우주 양자 마음
로저 펜로즈 외 3인 지음, 김성원.최경희 옮김 / 사이언스북스 / 2002년 10월
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나는 펜로즈가 누구인지도 몰랐다. 물리학에 무식한 사람이니까. 정보 이론적 관점에서 생명과 우주 설명 원리로서 '설계' 원리를 추가할 것을 논증하는 '지적 설계'라는 책을 읽으면서 생명과 계산 관련해서 논하는 장에서 펜로즈의 '황제의 새 마음' 이라는 책이 주(註)에 인용되어 있는 것을 읽고서 처음으로 펜로즈라는 이름을 들었고, 그에게 강한 호기심을 갖게 되었다. 펜로즈가 '황제의 새 마음'을 통해 인간의 정신 또는 창조적 사고는 단순히 계산으로는 환원될 수 없다는 것을 양자역학적으로 결정불가능성이라는 맥락에서 논증했다고 '지적 설계'의 뎀스키(Dembski)가 이야기했던 기억이 난다.

이 책은 펜로즈가 수학적 플라톤주의와 양자역학적 논리를 이용해 인간 정신의 본질을 새롭게 탐구해보려는 야심찬 기획에서 행했던 지난 캠브리지 대학 강연 내용들과 그에 대한 세 학자들과의 간단한 토론 내용을 묶어 펴낸 책이다. 펜로즈는 현대물리학과 양자역학에 대해 간단히 소개한 다음 계산불가능성을 특징으로 하는 인간 정신 과정을 신경계와 양자역학을 이용해 설명해보려는 시안을 제시한다. 특히 '객관적 오그라듦(Objective Reduction·OR)'이 중요한데 바로 이 OR 과정을 통해 양자역학적 확률들이 구체적인 신경전달 물질로 확정되지 않나 하는 생각인 것 같다.

물리학에 문외한인 서평자 본인으로서는 펜로즈가 아무리 쉽게 설명해주어도 잘 알아듣지 못하는 부분이 꽤 있었다. 특히 다음과 같은 질문이 떠나질 않았다:

1. 서로 다른 속도로 움직이는 두 관측자에 대한 각각의 동시성 공간 평면은 빛원뿔에서 기하학적으로 어떻게 표현되나? 그리고 관측자의 속도에 대해 정의되는 동시성은 어떻게 정식화되나?

2. 상태벡터와 밀도행렬의 관계는?
- 계의 전체 상태를 이루는 중첩상태의 구성성분인 어떤 부분 상태에 대한 정보가 부족한 경우, 상태벡터 U를 C로 붕괴(Reduction)시키는 과정 R을 표현하는 최선의 방법이 바로 밀도행렬인가? 그리고 그러한 경우의 밀도행렬은 알고있는 부분적인 상태벡터들을 중첩시켜 나타낸 상태벡터를 제곱해서 구하는 것인가? 상태벡터로부터 밀도행렬 구해내는 방법과 그 의미는? (p109. 그림 2.13 )

3. 중첩상태의 시공간들의 차이가 임계치(= 대략 플랑크 길이)에 이르면 자연이 어느 한 상태를 선택한다. 즉, 두 중력장 차이가 커져서 그 두 중력장이 명확하게 구별될 때가 바로 자연이 어느 한 상태를 선택하는 사건이 일어나는 때이다. 두 중력장이 서로 멀어지는 데 걸리는 시간척도 구할 수 있다. T = h / E , 이러한 시간척도 공식의 도출과정은? 이 공식과 ( 질량 에너지 , 중력장 ) 사이의 설명과 그 의미는? ( p116. 그림 2.19 , p118 ~ p119. 그림 2.21 )


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