[서평] 블랙홀 전쟁 – 양자 역학과 물리학의 미래를 둘러싼 위대한 과학 논쟁

블랙홀 전쟁 – 양자 역학과 물리학의 미래를 둘러싼 위대한 과학 논쟁
레너드 서스킨드 (지은이), 이종필 (옮긴이) | 사이언스북스 | 2011-08-31 | 원제 The Black Hole War

.


이 책의 핵심적 부분이 블랙홀 정보 패러독스인데, 제일 중요한 이걸 아직도 이해 못했으니 모든게 말짱 황이다-_- 젠장 그래도 자기 만족으로 대충 개소리를 써 본다. 이 글은 그냥 나는 이렇게 이해했다는 기록일 뿐이다. 뭐 어차피 블로그란 자기 만족아닌가? ㅎㅎㅎ

물리학에서 초초초 작은 물체들의 현상을 잘 설명하는 이론이 양자역학이고, 초 큰 물체의 현상을 잘 설명하는게 상대성이론인데, 너무 작은 세계에서는 중력이 너무 약하고, 너무 큰 세계에서는 양자역학적 현상이 거~~~의 일어나지 않으므로, 두 이론은 사실 서로 만날 일이 없다. 근데 나는 잘 모르지만, 이 두 이론이 수학적으로는 잘 안 맞아서 같이 계산하면 망한다-_-고 한다. ㅎㅎ 두 이론을 동시에 고려해야할 순간이 있다면 바로 블랙홀의 내부가 될 것이다.

태양과 같은 불타는 항성이 내재적인 압력으로 중럭에 저항하며 버틸 수 있지만, 버틸 수 있는 시간은 유한하다. 우리 태양은 한 100억년 정도?? 여하간 항성이 수명을 다하고 신성폭발후 남은 물질은 자체의 중력 때문에 쭈그러들게 되는데, 만약 질량이 충분치 않으면 원자간의 척력때문에 수축이 멈추고 백색왜성이 된다. 반면에 남은 질량이 어느정도를 넘어서면 너무 중력이 강력해서 원자바깥쪽의 전자가 원자핵까지 밀려들정도로 압축이 가해져서 별 전체가 통째로 몽땅 중성자가 되는데, 이게 중성자별이다. 근데 태양 질량의 몇 배 이상 될 정도로 크면, 중성자들의 쳑력조차 버티지 못할 정도로 중력이 엄청나게 강력해져서 별이 흑화되는데, 이게 바로 블랙홀이다. 뭐 여기까지는 그냥 상식이다.

이와 같은 일련의 추론이 맞다면 블랙홀은 물질이 중력에 의해 초초초 압축된 균질된 스프 비슷한 뭔가(?)이므로 뭔가 섞여도 역시나 균질적인 스프 비슷한 뭔가(?)일 듯 하다. 근데 호킹 선생이 블랙홀에도 흑체복사가 있다는 추정을 한 모양인데, 이게 양자역학에서 어떤 방식으로 정보 보존법칙에 위배되어 패러독스가 발생한 것 같다. 나도 잘 모르겠다-_-

돌이켜보면 일전에 본 까를로 로벨리 선생의 책[1] 마지막에 정보이론에 대해 설명하던데, 독서 당시에는 초 뜬금없다고 생각했는데-_- 어쩌면 이거랑 관련 있는지 모르겠다.

이 책은 서스킨드 선생이 끈이론을 이용하여 이 ‘블랙홀 패러독스’를 해결하는 과정을, 반쯤은 개인적인 수필스럽게 나머지 반쯤은 끈이론을 소개하는 대중서스럽게 서술하고 있다. 저자는 나름 이해하기 쉽게 설명하려고 노력했지만, 아무리 비유를 써도 비유는 비유일 뿐. 어려운 것은 여전하다. ㅎㅎ 서스킨드 선생이 파인만 선생을 만났던 에피소드[4]를 일전에 인용한 적이 있다.

뒷부분에 말다세나 선생의 업적에 대해 설명하던데, 아무래도 일전에 본[2] 말본좌-_-의 논문[3]의 내용 같다.

여하간 여태 끈이론에 비관적인 물리학자들의 견해들[1,5,6,7]만 봐온지라, 끈이론에 이렇게 희망적인 견해를 보는 것도 꽤 오랫만인 듯 하다. ㅎㅎ 서스킨드 선생은 책의 마지막에 호킹의 패배를 인정받아서 뭔가 뿌듯하다??는 느낌으로 글을 쓰셨던데, 음… 호킹의 패배가 중요한게 아니라 사실을 아는게 중요한게 아닌가 싶기도 하다.

마이크로소프트 연구원들이 운영하는 블로그인 Windows on theory 블로그를 가끔 방문하는데, 재밌는 글이 많으니 추천한다. 근데 일전에 이 블랙홀 패러독스에 대한 글[8,9,10]이 올라왔던데, 역시나 뭔소리인지 이해 불가기는 마찬가지다.

몰랐는데 서스킨드 선생이 배관공 출신인 줄은 몰랐다. 배관공에서 끈이론 물리학자가 되기까지의 인생사가 사실 더 궁금한데, 그에 관한 이야기는 전혀 없어 아쉽다. 과거 텔넷 기반의 BBS인 키즈에 농담으로, 돈 벌면 하던 일 때려치우고 끈이론 공부하겠다는 사람들이 널렸던데-_- 그걸 실현한게 아닌가 싶기도 하다. ㅋㅋ

.


2019.2.25
인저리타임 스티븐 호킹의 유산 ①호킹의 짧은 역사 2018.03.15 22:07
인저리타임 스티븐 호킹의 유산 ②블랙홀 정보 역설 2018.03.17 17:32
인저리타임 스티븐 호킹의 유산 ③호킹의 마지막 논문이 던진 새로운 질문 2018.03.26 02:43

.


[1] 내 백과사전 [서평] 보이는 세상은 실재가 아니다 – 카를로 로벨리의 존재론적 물리학 여행 2018년 6월 22일
[2] 내 백과사전 가장 많이 인용된 논문 2011년 5월 10일
[3] Juan Martin Maldacena, “The Large N limit of superconformal field theories and supergravity”, Int.J.Theor.Phys. 38 (1999) 1113-1133, Adv.Theor.Math.Phys. 2 (1998) 231-252 doi:10.4310/ATMP.1998.v2.n2.a1, doi:10.1023/A:102665431296 arXiv:hep-th/9711200
[4] 내 백과사전 파인만 샌드위치 2019년 2월 7일
[5] 내 백과사전 Woit 선생의 끈이론 비판 글 : 이론물리학의 종말(?)과 인공지능 물리학자 2018년 12월 15일
[6] 내 백과사전 수학에서 길을 잃다(Lost in Math) 2018년 7월 10일
[7] 내 백과사전 Gian Francesco Giudice의 기고글 : 이론 물리학의 위기? 2017년 11월 3일
[8] Why physicists care about the Firewall Paradox (windowsontheory.org)
[9] Black hole paradoxes: A conservative yet radical journey (windowsontheory.org)
[10] Black Holes, a Complexity Theory perspective (windowsontheory.org)

신은 왼손잡이인가? – 약한 핵력에서 CP위반

소립자를 찾아서
Yuval Ne’eman, Yoram Kirsh (지은이), 김재관, 신현준 (옮긴이) | 미래사 | 1993-12-01 | 원제 The Particle Hunters

1954년부터 1956년까지 물리학자들은 ‘θ-τ수수께끼’로 불리던 문제에 열중해 있었다. 이 문제가 나타난 것은 두 개의 파이온으로 붕괴하는 θ중간자와 세 개의 파이온으로 붕괴하는 τ중간자가 완전히 같은 입자(나중에 K중간자 또는 케이온으로 이름지워졌는데)라는 것이 의심의 여지 없이 증명되었기 때문이었다. 물리학자들을 혼란스럽게 만들었던 것은 입자가 두 가지 방법으로 붕괴한다는 것이 아니라, 이 현상이 패리티 보존법칙을 깨뜨린다는 사실이었다. 왜 그런 것일까? 입자를 기술하는 파동함수를 택할 때에는 어느정도 여유가 있는데, 물리학자들은 양성자를 기술하는 파동함수의 패리티를 +1로 정의했다. (우함수 +1, 기함수 -1) 그 결과 어떤 반응을 해석하면 파이온에는 -1의 패리티 값을 할당해야 한다는 것이 알려졌다. 케이온이 파이온으로 붕괴하는 모양을 주의 깊게 해석하면 두 개의 파이온으로 붕괴할 때는 붕괴 생성물 전체의 패리티가 ‘양’이 되지만, 세 개의 파이온으로 붕괴할 때에는 전체 패리티가 ‘음’이 되어버린다는 것이 보여졌다. 이것은 아주 놀라운 일이었다. 만약, 패리티의 보존법칙이 성립한다면 케이온의 패리티는 붕괴 생성물 전체의 패리티와 같아야 한다. 그러면 도대체 어떻게 해서 양과 음의 패리티를 동시에 가질 수 있는 것일까? 독자들은 파이온의 패리티를 +1로 정의하면 어떨까라고 제안할지도 모르겠다. 하지만 그런 경우에는 케이온이 세 개의 파이온으로 붕괴할 때, (계의 각운동량 때문에) 패리티가 여전히 -1이 되어서 어떤 도움도 주지 못할 것이다.

이 문제에 해한 답은 간단하다는 것이 밝혀졌다. 즉, 패리티는 모든 상호작용에서 보존되지는 않는 것이다. 하지만 이것을 공표하는 데에는 큰 용기를 필요로 했다. 왜냐하면 패리티의 보존법칙은 에너지 보존법칙 만큼이나 부정할 수 없는 것으로 여겨졌었기 때문이었다. 보존법칙과 대칭원리 사이의 관계 때문에, 어떤 상호작용에서 패리티 보존법칙이 존재하지 않는다는 것은 이 상호작용의 거울상이 불가능한 과정이라는 것을 의미하게 된다. 하지만 이것은 터무니 없는 것처럼 보였다. 게다가 거울상에서는 왼쪽과 오른쪽이 바뀌기 때문에 패리티 보존, 즉 어떤 상호작용이 P 변환(parity변환)에 대해 불변이라고 하는 것은 ‘자연계는 왼쪽과 오른쪽을 구별짓지 않는다’라는 것을 의미한다. 이것운 1950년대까지 자명한 진리로 여겨지고 있었다.

실제로, 1950년대에는 물리학자들은 먼 은하계의 거주자들을 향햐서 우리가 어느 쪽을 왼쪽으로 정의하고 어느 쪽을 오른쪽으로 정의하고 있는가를 라디오 통신으로 설명할 수 없다고 확신했었다(또는 어느것이 왼손 회전이고 어느 것이 오른손 회전인가 또는 어느 방향을 ‘시계방향’으로 할 것인가 등. 이 모든 정의들은 서로 연관되어 있고 한쪽을 정의하면 다른쪽이 정의될 수 있다). 그 이유는 왼쪽보다 오른쪽을 선호하는 물리적인 과정이 알려져 있지 않았기 때문이었다. ‘오른쪽’으로 일어나는 알려진 모든 과정들은 그것과 완전히 같은 확률로 ‘왼쪽’으로도 일어나며 모든 물리적인 과정들의 거울 상은 아주 자연스럽게 보인다고 생각했었다.

(중략)

다른 물리적인 과정들을 정밀하게 해석해도 같은 결론이 얻어졌다. 즉, 자연은 오른쪽과 왼쪽을 구별하지 않으며 모든 물리적 과정들의 ‘거울상’은 항상 가능한 것들이다. 단, 이때에는 현상을 바르게 이해하는 방법을 알 필요가 있다. 이런 상황하에서 모든 검사나 해석이 충분히 정밀하지 못하고 여러 가지 과정들 중에서 거울상이 불가능한 것이 존재하며, 그 결과 패리티가 보존되지 않는다는 것을 공언하려면 큰 용기가 필요할 것이다. 그럼에도 불구하고, 리차드 파인만과 마틴 블럭은 1956년 뉴욕학회에서 그 가능성을 제안했다. 그후, 곧바로 중국 태생의 미국 물리학자인 콜롬비아 대학의 29세 와 프린스톤 대학의 33세 은, 알려져 있었던 모든 사실들을 해석한 후에, 약한 상호작용에서는 실제로 패리티가 보존되지 않을 수도 있다고 하는 결론에 도달했다. 그들은 이 ‘이단(異端)’이라고도 할 수 있는 가설을 명확한 논리로 준비를 하여 확신있는 과학논문으로서 발표했으며 게다가 그들의 가설을 검증하기 위한 실험 방법까지도 제안했다. 그리고 수 개월 후에 행해진 극적인 실험으로 인해 그들의 논의는 확고하게 되었던 것이다. 이 두 사람의 과학자들은 1957년 노벨상을 받았다.

이제, 모든 상호작용은 패리티를 보존시키거나 혹은 경영변환에 대해서 불변이라고 했던 말의 믿음에 대한 기초를 조사해 보자. 많은 물리학적 과정들이 충분히 주의 깊게 조사되었고 그 결과 이 ‘거울상’은 자연법칙과 모순되지 않는다는 것이 확실해졌다. (가끔은 나침반 문제에서 했던 논의와 유사한 사고(思考) 실험으로 충분하다). 그러나 이 과정들을 하나씩 조사해 보면 그것들은 모두 강한 힘이나 전자기력의 과정중 하나라는 것을 알게 될 것이다. 일상 생활이나 실험실에서 마주치게 되는 대부분의 물리 현상들은 이 두가지의 힘에 의한 것이기 때문에 우리는 이 세계의 ‘모든’ 거울 상들은 자연적이고 가능하다고 하는 생각에 친숙해져버린 것이다. 하지만 여기에 주의해야할 점이 있다. 약한 상호작용은 주의 깊게 정열적으로 연구되지 않았었다. 리와 양이 말했지만 약한 상호작용에서도 패리티가 보존된다고 하는 증거는 없었다. 그리고 케이온의 붕괴는 약한 상호작용으로 일어나기 때문에 아마도 이것이 θ-τ수수께끼에 대한 대답이 될 지도 모르는 일이었다.

거울이 약한 상호작용을 일그러뜨린다.

리와 양은 그들의 가설을 검증하는 방법도 제안했다. 그들은 방사성 원자에 의한 베타붕괴와 같은 약한 과정의 선택을 제안했다. 이 과정은 복잡한 장치나 비싼 가속기를 필요로 하지 않으며 주의 깊게 과정을 검사하는 것이 가능하다. 그들은 실험 물리학자가 아닌 이론 물리학자들이었기 때문에 실제의 실험을 행하지는 않았다. 이 실험은 콜럼비아 대학과 워싱톤 D.C.에 있는 국립표준국의 물리학자 그룹에 의해 이루어졌다. 이 그룹의 리더는 중국계 미국인 물리학자 여사였다.

이 실험에서는 (베타선을 방출하는) 코발트 60이 절대영도 부근까지 냉각되어서 강한 자기장 속에 놓여졌다. 그 결과, 코발트 원자핵의 대부분은 그것들의 자기모멘트가 자기장의 방향을 향하도록 회전되었다(높은 온도에서의 원자는 열에너지를 가지고 여러 방향으로 진동하고 있기 때문에 설사 자기장이 있었다고 해도 그러한 상황은 불가능한 것이다). 여기서 연구자들은 베타입자(즉 전자)가 방출된 방향을 조사할 수 있었다. 그런데 실로 놀라운 일이 기다리고 있었다. 대부분의 베타입자들은 원자핵의 자기모멘트와 반대방향으로 방출되고 있다는 것이 발견된 것이었다. 이 과정의 거울상은 자연계에서 일어나고 있는 것과 같지가 않다. 왜냐하면 ‘거울’속에서는 대부분의 베타입자들은 원자핵의 자기모멘트의 방향으로 방출되기 때문이다. (그림7.23) 리와 양의 착상이 실험적으로 확인되기 전까지 그들의 생각이 얼마나 회의적으로 받아 들여졌었는지를 보여주는 예를 들어보자. 파울리는 이것을 전혀 믿지 않았기 때문에 실험이 시작되기 전에, 바이스코프에게 이 실험의 실패는 확실하며 리와 양은 틀렸다는 내용의 편지를 썼다. 파울리는 그 편지 속에서 다음과 같이 썼다. “신이 약한 왼손잡이라고는 믿고 싶지 않다. 그 실험은 전자들의 각도 분포가 대칭임을 보여준다는 쪽에 나는 거액을 걸 준비가 되어 있다.” 하지만 실험은 대성공이었고 약한 상호작용은 P에 대하여 불변이 아니라는 것이 증명되었다. 즉, 이 상호작용들에서는 패리티가 보존될 필요는 없는 것이다. 자연은 사실 오른쪽과 왼쪽을 구별하므로 코발트 방출 실험을 씀으로써, 먼 은하계로 오른쪽과 왼쪽의 정의 (또는 어느 쪽이 시계방향인가, 또는 어느 방향이 자석의 N극인가라고 하는 것)를 라디오 통신으로 알릴 수 있을지도 모르겠다.


그림 7.23 : 우 여사의 실험에서, 베타붕괴하는 코발트 60의 원자핵은 자기모멘트를 갖고 있으며, 붕괴에 의해 방출된 전자는 대부분 자기모멘트와 반대 방향으로 (왼손회전방향) 나오고 있다는 것을 알았다. (그림속의 공은 코발트 60의 원자핵이고 자키모멘트는 위쪽방향이다. 공 위의 화살표는 자기모멘트를 생성하고 있다고 생각되는 전류의 방향을 나타낸다. 다른 화살표는 방출된 전자의 방향을 나타내고 있다). 한편, 거울상에서는 대부분의 전자가 자기모멘트의 방향으로 방출되고 있는데 이번에는 아래쪽을 향하고 있다.

오래전에 구 블로그에 쓴 글을 재업로드 함.

‘계왕성’은 백색왜성인가

유튜브에서 ‘물리엔진군’이라는 채널[1]을 얼마전에 봤는데, 여러가지 상황을 물리엔진 소프트웨어를 통해 컴퓨터 시뮬레이션하는 영상을 보여준다. 근데 쓸데없는 개그가 초 많아서 열라 웃긴다. ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 어떤 사람이 친절하게도 한국어 자막을 만들어 두었으니 쉽게 볼 수 있다. 사용하는 소프트웨어는 유니티 물리엔진이라고 설명하는 블로그 글[2]을 봤는데, 출처가 없어 확실치 않다.

여하간 그 영상들 중에 계왕성을 시뮬레이션하는 편[3]이 있다. 계왕성은 토리야마 아키라의 유명한 만화 ‘드래곤볼’에서 등장하는 별[4]인데, 본 지 하도 오래돼서 무슨 내용때문에 나오는지도 기억이 하나도 안 나네-_- 재생시간 5분 47초.

유튜브 영상[3]의 내용 자체는 천문교육보급연구회에서 발간한 와타라이 켄야(渡會兼也) 선생의 연구[5]를 참고로 만들었다고 나와 있다. 천문교육보급연구회의 2010년 9월호 회지에 있는데, 글[5]의 내용은 드래곤볼에 나와있는 계왕성의 정보를 토대로 계왕성의 밀도를 추정하여, 전형적인 백색왜성의 밀도를 가지고 있음을 설명하는 내용이다.

간단하게 핵심내용을 설명하자면 이러하다. 와타라이 선생은 만화의 그림에서 자동차와의 상대적 크기를 비교하여 계왕성의 반경을 18m 정도로 추정하고 있고, 계왕성은 지구중력의 10배라고 나와 있으므로, 지구 중력과 질량과 반지름을 각각 F_E, M_E, R_E, 계왕성의 중력과 질량과 반지름을 F_K, M_K, R_K라 두자.

\displaystyle F_E = \frac{GM_E m}{R_E^2}, \displaystyle F_K = \frac{GM_K m}{R_K^2}

의 양변을 변변 나누어

\displaystyle \frac{F_K}{F_E} = \frac{M_K}{M_E} \left( \frac{R_E}{R_K} \right)^2 = 10

를 얻는다. 따라서 지구질량과 반지름 및 계왕성의 반지름을 각각 대입하여, 계왕성의 질량을 추정할 수 있고, 따라서 밀도도 추정가능하다. 추정된 밀도는 약 4×105 g/cm3으로, 계왕성의 반지름 자리수를 1~2자리 바꿔도 값이 크게 달라지지 않는다고 한다. 위키피디아에 따르면 중성자별의 밀도는 3.7×1014에서 5.9×1014 g/cm3 정도이고, 전형적인 백색왜성의 경우 105에서 107 g/cm3정도 되므로, 계왕성은 백색왜성에 해당한다고 볼 수 있다.

천문교육보급연구회의 회지 전체 글들[6]도 모두 웹상에서 확인할 수 있으니 참고바람. 사이트가 좀 허름해 보여도-_- https로 돼 있어서 나름 관리가 되고 있는 것 같다. ㅎㅎㅎ

글[5]의 뒷쪽에는 수업시간에 이런 이야기를 섞어주면, 자는 학생도 일어나서 들을 정도로 학생들이 나름 꽤 흥미를 가져 준다는 이야기를 하고 있다. ‘드래곤볼’이 꽤 오래된 만화라서 요새 애들도 아는지 모르겠지만, 일본내에서는 나름 죽지않는 컨텐츠로 명성을 이어가는 것 같다. ㅎㅎ

와타라이 선생의 소속이 가나자와 대학 부속 고등학교로 나와 있어서 그냥 고등학교 선생님인줄 알았는데, 검색해보니 나름 발표 논문도 많고 연구를 많이 하는 사람 같다.[7,8] 범상치는 않은 사람인 것 같다.

일전에 Mathbreakers 이야기[9]도 했지만, 학생들이 수업에 주의를 유지하면서 동시에 학습할 내용도 기억할 수 있도록 하는 컨텐츠의 개발은 교육자의 관점에서 나름 중요한 요소가 아닐까 싶다.

.


[1] 物理エンジンくん (youtube.com)
[2] チャンネル人工知能の中の人は誰?使ってる物理エンジンソフトは何? (masamunenet.com)
[3] 【물리엔진】중력 10배! 계왕성에서 살면서 알게 된 것【드래곤볼①】 (youtube 5분 47초)
[4] 토리야마 아키라, “ドラゴンボール (18권)”, 슈에이샤(集英社)
[5] 渡會兼也, “「界王星」は白色矮星か“, 2010年9月号 106号 Vol.22 No.5 (pdf 167kb)
[6] 会誌『天文教育』 発行一覧 (tenkyo.net)
[7] 渡會 兼也 (researchmap.jp)
[8] 渡會 兼也 (jglobal.jst.go.jp)
[9] 내 백과사전 Mathbreakers : 수학 교육용 3D 어드벤쳐 게임 2014년 4월 16일

파인만 샌드위치

블랙홀 전쟁 – 양자 역학과 물리학의 미래를 둘러싼 위대한 과학 논쟁
레너드 서스킨드 (지은이), 이종필 (옮긴이) | 사이언스북스 | 2011-08-31 | 원제 The Black Hole War

p27-28

파인만과 토프트는 재기 넘치는 사람들이었다. 파인만은 말하자면 미국형이었다. 경솔하고 무례하며 마초스러우면서도 늘 한발 앞섰다 한번은 칼텍(Caltech, 캘리포니아 공과 대학)의 젊은 물리학자들과 같이 있는데, 파인만이 대학원 학생들한테 당한 이야기를 해 줬다. 패서디나에는 ‘명사들’ 샌드위치를 파는 가게가 하나 있었다. 누구나 험프리 보거트, 마릴린 먼로 등의 이름이 붙은 샌드위치를 먹을 수 있었다. 어느 날 (파인만의 생일이었던 것 같다) 학생들은 점심을 먹자며 파인만을 데리고 그 가게로 가서는 차례로 파인만 샌드위치를 주문했다. 학생들이 지배인과 사전에 모의한 것이다. 카운터 점원도 눈 하나 깜빡하지 않았다

이야기가 끝나자 내가 말했다. “세상에나, 파인만, 파인만 샌드위치하고 서스킨드 샌드위치하고 무슨 차이가 있었을까요?”

“뭐, 거의 똑같겠지.”라고 하면서 파인만이 대답했다. “다만 서스킨드 샌드위치에는 햄(햄(ham)에는 ‘아마추어,엉터리’ 같은 의미도 있다 – 옮긴이)이 더 많겠지.”

“그래요,” 내가 응수했다 “하지만 볼로냐 소시지(볼로냐 소시지(balony)에는 ‘잠꼬대 같은 소리’같은 의미도 있다. – 옮긴이)는 훨씬 덜 들었겠죠.’ 아마도 그것이 내가 그런 게임에서 파인만을 이겨 본 유일한 경우였을 것이다.

ㅋㅋㅋ 파인만 샌드위치 함 먹어보고 싶구만. 근데 내가 보기에는 서스킨드 선생이 이겼다기 보다는 둘이 비긴 듯 하다. ㅎㅎ

Woit 선생의 끈이론 비판 글 : 이론물리학의 종말(?)과 인공지능 물리학자

고대인들은 천상의 법칙은 지상의 법칙과 분리된 법칙으로 존재한다고 생각했지만, 뉴턴이 만물을 아우르는 단일 법칙으로 설명하여 지성들에 큰 충격을 주었듯이, 최소한의 이론으로 최대한의 현상을 설명하는 방향이 물리학 발전의 거대한 틀이다. 표준모형을 포함하여 모든 자연현상을 단일 법칙으로 설명하는 궁극의 이론이 어딘가에 반드시 존재한다고 생각하는 것이 자연스러운 사고의 흐름일 것이다.

이 궁극의 이론에 한 발 더 다가간 것이라고 짐작되는 이론 중의 하나가 끈이론이다. 평소 끈이론에 비판적인 Peter Woit 선생이 블로그에 또 끈비판 글[1]을 쓰셨던데, 뭐 이 블로그 글도 그렇고 걍 썰(?)로 흘려 들으시라-_-

1996년에 John Horgan이라는 과학저술가가 다양한 학자들을 인터뷰하고 종합하여 과학 발전이 끝났다고 결론을 내린 글[2]을 썼다고 한다. 이런 책이 있는 줄은 몰랐네. ㅎ 이 책[2]의 번역본이 있나 싶어서 검색해 봤는데, 역자가 불분명한 판본이 있긴 있던데[3] 원체 옛날에 출간된 거라 그런지 이미 절판된 듯 하다. 책의 내용을 대락적으로 추정해보면-_- 과학 연구 그 자체가 쫑났다는 이야기가 아니라, 상대성이론이라든지 DNA의 구조 발견 등등 과학사에 거대한 족적을 남길 정도의 breakthrough가 인제 더 이상은 없을 거라는 이야기 같다. 이거 완전 프랜시스 후쿠야마 선생이 역사 발전은 끝났다[4]고 주장하는 내용의 이과 버전 아닌가-_-???

아무래도 대부분의 과학자들은 Horgan 선생의 주장에 공감하기는 힘들 듯 하지만, end of science는 아닐지라도 end of fundamental physics는 맞을 것 같다는 생각을 하는 사람들이 좀 있는 듯 하다. 본 블로그에서도 현재 이론물리학에서 진전이 막혀있는 상태라서 열라게 위기-_-라는 Giudice 선생의 글 이야기[5]를 한 적이 있는데, 이제 물리학을 근본부터 재고해야 한다는 생각도 나오는 것 같다. 일전에 Lost in Math 책[6] 이야기[7]를 했는데, 이 책[6]의 저자인 Sabine Hossenfelder 선생이 블로그에 현재 정체 상황이 정상이 아니라는 글[8]을 얼마전에 쓰신 듯. 지난 6월에는 Robbert Dijkgraaf 선생이 콴타 매거진에 단일한 큰 법칙이 있는게 아니라 다양한 법칙이 넓게 펼쳐져 있다는 글[9]을 쓴 것 같던데, 그런 맥락인 것 같다. 다양한 견해들이 있는 듯 하다.

뭐 여하간 Woit 선생은 글[1] 마지막에 AI 물리학자 이야기도 하던데, 다양한 사례와 함께 Tailin Wu와 Max Tegmark의 논문[10]을 언급하고 있다. 이거 대충보니 비 지도학습으로 물리학의 이론을 발견하는 것이 가능할까에 대한 이야기 같던데, 내용은 사실 무슨 말인지 거의 이해 못하겠다-_- 이 비슷한 이야기를 하는 듯한 논문[11]도 예전에 본 기억이 있는데, 서로 레퍼런스에 없으니 별 관련이 없을지도 모르겠구만. ㅋ

Woit 선생의 망상(?)대로, 정말 이론물리학이 쫑나고 물리학자도 인공지능으로 대체된다면, 아무래도 물리학자의 미래는 암울해질 듯 하다. ㅎㅎ 근데 일전에 시바의 유전학 선생이 쓰신 딥러닝에 관심꺼라는 글[12]을 본 기억이 나는데-_-, 아무래도 딥러닝으로 물리학자를 만드는 거는 무리가 있는 것 같긴 하다. ㅋ

근데 어째 자꾸 끈비판 물리학자들의 글만 보는 상황이 된건지 모르겠네-_- 다음에는 끈옹호 물리학자의 글을 찾아봐야 할 듯. ㅎ

.


2019.1.17
BBC Cern plans even larger hadron collider for physics search 15 January 2019

.


2019.1.19
new scientest Why CERN’s plans for a €20 billion supersized collider are a bad idea 17 January 2019
웬일인가 했더니 역시나 Hossenfelder 선생의 글이었다.

.


2019.3.18
포브스 Why Supersymmetry May Be The Greatest Failed Prediction In Particle Physics History Feb 12, 2019, 02:00am

.


[1] The End of (one type of) Physics, and the Rise of the Machines (math.columbia.edu/~woit)
[2] Horgan, John (1996), The End of Science: Facing the Limits of Science in the Twilight of the Scientific Age. New York: Broadway Books
[3] 과학의 종말 존 E. 호건 (지은이) | 까치 | 1997-06-10 | 원제 The End of Science
[4] Francis Fukuyama (1992). The End of History and the Last Man. Free Press. ISBN 978-0-02-910975-5
[5] 내 백과사전 Gian Francesco Giudice의 기고글 : 이론 물리학의 위기? 2017년 11월 3일
[6] Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray (amazon.com)
[7] 내 백과사전 수학에서 길을 잃다(Lost in Math) 2018년 7월 10일
[8] The present phase of stagnation in the foundations of physics is not normal (backreaction.blogspot.com)
[9] 콴타 매거진 There Are No Laws of Physics. There’s Only the Landscape. June 4, 2018
[10] Tailin Wu, Max Tegmark, “Toward an AI Physicist for Unsupervised Learning”, arXiv:1810.10525 [physics.comp-ph]
[11] Raban Iten, et al. “Discovering physical concepts with neural networks”, arXiv:1807.10300 [quant-ph]
[12] https://www.facebook.com/genetics001/posts/1954647407984219

28 GeV 질량의 새로운 입자 발견?

가디언지 기사[1]를 보니 CERN의 Compact Muon Solenoid에서 28 GeV 정도의 질량을 가진 새로운 입자를 발견하였다는 이야기가 나온다. I fucking love science에도 관련 기사[2]가 있다.

Compact Muon Solenoid가 뭔가 했더니만, 다목적 입자검출기 같다. 본인이 고딩때-_-는 superheating된 액체수소에 자기장을 걸어서 입자를 검출한다고 들었는데, 요새는 그런 방법은 전혀 쓰지 않는 모양이구만-_- 뭐 여하간 이 장치에서 일전에 화제가 됐던 힉스 입자도 검출했다고 하니, 나름 활약이 큰 듯 하다.

근데 이 CMS에서 얼마전에 28 GeV 질량의 정체불명의 입자를 발견한 듯 한데, 모르긴해도 이게 표준 모형으로는 잘 설명이 되지 않는 포지션의 입자인 듯 하다. 양성자 질량이 위키에 따르면 938 MeV 정도 된다고 하니, 양성자보다 30배정도 되는 꽤 큰 입자인 듯 하다. 8월에 이미 arXiv에 내용이 올라와 있었던 것 같다.[3]

어쩌면 이 입자가 supersymmetry에서 말하는 그 입잔가?? 하는 생각이 잠시 들긴 했는데, 뭐 본인은 문외한이니 택도 없는 헛소리일 것 같다-_-

물질-반물질 비대칭성, 뉴트리노 진동, g 빼기 2값[4] 등등 표준 모형을 벗어나는 현상이 너무 많아서 물리학자들이 이미 위기감[5]을 느끼고 있으니, 새삼 ‘엄청난 발견이다!!!’ 라고 말하기에는 오버한다는 느낌이 있지만, 걍 기록차 포스팅해 봄. ㅋㅋㅋ

.


2019.3.13

재생시간 4분 14초

.


[1] 가디언 Has new ghost particle manifested at Large Hadron Collider? Wed 31 Oct 2018 06.00 GMT
[2] IFLScience Scientists At CERN May Have Detected A New “Ghost Particle” 01 NOV 2018, 18:07
[3] CMS Collaboration, “Search for resonances in the mass spectrum of muon pairs produced in association with b quark jets in proton-proton collisions at √s= 8 and 13 TeV”, arXiv:1808.01890 [hep-ex]
[4] 내 백과사전 페르미랩의 뮤온 (g 빼기 2) 실험 2017년 6월 2일
[5] 내 백과사전 Gian Francesco Giudice의 기고글 : 이론 물리학의 위기? 2017년 11월 3일

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 뉴트리노없는 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

.


2019.3.12
동아사이언스 日 ‘선형입자가속기’ 유치 포기 선언… 차세대 가속기 프로젝트 난관 2019년 03월 11일 18:30

.


[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

.


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

.


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

.


[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)

.


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

.


2018.11.24
위 p88에 관한 이야기는 일전의 이야기[7]를 참고할 것.

.


[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)
[7] 내 백과사전 고생물의 분자적 증거와 오염문제로 인한 논쟁 2018년 9월 19일