로벨리는 양자역학 코펜하겐 해석의 반실재론을 극단적으로 밀고 나간다. 코펜하겐 해석에서는 관찰자가 관찰할 때 양자 계의 상태를 나타내는 파동함수의 붕괴가 일어난다고 말한다. 파동함수의 붕괴를 통해 가능한 여러 상태의 하나가 실현된다. 이 책에서 로벨리는 양자 계가 고립 상태를 벗어나 외부 계와 상호작용을 할 때 파동함수가 붕괴된다고 말한다. 즉, 파동함수의 붕괴에 필요한 것은 특별한 ‘관찰자’가 아니라 단 하나의 미시 입자여도 된다. 이런 식으로 로벨리는 관찰자라는 특수한 존재를 제거하여 물리학의 ‘객관성’을 복원하고자 한다. 관찰자라는 ‘인간’을 전제하지 않는 로벨리의 관계론적 해석은 코펜하겐 해석보다 좀 더 객관성을 띠는 것처럼 보이며, 실재의 ‘본성’에 접근하는 느낌을 준다. 


이 해석의 문제는 이렇다. 상호작용(‘관계’)이 파동함수를 붕괴시키므로 A라는 양자 계가 B라는 입자와 상호작용을 하면 A의 파동함수는 붕괴한다. 하지만 아직 상호작용을 하지 않은 C라는 입자에게 A와 B가 결합된 양자 계의 파동함수는 붕괴하지 않았다. 책에 있는 예를 들어보자(내가 살짝 변형한 예이다). 로벨리 버전의 슈뢰딩거 고양이는 양자 계가 야기한 독극물 병의 깨짐/안 깨짐에 따라 죽어있거나 살아있는 것이 아니라 수면제 병의 깨짐/안 깨짐에 따라 잠들어있거나 깨어 있다. 자, 이제 내가 슈뢰딩거의 고양이를 관찰한다. 슈뢰딩거의 고양이가 잠들어 있음을 확인했다고 해보자(수면제 + 고양이 양자 계의 파동함수 붕괴가 일어났다). 하지만 아직 고양이를 관찰하지 않은 내 친구에게는 수면제 + 고양이 + 나로 이루어진 양자 계의 파동함수 붕괴는 아직 일어나지 않은 상황이다. 이 양자 계는 ‘수면제 병 깨짐/고양이 잠듦/내가 관찰함’과 ‘수면제 병 안 깨짐/고양이 깨어 있음/내가 관찰함’, 이 두 양자 상태가 중첩된 상태이다. 나에게는 파동함수가 붕괴하여 잠든 고양이 또는 깨어 있는 고양이 둘 중의 하나가 실현된 상황이지만, 내 친구에게는 아직 둘 다의 가능성이 있다는 것이 무엇을 의미하는가? 친구에게 나는 두 명으로 존재하는 것인가? 이런 의미에서 로벨리가 얘기하는 관계론적 양자역학 해석은 극단적 반실재론이다. 로벨리의 설명을 옮겨본다. 


대상 A의 속성이 대상 B에 대해서 실재한다고 해도, 그것이 꼭 대상 C에 대해서도 실재하는 것은 아닙니다. 어떤 속성이 한 돌에 대해서는 실재할 수 있지만 다른 돌에 대해서는 실재하지 않을 수 있는 것이죠. (103 페이지)


차라리 관찰자를 상정한 후 물리학은 자연과 관찰자의 상호작용을 기술한다는 코펜하겐 해석이 훨씬 더 성숙하다는 생각이 든다. 로벨리는 관찰자를 제거함으로써 좀 더 객관적인 양자역학을 만들고자 의도했지만 내겐 이러한 자연이 이상해 보인다. 사실 예전에는 로벨리의 해석이 그럴 듯하다고 여겼었는데, 다니엘손의 <세계 그 자체>를 읽은 후인 지금은, 물리학이 실재 자체를 다룬다는 착각에 로벨리가 빠진 것이 아닌가 하는 생각을 한다. 사실 대부분의 과학자들이 그렇다. 모형을 다루면서 그 모형을 실재라고 생각하는 것이다. 물론 모형은 실재의 특성을 가지고 있다. 하지만 모형이 실재는 아니다. 한물 간 것처럼 생각됐던 코펜하겐 해석이 심오하다는 생각을 다시금 한다. 다음은 책에 인용된 보어의 글이다. 


  양자 세계는 존재하지 않는다. 양자에 대한 추상적인 설명만이 있을 뿐이다. 물리학의 임무가 자연이 어떤지 기술하는 것이라고 생각하는 것은 잘못이다. 물리학은 자연에 대해 우리가 무엇을 말할 수 있는지를 다룰 뿐이다. (55 페이지) 


스몰린은 로벨리와는 반대로, 완전히 실재론적인 해석을 밀고 나갔다. 아직 물리학자들 간에 합의는 없고, 나도 더 생각이 필요하다. 



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2023-12-13 10:47   URL
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로벨리의 양자역학 이야기 <Helgoland>를 번역한 <나 없이는 존재하지 않는 세상>이 출간됐다. 세어보면 국내에 번역된 그의 여섯 번째 책이니, 나름 그의 생각이 잘 알려졌다고 볼 수 있겠다. 각각의 책은 비교적 짧지만, 아름답고 유려한 문장은 일반인들이 (그리고 물리학자들이?) 그의 생각에 빠져들게 만든다. 이 책은 그가 생각하는 양자역학 해석과 세상의 본질에 대한 이야기이다. 


양자역학은 세상의 본질이 물질과 실체가 아니라 '관계'임을 우리에게 알려준다고 그는 믿는다. 불교에서 비슷한 관점을 표했던 인도의 나가르주나(龍樹, 2~3세기 인물)에 관해 언급하는 부분을 옮겨 놓는다. 


  나가르주나 사상의 매력은 현대 물리학의 문제를 넘어섭니다... 그것은 고전적 철학이든 현대의 철학이든 최고의 서양 철학과 공명합니다. 흄의 급진적 회의주의와도, 잘못 제기된 질문의 가면을 벗기는 비트겐슈타인의 사상과도 공명합니다. 그러나 나가르주나는, 많은 철학들이 잘못된 출발점을 가정하는 바람에 결국에는 설득력이 없게 되는 그런 함정에 빠지지는 않는 것 같습니다. 그는 실재와 그것의 복잡성과 이해 가능성에 대해 이야기하지만, 궁극적인 토대를 찾겠다는 개념적 함정에 우리가 빠지지 않도록 막아줍니다.

  나가르주나의 주장은 형이상학적으로 과도하지 않으며, 냉철합니다. 그는 모든 것의 궁극적 토대가 무엇인가에 대한 질문은, 그저 말이 되지 않는 질문일 수 있음을 받아들입니다.

  그렇다고 해서 탐구의 가능성이 닫히는 것은 아닙니다. 오히려 자유롭게 탐구할 수 있게 되죠. 나가르주나는 세상의 실재성을 부정하는 허무주의자도 아니고, 실재에 대해 아무것도 알 수 없다고 말하는 회의론자도 아닙니다. 현상의 세계는 우리가 탐구하면 할수록 더 잘 이해할 수 있는 세계입니다. 우리는 세계의 일반적인 특성을 찾을 수 있습니다. 그러나 그것은 상호의존성과 우연성의 세계이지, 어떤 '절대적인 것'으로부터 도출해낼 수 있는 세계가 아닙니다. (181~182 페이지)



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Oppenheimer 오펜하이머 각본집 영문판 (Paperback)
Christopher Nolan / Faber & Faber / 2023년 7월
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각본집을 처음 읽어본다. 영화에서 놓친 것이 무엇일까 궁금해서 읽었는데, 사실 멋있는 대사 몇 개 빼고는 크게 놓친 건 없는 듯 싶다. 이 각본집은 영화와 정확히 일치하지는 않아 보인다. 


영화는 세 가지 축을 중심으로 돌아간다. 오펜하이머가 겪는 보안청문회, 그의 회상, 그리고 스트로스의 상원 인준청문회이다. 각본집을 읽으면서 너무 상황을 왔다갔다 한다는 생각을 했다. 영화를 보지 않았으면 따라가기 힘들었을 수도 있을 것 같다. 


오펜하이머와 그로브스 장군 사이의 대화에서 이 둘의 이름을 바꿔서 잘못 인쇄한 부분이 있다(p. 93). 


영화의 마지막 장면 부분: 

EXT. LAKESIDE, INSTITUTE FOR ADVANCED STUDY, PRINCETON -- DAY


Einstein turns to leave. Up the hill, Strauss approaches...


OPPENHEIMER

      Albert? When I came to you with those calculations?


Einstein pauses. I watch raindrops make circles on the surface of the pond...


OPPENHEIMER

      We were worried that we'd start a chain reaction that would destroy the entire world...


EINSTEIN

      I remember it well. What of it?


OPPENHEIMER

      I believe we did.


Einstein PALES. TURNS, passing Strauss without a word... The sound of FEET STAMPING...


Close in on: my staring eyes as I visualize THE EXPANDING NUCLEAR ARSENALS OF THE WORLD... THE FEET, FASTER AND FASTER --


When I can take it no longer, I JAM my eyes closed and we --


Cut to black.


Credits.


End.


(p. 220)



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Oppenheimer: Portrait of an Enigma (Paperback) - Portrait of an Enigma
Bernstein, Jeremy / Ivan R Dee / 2005년 9월
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물리학자인 제레미 번스타인의 오펜하이머 평전이다. 비교적 짧기 때문에(238 페이지) 최근 영화화된 카이 버드의 <American Prometheus>보다 빨리 읽을 수 있다. 오펜하이머의 삶을 시간적 순서로 따라간다. 저자가 직접 겪은 일화와 물리학적 내용의 정확한 요약이 이 책의 장점이다. 많은 영광에도 불구하고 오펜하이머의 삶은 비극적이었다. 그의 성격과 당시의 상황이 이를 야기했다. 


번스타인은 아인슈타인의 전기도 썼다. 



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The World Itself: Consciousness and the Everything of Physics (Paperback)
Ulf Danielsson / Bellevue Literary Press / 2023년 2월
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플라톤주의, 모형을 실재로 착각함, 데카르트의 이원론 등에 대해 비판하며 의식이 환상이 아니라 실재함을 주장한다. 거의 대부분이 현대 물리학에서 제시하는 세계관에 반대되는 내용이다. 앞으로도 많이 논의될 반역적 내용임에 의심의 여지가 없다. 연관되어 언급되는 책들을 찾아서 읽어봐야겠다는 생각이 든다. 내게는 스몰린의 책 <Time Reborn> 이후에 가장 혁명적인 책이다. 



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