양자역학의 다세계 해석

양자역학의 다세계(many worlds) 해석은 때때로 평행우주(parallel universe)라고 불리기도 하며[1], 근래 여러 영화에서 주요 소재로 활용되고 있다. 대표적 영화의 하나가 얼마 전 인기를 얻은 <에브리씽 에브리웨어 올 앳 원스>이다[2]. 물론 이 소재만으로 인기를 얻은 것은 아니며, 영화 속에는 모녀 관계, 이루지 못한 꿈, 이민생활의 고단함 등이 잘 버무려져 있다. 

다세계 해석을 어떻게 받아들이는지는 물리학자에 따라 다르다. 울프 다니엘손은 다세계 해석에 대해 매우 부정적이며, 대중이 이 개념을 심각하게 받아들일 경우의 부작용에 대해 걱정한다[3]. 반면 맥스 테그마크와 션 캐럴은 평행우주가 실제로 존재한다고 생각한다. 자기가 사고를 피했을 경우 다른 평행우주에서 사고를 당할 또 다른 자기에게 연민을 느낄 정도라는 기사를 읽은 적이 있다. 

평행우주가 실제로 존재하더라도 이들 우주를 왕복하거나 다른 우주에 존재하는 나와 교신할 수 있는 가능성은 현재의 물리학에는 존재하지 않는다. 평행우주를 단순한 흥미거리가 아닌 실제적 가능성으로 생각하는 물리학자들을 어떻게 바라보아야 하는가. 다니엘손은 이런 물리학자들을 심각하게 취급하지 말라고 하지만, 이러한 현상은 현대 물리학이 처한 어려움을 보여주는 방증이라고 볼 수 있다. 다니엘손은 <세계 그 자체>에서 수학이 우주보다 더 본질적이라고 생각하는 물리학자들의 태도가 이런 귀결을 낳았다고 비판한다. 다시금 곱씹어 보자. 수학은 도구일 뿐이다. 우주가 수학적으로 보이는 것은 우리가 그렇게 기술하기 때문이다. 

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[1] 종종 '다중우주(multiverse)'라고 부르기도 하는데, 인플레이션 이론의 귀결로서, 또는 관측가능한 우주보다 더 큰 우주가 존재한다는 개념으로서의 다중우주는 양자역학 해석의 하나인 평행우주와는 다르다. 

[2] 10월에 상영 1주년 기념 돌잔치(재상영)를 한다고 한다. 

[3] 다세계가 실제로 존재하는지에 대한 (농담적) 테스트 방법인 양자 러시안 룰렛에 대해: https://blog.aladin.co.kr/746092183/8842233

안세영의 도전과 성장

어제 끝난 아시안게임은 많은 명장면을 만들어냈다. 아직도 여운이 남는 경기는 지난 토요일에 벌어진 배드민턴 여자 복식의 안세영과 중국의 천위페이가 벌인 결승전이다. 경기 중 무릎 부상이 있었지만, 안세영은 아픔을 이겨내고 버텨서 결국 금메달을 목에 걸었다. 기사를 찾아보면 평소에도 그가 얼마나 열심히 준비했을지가 그려진다. 재능에 노력을 더하니 이런 결실을 맺는다. 

안세영은 나보다 훨씬 어리지만 삶에 대한 자세와 역경을 극복하는 노력에서 배울 것이 많은 스승이다. 스포츠는 경기 후 승자와 패자가 명확히 결정된다는 점에서 잔인하지만, 다른 한편으론 정해진 규칙에 따라 경쟁해서 결과가 나오니 공정하다. 열심히 노력했지만 승리하지 못한 패자도 상대가 더 잘했음을 인정할 수 있는 경기, 그런 경기에서 인생을 배운다. 패자이지만 투혼을 발휘한 천위페이에게도 박수를 보낸다. 

경기 관련 기사 하나: "안세영, 그때는 어렸지만..."

크리스토퍼 놀란의 <오펜하이머>

지난 8월 15일에 개봉했던, 물리학자들의 영화, <오펜하이머>. 여러 메시지가 있지만, 내게 아직도 악몽을 선사하는 장면은 오펜하이머가 보안위원회에서 증언하다가 연인이었던 진과 의자에 발가벗겨진 채 앉아 있는 부분이다. 개인의 자유를 수호하기 위해 만들어진 국가가 어디까지 개인의 자유를 침범할 수 있는가. 인간이 만들어낸 국가라는 개념이 어떻게 존재하며 개인에게 촉수를 뻗치는가. 다른 이들의 생명을 보호하기 위해 한 개인의 사생활은 침해되어도 괜찮은가. 놀란 감독은 이 자극적 장면을 통해 질문을 던진다. 

수학과 자연

이론물리학자(더구나 끈이론 연구가)인 울프 다니엘손의 말을 자꾸 곱씹게 된다. 어찌 보면 당연한 말인데...

  Mathematics does not rule the universe; we use it to describe what we discover in the universe. (<The World Itself>, p. 17)

우주가 물리학자들 하듯 수학 계산을 통해 지구의 궤도를 결정하거나 원자 안에서 전자가 존재할 확률을 부여하는 것이 아님은 누구나 동의할 것이다. 하지만 왜 우리는 우주가 '수학적'이라고 생각하는 것일까. 왜 더 나아가 수학이 '더 본질적'이라고 생각하는 것일까. 다니엘손은 이러한 생각의 바탕에 물질과 의식을 분리하여 생각하며 의식이 물질을 지배한다는 이원론적 세계관이 깔려있다고 지적한다. 

완전히 상반된 의견을 표방하는 두 권의 책을 위에 모았다. 

상대주의적 과학론

The Day the Universe Changed: How Galileo's Telescope Changed The Truth and Other Events in History That Dramatically Altered Our Understanding of the (Paperback, Rei Sub)
Back Bay Books / 1995년 9월

마지막 장인 10장을 읽기 전에는 몇몇 부정확한 과학적 사실들로 인해 별 4개를 줄 예정이었다. 하지만 10장의 마지막 몇 페이지를 읽으면서 별 3개로 생각이 바뀌었다. 10장에서 저자는 본인의 과학철학을 피력하는데, 한 마디로 요약하면 신화나 과학이 별 차이가 없다고 주장하는 극단적 상대주의이다. 

과학의 모든 활동에서 이론이 전제된다는 것은 맞는데, A라는 이론과 B라는 이론을 인간 마음대로 고를 수 있는 것은 아니다. 과학은 자연이라는 제약이 있다. 우주에서 관찰되는 지구가 둥그런 것을 보고서도 지구가 네모나다고 전제하는 이론을 펼칠 수는 없다. 

중세에서 근세로 오면서 어떻게 유럽이 기독교적 세계관에서 벗어나는지에 대한 문화사적, 과학사적 이야기는 나름 재미있게 읽었지만 저자의 극단적 상대주의 과학론에 동의하기는 힘들다. 과학사 책으로는 나름 괜찮지만 과학철학 책으로는 별로이다. 저자가 다루는 '구조'(세계관)에 대해 좀 더 합리적 의견을 제시하는 과학철학 책으로 <당신 지식의 한계 세계관>을 추천한다.