 70~85% 사이 어디쯤으로 추정하지만 우리는 사실 모릅니다. 그래서 파악하기 어려운 숫자에 집중하는 대신 가능한 한 빨리 많은 사람들에게 예방접종을 하도록 합시다.” 4월26일 브리핑에서 파우치 박사는 집단면역을 ‘움직이는 표적(moving target)’이라고 표현했다. 목표는 목표이되 고정돼 있지 않은 목표, 실시간으로 지점이 바뀌고 변수에 따라 움직이는 목표가 바로 ‘집단면역’이다. (12 페이지)

  펑! 하고 퍼지는 마법의 초대형 면역우산은 없다. 각자 자기 머리 위를 가리는 개인의 작은 우산이 모일 뿐이다. 하지만 그 우산들이 모이면 공동체의 우산이 된다. 몸이 아파서, 어려서, 상황이 여의치 않아서 우산을 펼치지 못하는 약한 사람들도 모여든 우산 아래에서 비를 피할 수 있다. 하나의 큰 우산이 펼쳐지지 않아도 서로가 젖지 않게끔 도와줄 수 있고, 좀 더 빨리 좀 더 많이 우산을 펼칠수록 모두가 안전하고 자유로운 세계에 한 걸음씩 더 가까워질 수 있다.

  ‘11월 집단면역 달성’ 목표는 이루어지지 않을지도 모른다. 하지만 그것이 곧 실패는 아니다. 지금 우리는 한 명씩 우산을 펼쳐 드는 아름다운 ‘집단면역 과정’에 있다. (17 페이지)

이번 호의 시사인 만화는 요새 화두 중의 하나인 반도체 얘기다: 

https://www.sisain.co.kr/news/articleView.html?idxno=44567

현재의 소중함

1장 ‘영원함의 매력’을 보면, 우주 전체—과거, 현재, 미래—를 개관한 그린은 결국 생명이 아름답게 번성하는 지금, 현재의 중요성을 깨닫는다. 스타벅스에서. 그는 말한다.

... 생명과 정신은 우주적 시간표에서 볼 때 극히 작은 오아시스만에서만 존재한다. 우주는 다양한 종류의 경이로운 물리적 과정을 허용하는 우아한 수학적 법칙에 지배 받지만, 단지 일시적으로만 생명과 정신의 집주인 역할을 할 것이다. 별과 행성과 생각하는 것들이 사라진 미래를 상상하며 이 사실을 곱씹어 보라. 지금 우리 시대가 얼마나 소중한지 느끼게 될 것이다.

여러 방향에서 도달하게 되는 '지금, 여기'의 소중함이, 어찌 보면 '진리'라고 얘기할만한 가장 중요한 사실인 듯 싶다.

다음은 좀 더 길게 인용한 원문이다.

... Life and thought likely populate a minute oasis on the cosmic timeline. Though governed by elegant mathematical laws that allow for all manner of wondrous physical processes, the universe will play host to life and mind only temporarily. If you take that in fully, envisioning a future bereft of stars and planets and things that think, your regard for our era can appreciate toward reverence.

  And that is the feeling I had experienced at Starbucks. The calm and connection marked a shift from grasping for a receding future to the feeling of inhabiting a breathtaking if transient present. It was a shift, for me, compelled by a cosmological counterpart to the guidance offered thorough the ages by poets and philosophers, writers and artists, spiritual sages and mindfulness teachers, among countless others who tell us the simple but surprisingly subtle truth that life is in the here and now... We see it in Emily Dickinson’s “Forever—is composed of Nows” and Thoreau’s “eternity in each moment.” It is a perspective, I’ve found, that becomes all the more palpable when we immense ourselves in the full expanse of time—beginning to end—a cosmological backdrop that provides unmatched clarity on how singular and fleeting the here and now actually is. (p. 15)

브라이언 그린의 신작

변화하는 자연 속에서 변하지 않는 패턴을 찾아 더 많은 것을 설명할 수 있는 이론을 세우는 것은 과학이 맞다. 하지만 공리로부터 시작하여 논리만으로 정리를 도출해 내는 수학은 과학이 아니다. 그 공리가 자연 속에 성립할지는 아무도 모른다. 수학자는 머리 속에서 자신만의 '가상' 체계를 만들어 낼 뿐, 그 체계가 세상에 대응할지 미리 결정할 수 없다. 그 많은 체계 중 실제 세계에 대응하는 것이 있다는 것이 때때로 놀랍지만, 수학의 체계는 일반적으로 실제 세계에 대응하지 않는다.

초끈이론을 설명하는 <엘러건트 유니버스>의 저자로 유명한 물리학자 브라이언 그린Brian Greene은 머리말에서, 대학시절 그가 어떻게 수학의 세계--그에 말에 따르면 변화하지 않는 진리의 체계--에 매혹되었는지 기술한다. 그는 당연히 플라톤주의자이다. 그는 말한다.

산을 오르거나 사막을 헤맬 필요도 없고, 위험을 무릅쓰고 지하 동굴을 탐험할 필요도 없다. 그저 책상 앞에 편안히 앉아 종이 위에 무언가를 끄적이는 것만으로도 영원불멸의 결과물을 창조할 수 있으니, 이 얼마나 매력적인 직업인가? (9 페이지)

수학자는 이런 말을 할 수 있겠지만, 과학을 하는 사람은 이런 말을 하면 안된다. 그는 이런 매력에 빠져 수학과 물리학을 하게 되었다고 말한다. 그가 하는 물리학--초끈이론--이 어떤 성격을 가질지 당연히 짐작이 된다.

그는 삶의 유한성을 극복하기 위해 영원한 진리를 찾는다고 말한다. 인류의 "모든 종교와 과학, 그리고 철학은 죽음을 극복하려는 몸부림에서 탄생"했다는 슈펭글러의 글귀가 '폐부를 찔렀다'고 말한다. 누구나 젊었을 때는 '진리'라는 말에 가슴이 두근거린다. 진리는 그 정의상 시간에 따라 바뀌지 않으며 영원하다. 하지만 이 세상에 진리란 과연 있을까? 과학 법칙은 시간에 불변하는 진리라고 정말 얘기할 수 있을까?

"이 여행길에서 우리의 길을 안내하는 길잡이는 다름 아닌 '과학적 탐구 방법'이다."라고 그는 말한다. 과연 그럴까? 브라이언 그린이 여기서 갈릴레이의 과학적 탐구 방법을 의미했다고? 나를 필요 이상으로 비판적으로 만든 사람은 역자이다. 원문은 "We will be guided in the exploration by insights from a variety of scientific disciplines."이다. 제대로 번역하자면 '다양한 과학 분야로부터 얻는 통찰'이 우리를 안내한다고 해야 한다.

1장의 제목은 "영원함의 매력The Lure of Eternity"이다. 영원함에 매력을 느끼시는지?