하이퍼 카미오칸데 건설 계획

일전에 T2K 실험 이야기[1]도 했지만, 슈퍼 카미오칸데뉴트리노 진동 등의 혁혁한 공을 올리고 있는 거에 탄력을 받은건지, 이거 업그레이드 버전을 또 계획하고 있다는 기사[2]가 떴다. 이름하여 하이퍼 카미오칸데!!

근데 얘네들 작명센스는 별로인 듯-_- 카미오칸데 → 슈퍼 카미오칸데 → 하이퍼 카미오칸데 다음에는 이제 붙일 이름도 없을 것 같다. 울트라 카미오칸데?ㅋㅋㅋㅋ

검색해보니, 하이퍼 카미오칸데 건설 부지로 한국을 검토한 적이 작년에 있었는 듯 하다.[3] 아무래도 분위기상 불발로 끝났을 것 같다. 여고생-_-으로 밀어부칠 껄 그랬나???[4] ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

캐나다 온타리오에서 뉴트리노 이중 베타붕괴 관측실험장비인 SNO+도 건설중이라고 들었는데[5], 대형 뉴트리노 검출장비 경쟁이 국제적으로 있는 듯 하다.

검색해보니 ILC는 일본이 안 될 줄 알았는데, 아무래도 일본으로 확정된 듯한 분위기다. 위키피디아를 보니 2007-8 금융위기의 여파로 영미권에서 가속기 예산이 꽤 삭감된 듯. 이거 선형 충돌기, 뉴트리노 검출기 등등 초대형 물리실험은 일본이 다 하는 건가-_- 일본이 초 물리학 강국이 될 것 같다. 중국도 뭔가 기초과학에 대해 대륙의 스케일적 야심[6]이 있는 듯 하고, 사이에 낀 한국만 손가락 빨고 있는 분위기-_-다. ㅋ

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[1] 내 백과사전 T2K 실험 2011년 7월 7일
[2] 연합뉴스 “노벨상 또 수상?”…日정부, 차세대 소립자 관측시설 건설 검토 2018/08/24 10:08
[3] 헬로디디 ‘하이퍼카미오칸데’ 한국에 건설되나? 2017.07.24
[4] 내 백과사전 세후리에 ILC를! -유치를 위해서는 여고생으로 가자! 2013년 4월 21일
[5] Erica Caden for the SNO+ Collaboration, “Status of the SNO+ Experiment”, arXiv:1711.11094 [physics.ins-det]
[6] 내 백과사전 중국의 대형 전자-양전자 충돌기 건설에 대한 양전닝의 반대 2016년 9월 18일

끈이론 박사학위 이후 가능한 경력 중의 하나 : Ninja Sex Party

코메디 컨셉의 2인조 밴드라 하면 ‘노라조‘가 생각나는데, 실물 앨범도 두 개 산 적이 있다. ㅎㅎ

Ninja Sex Party라는 코메디 컨셉의 2인조 밴드가 있는데, 그들의 인터뷰[1]에 따르면 Dan AvidanUpright Citizens Brigade Theatre에서 개설하는 코메디 클래스를 Brian Wecht라는 친구가 수강하다가 의기투합을 한 듯 하다. 위키피디아에 따르면 Brian은 하바드와 MIT의 이론물리학 센터에서 포닥과정으로 끈이론을 연구하다가 밴드를 차린 모양이다. ㅎ

arXiv를 검색해보니 가장 마지막으로 나온 논문[2]이 2015년인 듯 하다. 위키피디아에 따르면 2015년에 포닥을 그만두었다고 하니, 마지막 논문을 마무리하고 나온 듯. 구글 스칼라 검색[3]에 따르면 나름 인용수가 높은 듯 한데, 나름 개인사정이 있을 듯 하다. John Urschel[4]처럼 연구와 병행하지는 않는 듯 하다.

코미디 컨셉이지만 인터뷰[1]에 있는 음악 Wish You Were Here[5]는 나름 진지한 음악이었다. 헐. 음악 괜찮은 듯. 노라조도 앨범에 개그 컨셉 음악과 진지한 음악이 섞여 있는게 비슷하다. ㅋ 멜론과 네이버 뮤직에 검색해보면 음악이 나오는 걸 보니 국내에서 합법적으로 구매가 가능할 듯 싶다.

피터 드러커 선생이 인생 2모작을 준비하라고[6] 했긴 하지만, 이건 쉽지 않은 길인 듯. ㅎㅎㅎ 응원하는 차원에서 앨범 하나 구매해 볼까 싶다. ㅎ

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2018.9.10
검색해보니 Wish You Were Here는 이 사람들의 원곡이 아니라 원래 핑크 플로이드의 유명한 곡인 듯.

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2018.9.11
지인의 제보에 의하면 2016년 논문[7]도 있다.

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[1] RIFF Magazine INTERVIEW: Ninja Sex Party drops string theory for boner rock August 29, 2018, 5:30 am
[2] James McGrane, Sanjaye Ramgoolam, Brian Wecht, “Chiral Ring Generating Functions & Branches of Moduli Space”, arXiv:1507.08488 [hep-th]
[3] Brian Wecht (google scholar)
[4] 내 백과사전 미식축구 선수가 수학 논문을 쓰다 2015년 3월 22일
[5] Wish You Were Here – Ninja Sex Party (youtube 5분 18초)
[6] 내 백과사전 피터 드러커의 다차원적인 삶 2013년 7월 11일
[7] Michele Del Zotto, Jonathan J. Heckman, Piyush Kumar, Arada Malekian, Brian Wecht, “Kinetic Mixing at Strong Coupling”, arXiv:1608.06635 [hep-ph]

[서평] 생명, 경계에 서다 – 양자생물학의 시대가 온다

생명, 경계에 서다 – 양자생물학의 시대가 온다
짐 알칼릴리, 존조 맥패든 (지은이), 김정은 (옮긴이) | 글항아리사이언스 | 2017-11-24 | 원제 Life On The Edge (2014년)

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처음 책 제목을 봤을 때, 유사과학인 줄 알았다-_- 원제가 Life On The Edge인데, 어디선가 들어본 이름이다 싶어서 찾아보니, 일전에 본 2014 이코노미스트지 추천서[1]가 아닌가! 이코노미스트지 추천이 아니었으면 절대 안 읽었을 거다. ㅋㅋㅋ

이 책은 비교적 신생학문인 양자생물학을 개괄적으로 소개하는 책인데, 양자생물학은 양자역학을 기반으로 생물의 분자적 현상을 설명하는 분야같다. 책 내용은 생물학에서 잘 설명되지 않는 다양한 수수께끼를 양자역학을 토대로 설명을 시도하는 연구에 초점이 있다. 대단히 흥미진진한 내용으로 되어있어, 양쪽 분야에 관심이 있다면 상당히 볼만할 것이다.

다만 책의 맨 뒤쪽은 인간의 의식 존재와 최초의 생명 탄생을 양자역학과 관련하여 설명을 시도하고 있는데, 좀 오버하는 느낌이 없지 않고, 지나치게 최근의 결과라 향후 변경의 여지가 크다. 사실 이 뒷부분은 매우 대충 읽었다-_-

3장까지는 과학사와 양자역학의 배경지식을 짧게 짚고 있어서 대부분 다른 대중서에서 볼 수 있는 내용이고, 본격적인 내용은 4장부터 엽록소에서 양자적 현상으로 문제를 해결하는 내용[2], 5장은 향을 감지하는 원리, 6장은 생물이 지자기를 감지하는 원리, 7장은 유전자 복제 과정, 8장은 인간의 의식, 9장은 최초의 생명과 관련하여 양자역학적 설명으로 문제를 해결하는 이야기가 실려 있다.

p60에 프랜시스 크릭 선생이 블레츨리 파크에서 암호를 해독했다는 언급이 한 줄 나오는데, 본인이 알기로는 크릭 선생은 블레칠리 파크에서 일한 적이 없다. 크릭 선생은 당시 물리학자로서 기뢰 등의 전쟁 무기와 관련하여 연구한 걸로 알고 있다.[3]

p88부터 티라노사우르스의 콜라겐을 추출하는 이야기가 실려 있는데, 일전에 본 닉 레인 선생의 책[4]에 관련 이야기[5]가 있다. 닉 레인 선생도 최초 생명의 탄생시 발생했던 생화학적 프로세스를 제안하는 [6]을 썼는데, 이것도 흥미로우니 함 보시길 권한다. ㅋ

뭐 여하간 과학 대중서를 즐겨 읽는다면 꽤 재미있을테니, 일독을 권한다. 어쨌건 나는 재밌게 읽었음. ㅋ

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[1] 내 백과사전 2014 이코노미스트지 선정 올해의 책 2014년 12월 7일
[2] 내 백과사전 엽록체 안의 양자컴퓨터 2018년 8월 3일
[3] 프랜시스 크릭 – 유전 부호의 발견자 매트 리들리 (지은이), 김명남 (옮긴이) | 을유문화사 | 2011-06-20 | 원제 Francis Crick (2006년)
[4] 내 백과사전 [서평] 생명의 도약 : 진화의 10대 발명 2011년 7월 1일
[5] 내 백과사전 티라노사우르스와 유전적으로 가장 가까운 현생 동물 2011년 6월 29일
[6] 바이털 퀘스천 – 생명은 어떻게 탄생했는가 닉 레인 (지은이), 김정은 (옮긴이) | 까치 | 2016-07-05 | 원제 The Vital Question (2015년)

엽록체 안의 양자컴퓨터

생명, 경계에 서다 – 양자생물학의 시대가 온다
짐 알칼릴리, 존조 맥패든 (지은이), 김정은 (옮긴이) | 글항아리사이언스 | 2017-11-24 | 원제 Life On The Edge (2014년)

p167-173


지구상에서 두 번째로(DNA 다음으로) 중요한 분자라고 할 수 있는 엽록소는 더 자세히 들여다볼 가치가 있다(그림 4.5). 엽록소는 주로 탄소(회색 구)와 질소(N) 원자로 이루어진 오각형이 중심에 있는 마그네슘 원자(M)를 둘러싸고 있으며, 탄소, 산소(O), 수소(흰색) 원자로 이루어진 꼬리가 달려 있는 2차원 구조다. 마그네슘 원자에서는 최외각 전자가 원자의 나머지 부분과 느슨하게 연결되어 있다. 그래서 태양에너지의 광자를 흡수하면 전자가 마그네슘을 둘러싸고 있는 탄소로 빠져나올 수 있고, 마그네슘 원자에는 양전하를 띠는 구멍이 생긴다. 정공hole 또는 양공이라 불리는 이 구멍은 매우 추상적인 방식으로 생각될 수 있는데, 양전하로 하전된 구멍 자체를 하나의 ‘물체thing’로 보는 것이다. 이 개념에서는 마그네슘 원자의 나머지 부분은 중성으로 남겨두고, 광자의 흡수를 통해서 탈출한 전자와 그 자리에 남아 있는 양전하를 띠는 구멍으로 구성되는 계를 창조한다. 엑시톤(그림 4.6을 보라)이라 불리는 이 이중계는 음극과 양극으로 이루어진 작은 전지라고 생각할 수 있으며, 이 전지에는 나중에 사용할 에너지를 저장할 수 있다.

엑시톤은 불안정하다. 전자와 정공은 정전기적 인력을 느끼고 서로 끌어당긴다. 전자와 정공이 다시 결합하면, 원래 광자에 있던 태양에너지는 열로 손실된다. 따라서 식물이 포획한 태양에너지를 이용하고자 한다면, 엑시톤을 반응 중심이라고 알려진 분자 제조 시설로 잽싸게 옮겨야 한다. 반응 중심에서는 전하 분리라는 과정이 일어난다. 간단히 말해서, 고에너지 상태의 전자를 원자에서 완전히 분리해 이웃한 분자에 전달하는 과정인 전하 분리는 앞 장에서 관찰했던 효소의 작용과 무척 비슷하다. 이 과정을 통해서 엑시톤보다 더 안정된 (NADPH라고 불리는) 화학 전지가 만들어지고, 이 전지는 광합성의 모든 주요 화학반응을 일으키는 데 이용된다.

그러나 반응 중심은 분자 규모에서 볼 때 들뜬 엽록소 분자와 꽤 멀리(나노미터 거리) 떨어져 있다. 따라서 에너지가 반응 중심에 닿기 위해서는 엽록소의 숲에 있는 한 안테나 분자에서 다른 안테나 분자로 전달되어야만 한다. 이런 작용은 엽록소가 빽빽하게 들어차 있는 덕분에 일어날 수 있다. 광자를 흡수한 분자와 이웃한 분자는 맨 처음 들뜬 전자의 에너지를 효과적으로 이어받아 들뜬 상태가 될 수 있고, 이 에너지를 다시 자신의 마그네슘 원자의 전자에 전달한다.

문제는 어떤 경로를 통해서 에너지를 전달해야 하느냐에 관한 것이다. 만약 잘못된 방향으로 향하면, 엽록소의 숲을 아무렇게나 돌아다니다가 결국에는 반응 중심에 에너지를 전달하지 못하고 그냥 잃게 될 것이다. 어떤 방향을 향해야 할까? 엑시톤이 소멸되기 전에 길을 찾으려면 시간이 별로 없다.

최근까지도 한 엽록소 분자에서 다른 엽록소 분자로의 에너지 도약은 무계획적으로 일어나는 현상이라고 여겨졌다. 본질적으로, 무작위 걸음이라고 알려진 탐색 전략을 최후의 수단으로 적용했다는 것이다. 무작위 걸음은 때로 ‘주정뱅이 걸음drunken walk’이라고도 불리는데, 술에 취한 사람은 술집을 나와서 이리저리 헤매다가 결국에는 집을 찾아오기 때문이다. 그러나 무작위 걸음은 어딘가를 가는 수단으로는 별로 효과적이지 않다. 만약 집이 아주 멀다면, 그 취객은 마을 반대편에 있는 덤불숲에서 아침을 맞게 될지도 모른다. 무작위 걸음을 하는 대상이 시작점으로부터 이동하는 거리는 걸린 시간의 제곱근에 비례하는 경향이 있다. 술에 취한 사람이 1분 동안 1미터를 전진한다면, 4분 뒤에는 2미터, 9분 뒤에는 3미터를 나아간다는 것이다. 진행 속도가 이렇게 더디므로, 동물과 미생물이 먹이나 사냥감을 찾을 때 무작위 걸음을 하는 일은 당연히 드물다. 무작위 걸음은 다른 선택권이 없을 때 최후의 수단으로 사용하는 전략일 뿐이다. 개미 한 마리를 낯선 곳에 내려놓으면, 개미는 냄새를 맡자마자 무작위로 돌아다니지 않고 냄새를 따라갈 것이다.

후각도 없고 다른 길 찾기 능력도 없는 엑시톤 에너지는 주정뱅이의 전략을 따라 엽록체의 숲을 나아갈 것이라고 여겨졌다. 그러나 이런 추측은 잘 납득되지 않았는데, 광합성의 첫 단계인 이 과정은 대단히 효율적이라고 알려져 있었기 때문이다. 사실 엽록소의 안테나 분자에서 포획한 광자 에너지가 반응 중심으로 전달되는 과정은 알려진 모든 자연적 반응과 인위적 반응에서 가장 높은 효율성을 자랑한다. 효율성이 무려 100퍼센트에 근접한다. 최적의 조건 하에서는 엽록소 분자가 흡수한 에너지가 거의 다 반응 중심에 도달한다는 것이다. 만약 정처 없이 헤매는 경로를 따라 이동한다면, 거의 모든 에너지가 중간에 사라져야 마땅하다. 어떻게 광합성 에너지는 주정뱅이나 개미나 가장 효율적인 에너지 기술보다도 목적지를 훨씬 잘 찾아갈 수 있을까? 이 문제는 생물학에서 가장 난해한 수수께끼 중 하나였다.

양자 맥놀이

MIT 모임의 회원들이 웃어넘긴 기사의 도화선이 된 연구 논문3의 책임 저자는 귀화 미국인인 그레이엄 플레밍이었다. 1949년에 잉글랜드 북부의 배로에서 태어난 플레밍은 현재 캘리포니아 버클리 대학에서 한 연구팀을 이끌고 있다. 양자역학 분야에서 세계 최고의 연구팀 중 하나로 인정받고 있는 그의 팀은 “2차원 푸리에 변환 전자 분광학two-dimensional Fourier transform electronic spectroscopy”(2D—FTES)이라는 인상적인 이름의 막강한 기술을 활용한다. 2D-FTES는 가장 미세한 분자계에 지속 시간이 짧은 레이저 펄스를 집중시킴으로써 그 분자계의 내부 구조와 역학을 조사할 수 있다. 이들은 식물이 아니라 주로 페나-매슈스-올슨(FMO) 단백질이라는 광합성 복합체를 이용해서 연구를 했다. 이 단백질은 녹색황세균이라는 광합성 미생물에서 만들어지는데, 이 세균은 흑해와 같은 황화물이 풍부한 깊은 바다에서 발견된다. 연구자들은 광합성 복합체에 세 개의 레이저 펄스를 연속적으로 쏘는 방식으로 엽록소 시료를 조사했다. 레이저 펄스가 매우 빠르고 정확한 시간 동안 지속되는 에너지를 방출하면, 시료에서는 이 에너지를 감지한 감지기가 빛 신호를 만든다.

이 논문의 주저자인 그레그 엥겔은 밤을 꼬박 새워서 50〜600펨토초 길이의 신호가 만들어내는 자료들을 이어 붙이고 그 결과를 그래프로 만들었다. 그가 발견한 것은 최소 600펨토초 동안 진동하면서 오르내리는 신호였다(그림 4.7). 이 진동은 이중 슬릿 실험 에서 밝은 부분과 어두운 부분이 번갈아 나타나는 간섭무늬를 닮았다. 또는 악기를 조율할 때 들을 수 있는 소리의 맥놀이와도 비슷했다. 이런 ‘양자 맥놀이’는 엑시톤이 엽록소라는 미로에서 하나의 길을 따라서만 나아가는 것이 아니라 여러 개의 경로를 동시에 나아간다는 것을 보여준다(그림4.8). 이와 같은 여러 갈래의 길은 거의 조율된 기타에서 나는 진동음과 조금 비슷한 작용을 한다. 길이가 거의 같으면 맥놀이를 만드는 것이다.


그런데 이런 양자 결맞음은 대단히 섬세해서 유지시키기가 극히 어렵다는 점을 기억하자. 결어긋남을 막기 위해 영웅적인 노력을 기울이고 있는 유수의 MIT 양자컴퓨터 연구자들보다 미생물과 식물이 더 뛰어나다는 것이 가당키나 한 일인가? 플레밍의 논문에서 내놓은 주장은 참으로 대담했다. 세스 로이드의 말처럼, 이 “수상한 양자 속임수”는 이 MIT 학자 모임의 화를 돋웠다. 버클리 연구진은 FMO 복합체가 반응 중심에 이르는 가장 빠른 경로를 찾는 양자컴퓨터처럼 작용한다고 제안하고 있었다. 이런 최적화 문제는 다수의 목적지를 경유하는 여행 경로와 연관된 유명한 수학 문제인 외판원 순회 문제에 해당되며, 대단히 강력한 컴퓨터로만 해결이 가능하다.

 


3 G. S. Engel, T. R. Calhoun, E. L. Read, T-K. Ahn, T. Mančal, Y-C. Cheng, R. E. Blankenship and G. R. Fleming, ‘Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems’, Nature, vol. 446 (2007), pp. 782-6 doi: https://doi.org/10.1038/nature05678

아니 이게 무슨 소리요?? 물리학자, 생물학자 양반들???? 혼란하다 혼란해-_-

수학에서 길을 잃다(Lost in Math)

Peter Woit 선생의 블로그[1]에서 ‘Lost in Math'[2]라는 신간 소개를 하는 걸 며칠 전에 봤는데, 이 책이 Mathematical Investor 블로그[3]에서도 또 소개가 되고 있길래, 나도 포스팅하지 않을 수 없구만. ㅋ

책 내용 자체는 아무래도 일전에 Gian Francesco Giudice 선생의 그 이야기[4]와 궤를 같이 하는 것 같다. 즉, empirical evidence 보다는 mathematical beauty에 더 치중하는 이론 물리학에 대한 문제제기 같아 보인다. 저자 Sabine Hossenfelder은 위키피디아에 따르면 독일 사람인 듯 한데, 나름 인지도가 있는 듯 하다.

math investor 블로그[3]에서는 현재 경제학 분야도 실증적 접근 보다는 지나치게 수학적 모델링의 우아함을 추구한 나머지 수학에서 길을 잃은게 아닌가 하는 이야기를 하는 듯 하다. 그 예로 CAPM 이야기를 하는데, 사실 본인은 CAPM을 정확히 이해를 못해서-_- 잘 모르겠구만. 예전에 좀 찾아보다가 귀찮아서 접었음-_- 좀 공부해 둘 껄… ㅋ 이 비슷한 이야기를 몇 번[5,6] 들은 적이 있긴 하다.

여하간 이 책의 역서가 나오면 잽싸게 구입할 의사가 있는데, 나오려나 모르겠다. ㅋㅋ

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[1] Lost in Math (math.columbia.edu)
[2] Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray (amazon.com)
[3] Are economics and finance “lost in math”? (mathinvestor.org)
[4] 내 백과사전 Gian Francesco Giudice의 기고글 : 이론 물리학의 위기? 2017년 11월 3일
[5] 내 백과사전 경제학자의 공허한 수학 2014년 9월 27일
[6] 내 백과사전 경제학자의 수학공부 2012년 5월 1일

하드론을 이용한 암 치료법

프랑스 국립과학 연구센터에서 발간하는 소식지인 CNRS 뉴스의 기사[1]에 하드론 치료법에 대한 기사가 있어 포스팅해봄.

입자 가속기로 가속된 입자가 물질을 통과할 때, 특정 깊이에서 대부분의 에너지를 방출한 후, 급격히 운동 에너지를 잃는 현상이 있다고 한다. 이런 현상을 Bragg peak라고 부르는 모양인데, 이 원리를 이용하면 인체에 가속된 입자를 쏘아서 특정 부위의 세포만 정밀 공격하는 것이 가능하다고 한다.

암은 단일 질병이 아니라 워낙 다양한 종류가 존재하고, 각 케이스마다 처리법이 천차만별인 듯 하다. 이론적인 관점에서 The Hallmarks of Cancer와 같이 암을 정형화하고, 통일된 이론으로 설명하려는 노력도 없지는 않으나, 아직까지 크게 성공적이지는 않은 듯[2] 하다.

다양한 암들 중에서 화학요법이 잘 통하지 않으면서 동시에 수술로도 절제하기 매우 까다로운 부위에 있을 경우, 대단히 처리하기 어려운 상황이 되는 모양인데, 이 경우 이런 하드론을 이용한 치료법을 시도하는 듯 하다. X선 등을 이용한 방사선 요법은 투과율이 높아서 다른 세포의 파괴도 많이 일어나는 모양인데, Bragg peak 때문에 다른 장기의 피해를 최소화할 수 있다.

위키피디아에는 Particle therapy라는 용어로 등록되어 있고, 국내에서는 ‘양성자 치료’, ‘중입자 치료’라는 용어로 알려져 있다. 간단한 원리로 몇몇 홈페이지[3,4]를 참고하면 좋다. 국내에서도 세브란스 병원이 무려 3000억(!)을 투자하고 있다[5]고 하니, 어쩌면 국내에서도 치료가 가능할 수도 있다.

양성자를 가속시켜 쏘는 방법과 탄소핵을 가속하여 쏘는 방법이 있는 듯 하다. 탄소는 양성자보다 무거워서 높은 타격효과를 노리는 것 같다. 양성자를 쏘면 ‘양성자 치료’이고, 탄소원자를 쏘면 ‘중입자 치료’라 부르는 듯 하다. 그런데 CNRS 기사[1]를 보니 높은 원자량은 세포와 충돌하여 낮은 원자량의 원소로 분해되는데, 이 경우 인체에 어떤 영향을 줄 것인지 아직까지 신기술이라 그런지 거의 연구된 바가 없는 것 같다. 그러나 궁지에 몰린 환자라면 그런 걸 따질 때가 아닐 듯 하다. 특정 암의 경우 3년 생존율이 74%에 달한다는 주장[6]도 있다. 이 치료를 받을 정도면 화학요법이나 여러 치료법을 이미 시도하여 실패한 환자일 가능성이 높은데, 물론 다른 치료법들과 벙행했을 것이므로 단독치료법의 유효성이라 생각하기 어렵지만, 여하간 나름 뛰어난 치료법이라 생각한다.

뭐 입자가속기가 싼 물건은 아니다보니, 의학자들이 이런 종류의 연구를 한 번 하기도 쉽지 않은 듯 한데, 기사[1]에서는 척박한 프랑스 연구환경에 대한 개탄(?)도 조금 나온다. 프랑스에서 전문적으로 이런 하드론 치료법을 연구하기 위해 CYCLHAD라는 기관이 새로 개설된 모양이다.

입자가속기를 사용해야 하므로 치료비가 어마무지막지한 모양인데, 아마 나와는 무관한 이야기가 될 듯-_- CAR-T도 치료비가 어마어마 하다[7]고 하던데, 그것보다 더 많이 나오려나? ㅋ

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[1] CNRS news Hadron Therapy Ready for Takeoff 07.05.2018
[2] 내 백과사전 Robert A. Weinberg의 기고글 : 우리는 암과의 전쟁에서 이기고 있나? 2015년 3월 25일
[3] 양성자치료 원리 (국립 암센터)
[4] 중입자 치료란? (한국 원자력 의학원)
[5] 조선일보 세브란스, ‘중입자 치료기’ 국내 최초 도입…암 환자 일본 원정 치료 사라질 듯 2018.03.29 17:47
[6] 후생신보 간암 양성자 치료, 3년 생존률 74% 달해 2018/06/29 [16:39]
[7] 내 백과사전 CAR-T의 FDA 허가 2017년 7월 15일

“놀랍도록 간단한(remarkably simple)” 공식

symmetry 매거진 기사[1]를 봤는데, 스탠포드 선형가속기 센터 소속의 Lance Dixon 선생의 인터뷰 영상[2]을 소개하고 있다.

영상[2]을 대충보니, 입자가속기에서 충돌현상이 일어날 때 입자들이 사방으로 방출되는데, 생성된 입자들의 방출되는 방향과 각도에 따른 관계식 같은 게 있는 모양이다. 이런걸 Energy-Energy Correlation이라고 부르는 모양인데, Lance Dixon 등이 쓴 논문[3]에는 이 관계식이 “놀랍도록 간단한(remarkably simple)” 공식이라고 언급하고 있다니, 얼마나 간단한 공식인지 함 봅시다. ㅋ

이 개그를 하려고 이 글을 써봤음. ㅋㅋㅋㅋㅋ 영혼을 파괴하는 연습문제[4] 수준이구만-_-

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[1] symmetry magazine We’re going to need a bigger blackboard 06/06/18
[2] Theorists love giant formulas (even more than coffee) (youtube 3분 17초)
[3] Lance J. Dixon, Ming-xing Luo, Vladyslav Shtabovenko, Tong-Zhi Yang, Hua Xing Zhu, “The Energy-Energy Correlation at Next-to-Leading Order in QCD, Analytically”, arXiv:1801.03219 [hep-ph]
[4] 내 백과사전 영혼을 파괴하는 연습문제 2012년 3월 20일

[서평] 보이는 세상은 실재가 아니다 – 카를로 로벨리의 존재론적 물리학 여행

보이는 세상은 실재가 아니다 – 카를로 로벨리의 존재론적 물리학 여행
카를로 로벨리(저자) | 김정훈(역자) | 이중원(감수) | 쌤앤파커스 | 2018-04-09 | 원제 La realta non e come ci appare (2014년)

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일전에 Lisa Randall 선생이 카를로 로벨리 선생의 이 책을 열라게 혹평했다는 이야기[1]를 했는데, 이 책이 설마 역서로 나올 줄은 몰랐다. ㅎㅎㅎ 혹시 전자책으로 나올까 싶어서 두 달 정도 기다려봤는데, 안 나오길래 하는 수 없이 종이책으로 구입하였다. ㅋ

원제는 La realtà non è come ci appare인데, 역자가 원저와 영문 번역서인 Reality is Not What It Seems를 참고했다고 한다. 책의 맨 뒤에 있는 참고서적 목록에, 한국어 번역판이 있는 것들은 번역판 제목도 같이 붙어 있다. 나름 역자의 품이 꽤 들어간 듯하여 추가점을 주고 싶다. ㅎㅎㅎ

일전[1]에도 이야기했지만, 상대성이론과 양자역학을 통일하는 수학적 프레임워크를 시도하는 몇 가지 방법론이 있는데, 현재 이론물리학계의 대세는 끈이론이라고 알고 있다. 로벨리 선생은 고리 양자 중력파(?)이므로, 이론물리학계의 대세인 끈이론파(?)와는 조금 거리가 있는 이론적 스탠스를 가진 사람이다. 끈이론에 관한 대중적 저서는 꽤 있는데 비해, 고리 양자 중력을 소개하는 대중서는 상대적으로 적다. 고리 양자 중력을 소개하는 대중서 중에 리 스몰린 선생이 쓴 ‘양자 중력의 세 가지 길‘[2]을 읽은 적이 있는데, 내용이 하나도 생각이 안 난다-_- 물론 이 책[2]은 뒤쪽 참고서적 목록에도 있다.

책의 앞부분 절반 정도는 물리학사에 대한 내용으로, 물리학사에 대해 웬만큼 관심이 있는 사람이면 이미 거진 알고 있는 내용일 듯 하다. 고리 양자 중력이야기는 p199의 네 번째 강의부터 슬슬 발동이 걸리는데, 아무래도 현재까지 LHC에서 초대칭 입자가 발견되지 않았으므로, 끈이론파 사람들이 느끼는 곤혹스러움[3]을 약올리는(?) 듯한 내용도 살짝(p211) 나온다. ㅋㅋㅋㅋ 물론 고리양자 중력이론에는 초대칭 입자가 필요없다. 일전에 arXiv의 기괴한 논문들 이야기[4]에서 나온 끈이론가와의 대화[5]가 연상되는 대목이다. ㅎㅎ

Randall 선생이 언급[1]한 10120 이야기는 p229에 등장한다. 뭐 앞부분에서 면적이야기를 쭉 했으니 면적비라고 해석하는 것이 정당할 듯. Randall 선생이 좀 너무한 감이 있다. ㅋ

p230에 아르키메데스의 모래알 계산 이야기가 나오는데, 일전[6]에도 이야기 했지만 아르키메데스의 생각이 왜 위대한지 확실히 느낄 수 있다.

p232

양자중력은 모래알 계산의 탐구를 이어가는 많은 길 가운데 하나입니다. 우리는 우주를 이루고 있는 공간의 알갱이를 세고 있습니다. 광대한 우주이지만, 유한합니다.

오직 우리의 무지만이 무한할 뿐입니다.

인상적인 이 부분은 장자의 양생주편[7]이 생각나는 대목이 아닐 수 없다. 근데 이 이후로 책의 가장 뒷부분에 정보 이론 이야기는 왜 한 건지, 저자의 의도를 잘 모르겠다.

여하간 꼴랑 이 책을 읽고 고리 양자 중력을 눈곱만큼이라도 이해했다고는 절대 생각하지는 않지만, 한 가지 알게 된 게 있다면 로벨리 선생이 글을 잘 쓴다는 건 확실히 알겠다. ㅋ 단테와 세익스피어, 물리학사를 넘나드는 글솜씨에는 혀를 내두를 지경이다. 일전에 해커뉴스[8]에서 로벨리 선생이 철학에 대해 이야기한 글[9]이 화제가 된 적이 있는데, 뭐 자세히 읽어 보지는 않았지만-_- 뭔가 문과스러운 지식이 많은 물리학자인 듯 하다. ㅋ

일반 대중을 대상으로 전문지식을 전달하려는 모든 책은, 지루하지만 엄밀한 설명재미있지만 부정확한 설명 사이의 적절한 조화를 취할 필요가 있다. 그런 의미에서 괜찮게 조화를 이룬 책이라 본다. 물론 재미있으면서도 엄밀한 설명을 성취한다면 최고의 책이 되겠지만, 그런 거 없다-_- 제대로 된 공부는 언제나 고생을 해야 하는 법이다. ㅋ

저자의 다른 대중서 중에 번역된 것으로 ‘모든 순간의 물리학‘[10]이 있는데, 본인은 읽지 않았다. 이 책은 ‘모든 순간의 물리학’보다 출간시점은 늦지만 먼저 쓰여진 책이라고 한다.

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[1] 내 백과사전 Lisa Randall이 Carlo Rovelli의 대중물리학 책을 혹평하다 2017년 3월 9일
[2] 리 스몰린 저/김낙우 역, “양자 중력의 세 가지 길“, 사이언스북스, 2007
[3] 내 백과사전 Gian Francesco Giudice의 기고글 : 이론 물리학의 위기? 2017년 11월 3일
[4] 내 백과사전 arXiv의 기괴한 논문들 2017년 7월 16일
[5] Carlo Rovelli, “A dialog on quantum gravity”, arXiv:hep-th/0310077
[6] http://zariski.egloos.com/2068347
[7] 내 백과사전 장자 양생주편 중에서 2016년 1월 19일
[8] Physics Needs Philosophy. Philosophy Needs Physics (hacker news)
[9] ROVELLI, Carlo (2018) Physics Needs Philosophy. Philosophy Needs Physics. Foundations of Physics, 48. pp. 481-491. ISSN 0015-9018, DOI:10.1007/s10701-018-0167-y
[10] 카를로 로벨리 저/김현주 역, “모든 순간의 물리학“, 쌤앤파커스, 2016

게임 개발자가 된 물리학자

딘 다카하시 저/허준석 역, “마이크로소프트의 도전 : X박스와 게임의 미래“, 푸른미디어, 2003

p58-61

그의 고등학교 성적은 여전히 좋지 못하여 졸업 평점은 2.3에 머물렀다. 블랙클리는 집에서 숙제보다는 전자 서적을 뒤적거리곤 했다. 라디오쌕2)이 그가 즐겨 찾는 상점이었고 항상 뭔가를 만들어냈다. 하지만, 물리 선생인 빌 클레이뵈커는 블랙클리의 호감을 샀다. 선생은 그에게 물리학의 재미를 가르쳐 주었다. 선생은 학생들의 관심을 끌기 위해서 실험하는 도중에 폭발을 일으켰는데, 그때마다 뭔가 가르칠 것을 말해 주었다. 그는 블랙클리의 우상이었다. 둘은 친구로서 가까워지기도 하여 저녁 식사를 함께 할 정도의 사이가 되었다. 블랙클리는 클레이뵈커 선생을 인생의 영웅이라고 여겼다.

대학에 들어갈 시기가 다가오자, 그는 고향을 떠나고 싶었다. 보스턴 근처의 터프츠 대학에 지원해 입학 허가를 받았다. 하지만, 그는 ‘생존의 기술’을 익히지 못한 채 대학에 입학했다. 그는 금새 수업에 싫증을 느꼈고, 4인조 재즈 밴드를 조직하여 보스턴 근처의 호텔에서 공연했다. 2학년 때에는 라디오 광고를 제작하는 스튜디오를 개업하기도 했다. 학교에서 2년을 보냈지만 학점은 전혀 따지 않았다. 그의 부모들은 집에서 가까운 학교로 옮길 의향이 있는지 물었다. 그는 과학교습으로 생활비를 조달했다. 재즈 연주는 생활의 활력소가 되었다. 재즈를 통해 대중 앞에 나설 때 느꼈던 공포를 극복하게 되었다. 그는 자마이카 출신의 밴드 동료가 뒷좌석에서 마리화나를 피워대는 동안 심야의 보스턴 거리를 질주하던 추억을 소중하게 간직하고 있다.

그는 여름 방학 동안 뉴멕시코로 낙향해 아버지가 일하는 병원의 연구재단에 취직했다. 여기서 외과의사인 후쿠시마 에이이치의 조수로 일하게 되면서 일이 제대로 풀려 나갔다. 블랙클리는 맡은 일에 몰두했고 『자기공명학회지』에 〈자기 공명 플로우 이미징〉이라는 제목의 논문을 게재하기까지 했다. 여기서 그는 인간의 신체 내부를 보여주는 X-레이를 개량하는 문제를 다루었다. 이러한 경험을 통해 자신감을 얻은 그는 전혀 다른 학생이 되었다. 그는 보스턴의 학교로 귀환했고 의료 물리학 과목들을 수강하여 2년 만에 졸업에 필요한 학점을 모두 채웠다.

“뭔가 딱 걸려든 느낌이었죠 그리고 최선을 다했습니다. 나는 문제아에서 학장의 추천 리스트에 드는 모범생이 되었습니다.”

물리학에 뛰어났던 블랙클리는 원자폭탄 개발에 참여했던 인물의 이름을 따 설립된 시카고 외곽에 위치한 페르미국립가속기 연구소 대학원에 진학했다. 그는 분자 물리학을 공부하면서 다른 것에 관심을 끊었고 음악은 완전히 포기했다. 이 즈음, 그는 취미 삼아 글라이더를 타기도 했고 비행사 면허도 취득했다. 그는 장학금으로 받는 1만 1,000달러 남짓의 낮은 보수에도 불구하고 물리학에만 매달렸다. 그는 가난한 생활을 기꺼이 받아들였다. 콜라를 마시고 싶어도 캔 하나를 마음 편히 사먹을 수 없었다. 이 같은 가난에 대한 기억이 꽤 오랫동안 그를 괴롭혔다.

그의 지도교수가 페르미 연구소 내의 파벌 싸움에 휘말려 곤경에 처하기 전까지 그는 물리학에 매진했다. 이론가이기도 한 그의 지도교수는 고가의 새로운 장비 없이 ‘톱 쿼크‘, 즉 자연을 구성하는 기본 단위의 하나인 아원자 입자를 찾는 방법을 연구하고 있었다. 예산이 이미 집행된 상태였기 때문에, 관료들이 이러한 발견을 반가워할 리 없었다. 그의 지도교수가 이 분쟁 때문에 연구소에서 쫓겨나게 되었다. 이때 블랙클리는 환멸을 느꼈다. 밤새 고민한 끝에, 그는 더 이상 이렇게 치사하고 말이 많은 일에 매달리지 않겠다고 결심했다. 한편, 분자 가속기의 도입도 취소되었다. 1993년, 의회는 블랙클리가 자신의 연구를 완성하기 위해 필요로 했던 110억 달러짜리 초전도 충돌기 건설 계획을 백지화했다. 뭔가 다른 일을 찾아보라는 하늘의 계시라고 생각했다. 그는 분자 물리학을 포기하기로 결심하고 곡예 비행에 사용되는 비행체를 설계하는 일을 맡기로 했다.

하지만 이 일 대신, 그는 인생의 항로를 다시 게임으로 돌렸다. 그는 여자친구와 보스턴으로 돌아오는 길에, 네드 러너가 낸 구인 광고를 보고 룩킹글래스테크놀로지스(Looking Glass Technologies)에 입사했다. 이 회사는 케임브리지에 위치한 컴퓨터 게임 회사였다. 1992년, 블랙클리가 24살이 되던 해였다. 그는 룩킹글래스에서 게임을 보다 사실적으로 보이게 만드는 물리 모델 부분을 책임지게 되었다. 이 일은 그에게 딱 들어맞았다.

100만 장 이상 판매된 최고의 베스트셀러 전투비행 시뮬레이터 〈척예거〉(Chuck Yaeger)를 제작한 네드 러너는 블랙클리가 존경하는 사람이었다. 그는 오랫동안 러너를 붙들고 여러 가지 질문을 던지기도 했다. 러너는 자동차 레이싱 게임을 위한 물리 모델을 구축해 줄 프로그래머가 필요했다. 게임 속의 자동차는 현실의 차와 흡사하게 적절한 탄성, 유체역학 및 충돌의 논리를 갖추어야 했다. 이들을 모사(模寫)하는 것은 결코 간단한 일이 아니었다. 하지만, 물리 법칙들에 밝았던 블랙클리에게 이 일은 간단한 것이었다.

“게임에서 물리학을 구현하는게 얼마나 멋진 일인지를 깨달았죠. 난 구슬들이 떨어지는 모습을 묘사한 데모를 제작했습니다.”

그는 분자 물리학에 그랬던 것만큼 게임의 물리역학에 대해서도 열정적이었다. 이러한 자세는 ‘게임의 고전’을 창조한다는 목표를 지닌 룩킹글래스와 잘 어울렸다. 룩킹글래스의 MIT 출신들에게 게임은 결코 저급한 엔터테인먼트가 아니었던 것이다. 룩킹글래스의 게임은 그저 때려부수는 것을 원하는 철없는 소년을 위한 것이 아니었다. 즉, 그들에게 게임은 예술이었다. 블랙클리는 게임이 영화, 책, 회화와 같은 수준까지 올라설 수 있다는 이들의 믿음에 쉽게 동화되었다.

블랙클리는 다시 한번 하늘의 계시를 받았다고 느꼈다. 그는 자동차 게임(하지만, 이미 게임의 제작이 상당히 진행되어 그의 아이디어가 사용되지는 못했다) 제작에 참여했고, 이후 공상과학 성공작인 〈시스템 쇼크〉의 물리역학을 담당했다. 곧장 그는 자신의 팀을 만들어 〈플라이트 언리미티드〉라는 게임을 제작했다. 게임 제작에는 그의 비행사 면허, 물리학 지식, 글라이더 비행 경험이 총동원되었다. 이 게임에서 블랙클리는 비행체의 무게, 바람의 저항, 강하각(降下角) 및 여러 요소들 게 의해 비행체의 위치가 결정되는 사실적인 비행 역학을 구현했다. 게다가, 그는 연산 능력이 상대적으로 부족했던 당시의 PC로 이 작업을 해냈다. 이 게임은 78만 장 이상 판매되었고, 틈새 시장을 겨냥한 제품으로는 놀라운 판매량을 기록했다. 블랙클리가 이렇게 말했다.

“게임의 비행 방식이 매우 마음에 든다고 비행사들이 말해주었고 난 이 점이 가장 자랑스러웠습니다. 난 게임의 세계에 물리학의 중요성을 퍼뜨리고자 애쓰고 있던 참이었죠.”

 


2) Radio Shack: 텍사스에 본점을 둔 유명한 미국의 무선통신 및 전자부품 판매상점. 자세한 것은 http://www.radioshackcorporation.com 을 참고.

좀 옛날 이야기이긴 하지만, 20대까지의 인생경력 치고는 인상적인 사람이라 함 올려봄. ㅋㅋ