* 讀書記錄 150831
<물리학 패러독스> 서평 별점 ; ★★★☆, 도서관 대출
원제 ; <Paradox - The Nine Greatest Enigmas in Physics> 아마존 책에는 nine으로 되어 있는데, 왜 알라딘 영문 제목에서는 ten paradox로 되어 있을까?
* 상대성 이론의 쌍둥이 패러독스
별빛이 없어 배경을 통해 움직임을 확인할 수 없다. 우주 정거장에 쌍둥이의 한 사람인 A가 있고, 우주선에 쌍둥이의 다른 한 사람인 B가 있다. 어떤 사고로 인해 상당한 거리를 떨어져 있고 이 떨어져 있을 때까지 쌍둥이의 시간의 흐름은 같았다. 즉 나이가 같았다. (우주 정거장와 우주선의 중력 효과는 미미해서 무시할만 하다.)
그러던 중 우주 정거장 또는 우주선이 작동하여 광속에 가까운 속도로 다른 쌍둥이에게 다가갔다. 우주 정거장의 A는 우주선의 B가 다가오는 것을 생각했고, 만났을 때, B의 나이가 자신 A보다 젊을 것으로 예상했다. 반면 B는 우주 정거장 A가 다가오는 것으로 생각했고, A가 자신보다 젊을 것으로 예상했다. 과연 만났을 때, 누가 젊게 될까. (물론 움직인 쪽이 젊을 것이다.) 상대적 움직임인데, 따라서 상대적 시간의 흐름인데, 왜 이런 결론이 날까?
정확히 이해 못함. 나의 친구들과 대화를 나누지 못함. 여기 알라디너의 의견은?
* 밑줄 긋기
p49 견유학파 Cynic ; ‘냉소주의 cynicism’라는 단어는 고대 그리스의 이상주의 철학에서 나온 말이다. ... 그들은 부와 권력, 명예, 심지어 소유까지 멀리했으며 전통적인 인간들의 도덕에서도 자유로운 소박한 삶을 택했다. 또한 모든 인간은 평등하고 모든 사람이 똑같이 세상을 소유한다고 믿었다.
p49 디오게네스 ; “얼굴을 붉히는 것은 미덕의 색깔이다”, “개와 철학자는 가장 훌륭한 일을 하지만 가장 보답받지 못한다”, “가장 적은 것에 만족하는 자가 가장 많이 가진 자이다”, “나는 내가 무지하다는 것 이외에는 아무것도 알지 못한다”
p50 우리가 시간을 인식할 때는 공간에 있는 선을 볼 때처럼 고정된 선으로 인식하지 않는다는 것이다. 우리는 시간의 흐름 밖으로 벗어날 수 없다. 시간은 무심히 흘러갈 뿐이며 그래서 우리는 움직인다.
p51 제논의 이분법 역설 ; 뉴턴의 제2법칙이라는 것인데, 물체가 움직이기 시작할 때 힘을 가해 주어야 한다는 법칙이다. ... 즉 시간의 흐름에 따른 이동거리는 움직이는 물체의 속도에 비례하며, 속도가 일정할 필요는 없다. 그래서 제논의 이분법 논리는 현실 세계의 진정한 움직임과는 아무런 관련이 없는 추상적인 말이 되어 버리고 만다.
p52 제논의 주장을 논리적 극단까지 밀어붙인다면, 시간과 공간이 어떤 크기를 갖는 구간과 거리로 무한히 쪼갤 수 있다는 말은 사실 틀렸다. 물체가 너무 작아서 양자역학의 영향을 받는 수준이 되면 시간과 공간의 구분이 모호해지고 정의할 수 없어서 더 이상 잘게 쪼갠다는 것이 의미를 가질 수 없다.
p56 그 ‘순간’이 정말 0초라면, 그런 순간들이 아무리 많다고 해도 그것을 합해서 0이 아닌 시간 간격을 만들 수 없다. 0은 아무리 더해도 0일 뿐이다.
p57 양자역학이 놀라운 것은 겉보기에 모순되는 두 가지 이유 덕분이다. (그 자체로도 거의 패러독스다!)
p59 미스라와 수다르샨은 <Journal of mathematical physics>에 출판한 논문에서 방사선 원자들 가까이서 계속 관측하면 절대 붕괴하지 않는다는 놀라운 상황을 설명하고 있다./p60 지켜보는 행동은 불가피하게 당신이 지켜보고 있는 물체의 상태를 바꾸게 된다.
p60 ‘양자역학의 결론에 놀라지 않는다면 그것을 이해하지 못한 것이다’라는 말은 보어가 남긴 가장 유명한 말 중 하나이다.
p61 이 현상을 ‘파동 함수의 붕괴 전 초기 상태로의 연속적인 붕괴현상’이라고 신나게 설명
p70 왜 밤이 되면 어두워질까? ... 하지만 이 질문은 겉보기보다 훨씬 심오하다./p72 천문학자들이 이 문제를 오래 전부터 알고 있었다는 것을 감안한다면, 극히 최근인 1950년대에 들어서야 독일의 물리학자이자 아마추어 천문학자인 하인리히 빌헤름 올버스 Heinrich Wilheim Olbers의 이름을 따온 것이 다소 신기할 것이다.
p78 가장 안쪽 껍질에 있는 별들은 가장 밝게 빛나겠지만, 그 바깥쪽 껍질은 면적이 더 넓어서 더 많은 별이 있기 때문에, 전체적인 밝기는 안쪽에 있는 껍질과 완전히 동일하다는 것이다.
p79 이 이론에 따르면 중력은 물체들 사이에 보이지 않는 고무줄을 연결해 놓고 물체들끼리 서로 끌어당기도록 만드는 힘이 아니라, 질량이 있는 물체를 둘러싼 공간 그 자체의 형태를 나타내는 척도다. 물리학을 배운 사람이 아니라면 지금 이 말이 무슨 뜻인지 알아들을 수 없을 것이다.
p81 프리드만은 중력에 의한 인력이 있다는 것이 꼭 우주의 붕괴를 의미하지는 않는다는 것을 깨달았다./현재 시점에서 팽창하거나 수축하고 있어야 한다. 붕괴도 팽창도 아닌 멈춘 상태에서 있는 것은 불가능하다. 그런 상태는 불안정하기 때문이다.
p83 우주론을 연구하는 학자들은 우주는 약 140억 년 전 탄생하던 빅뱅의 순간부터 팽창하고 있었고, 처음 70억 년간은 물질들이 갖는 중력 때문에 팽창 속도가 줄어들었으나, 그 뒤 70억 년 동안은 물질들이 너무 멀리 흩어져서 중력이 그 힘을 잃게 되었다고 보고 있다. 이 시점부터는 암흑 에너지가 지배적이 되어 공간을 더욱 빠르게 팽창시키기 시작했다는 것이다. ; 현 지식을 바탕으로 한 우주론에 대한 간결한 설명.
p99 그리하여, 정보 외엔 아무것도 없는 상황에서 맥스웰의 악마는 열역학 제2법칙의 지배를 받는 과정을 뒤집은 것으로 보인다. 어떻게 이럴수가? ; 정보가 (열熱과 관련돈) 온도고 열역학 제2법칙이니, 설명되지 않는가.
p101 어떤 현상이 비가역적이 되는 것은 굴뚝의 연기, 커피에 녹은 설탕, 장작과 재, 그리고 원 사이의 어느 단계쯤일까? ; 대충갈기의 경계가 존재할까?
p113 질라드의 통찰은 정보가 이 문제와 어떻게 관련되는지 보여주었다. 그는 악마가 문을 조종하는 데에 에너지를 쓰는 것이 아니라 분자의 속도를 측정하는 데에 써야 한다고 주장했다.
p116 이 특별한 것은 결국 엔트로피는 무질서도가 아니라 무작위성의 정도라는 것으로 요약할 수 있다. 말장난처럼 보일 수도 있겠지만 사실 이것은 엔트로피의 보다 엄밀한 정의와 관련이 있다. 기술적으로는 이 ‘특별함’을 재는 용어를 ‘알고리즘 무작위성 algorithmic randomness’이라고 부른다.
p118 보통 과학에서 뭔가 불가능하다고 말하는 것은 ‘지금까지 우리가 알고 있는 자연의 동작 원리와 널리 인정된 물리학 이론에 따르면 불가능하다’는 의미이다. 물론 우리가 틀렸을 수도 있다. 바로 이런 작은 가능성 때문에 몇몇 발명가들은 아직도 더욱 정교한 영구기관을 설계하는 데 매달리고 있다.
p129 헛간에 앉아서 보고 있는 여러분에게는 장대가 헛간보다 짧을 거시고, ... 하지만 선수의 입장에서는 장대가 헛간보다 길다. ... 정말 두 사람 다 맞을 리가 없는가? 하지만 정답은 둘 다 맞다.
p147 ‘원래의 길이’라는 것은 그것들이 움직이지 않을 때를 의미한다. 상대론에서는 고유길이 proper length라고 부른다.
p156 여기서 이야기하는 사간의 흐름의 변화는 우리가 주관적으로 그것을 인식하느냐 아니냐와 무관하다는 점을 분명하게 말해 두어야겠다. ; 이해가 쉽지 않다. 그렇다면 절대 객관이 존재하나? 양자역학에 의해 실체도 주관에 얽힌 상대적인 것인데.
p159 이상하게 들릴지도 모르겠지만, 물리학의 법칙들은 시간의 흐름에 대해 아무런 언급도 하지 않는다.
p210 그것(컴퓨터)이 가진 우주에 대한 정보는 불완전할 수밖에 없다. ; 불완전성의 원리
p211 결정론 determinism, 예측가능성 predictability, 무작위성 randomness
p216 일상 언어에서 혼돈 chaos은 형태가 없는 무질서함 disorder이나 무작위성 randomness을 나타내는데, ... 과학에서의 혼돈은 좀 더 특별한 의미를 지니고 있다. 그것은 전혀 직관적이지 않는 방식으로 결정론과 확률을 섞어 놓은 것이다.
p217 혼돈 이론은 정렬된 상태와 결정론적인 계에서도 무작위성이 나타날 수 있다는 점을 말해 준다.
p219 우리가 살고 있는 우주에 대해 네 가지 의견이 있다.
1) 결정론은 사실이고, 우리의 모든 행동은 예측가능하며, 우리에게 자유의지는 없다. ...
2) 결정론은 사실이지만, 우리는 여전히 자유 의지를 가지고 있다.
3) 결정론은 틀렸다. 우주에는 태생적으로 무작위성이 존재해서, 자유의지가 허용된다.
4) 결정론은 틀렸다. 하지만 사건들이 미리 정해져 있을 때와 마찬가지로 무작위적으로 일어나는 사건에는 우리가 제어할 수 없는 것이 없으므로 사실상 자유 의지는 없다.
p221 불가피하게 발생하는 예측 불가능성이다. 우리가 그걸 진정한 자유 의지라고 부르든지 아니면 그저 환상이라고 부르든지 별문제가 되지 않는다.
p223 최근에 밝혀진 바에 따르면 양자적인 모호함 fuzziness과 무작위성 randomness은 수조개의 정도의 원자가 들어 있는 복잡한 계의 경우 빠르게 희석되어 사라져 버린다. ... 양자 세계의 특이한 현상들은 평균값이 되어 사라지고 다시 결정론적 현상이 나타나게 된다.
p234 오늘날 우리는 양자 세계를 보는 하이젠베르크의 추상적인 수학적 방법과 슈뢰딩거의 방법 두 가지 모두를 받아들이는 법을 배운다.
p239 양자 세계에서는 모든 것이 우리가 그것을 관찰하느냐 아니냐에 따라 매우 다르게 행동한다. 우리가 보고 있지 않을 땐 그들은 일종의 중첩 상태에 있을 수 있으며, 두 가지 이상 동시에 할 수 있다.
p243 거래 이론 transactional theory에서는 공간을 가로지르는 연결과 동시에 시간대를 가로지르는 연결을 통해 양자 세계를 다룬다.
p247 이런 민감한 양자적 효과들은 그런 거시적인 물체에서 유지되기에는 너무 복잡해서 뜨거운 물체에서 열이 빠져나가듯 새어나가게 된다. 이런 과정을 ‘결어긋남 decoherence’이라고 하는데,/p248 외부 환경과의 연결이 충분히 강해지면 원래의 민감한 중첩상태는 매우 빠르게 사라진다. 사실 결어긋남은 물리학 전체에서 가장 빠르고 효율적인 과정 중 하나다. ; 결어긋남이 대충갈기의 물리학적 해석인 듯.
p272 최근 까마귀의 행동을 연구한 결과에 따르면, 이 새들이 놀라운 지능을 갖게 된 것은 인간과는 전혀 다른 진화 경로를 통해서라고 한다.
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p278
1. 왜 우주에는 물질이 반물질 antimatter보다 많은가?
2. 암흑물질은 무엇으로 구성되어 있는가?
3. 암흑에너지는 무엇인가?
4. 완벽한 투명 망토는 가능한가?
5. 화학적 자기조립 chemical self-assembly으로 생명 현상을 어디까지 설명할 수 있을까?
6. 길게 이어진 유기 분자 가닥은 어떤 방식으로 접혀서 단백질이 되는가?
7. 인간의 수명에는 절대적인 한계가 있을까?
8. 인간의 뇌는 어떻게 기억을 저장하고 불러낼까?
9. 지진은 예측할 수 있을까?
10. 컴퓨터의 계산 능력의 한계는 어디일까?
p280
1. 입자들은 정말 아주 작은 진동하는 끈으로 되어 있을까? 아니면 끈 이론은 그저 잘 만든 수학적 이론일 뿐일까?
2. 빅뱅 이전에도 뭔가가 있었을까?
3. 숨어 있는 여분의 차원은 존재할까?
4. 의식은 뇌의 어느 부분에서 어떻게 나타나는 걸까?
5. 기계도 의식을 가질 수 있을까?
6. 과거로의 시간 여행은 가능할까?
7. 우주 어떤 형태일까?
8. 블랙홀의 반대편에는 무엇이 있을까?
9. 양자역학의 기묘함에도 숨겨진 원리가 있을까?
10. 사람을 양자 텔레포트 teleport시키는 것이 가능할까?
p281
1. 인간에게 자유의지가 있는가?
2. 평행 우주는 존재하는가?
3. 우주는 무엇으로부터 태어났는가?
4. 우리는 우주를 설명하는 수식을 발명했을까? 아니면 그 수식들을 발견되길 기다리며 이미 존재하고 있었을까?
