UNSTRUNG (1)

UNSTRUNG(1)

Jim Holt

* 밝힘: '더 뉴요커(The New Yorker)', 2006년 10월 2일자에 게제되었던 글 입니다[바로가기]. 단행본 'When Einstein Walked with Goedel'의 18장에 'The String Theory Wars: Is Beauty Truth?'로 실려 있습니다. 이 책은 '아인슈타인이 괴델과 함께 걸을 때'로 한글번역 출간되어 있습니다. 아래 글은 원문을 임의로 해석한 것이므로 내용에 주의하시고 원문과 번역본을 함께 읽어 주세요. 특히 []안의 부분은 저의 생각입니다. 저는 이분야 전문가가 아닌 그저 평생 학습자 입니다.

끈이론 전쟁: 이쁘면 단가?

물리학 전성시대다. 물리학자들은 오랜동안 찾아왔던 모든 것들을 위한 이론을 얻기 직전(verge: 가장자리)에 와있다. 어쩌면 이 이론은 티셔츠 문구로 꾸밀수(emblazon) 있을 만큼 단촐한(concise) 정교한 방정식들로 우주의 탄생과 종말을 보여줄지도 모른다.

[이 글은 끈이론을 수학적으로 '아름답게' 꾸몃을 뿐이라며 실랄하게 비판하고 있습니다. 도입부 부터 예사롭지 않지요. 물리 방정식이 아름답다고 옳은가?에 대한 입자 물리학자 머리 겔만의 테드 강연[한글자막판]을 참조하세요. 아름다울 수록 내 좌절은 깊어집니다.]

고대 이래로 믿어왔던(suppose) 세상이 가장 작은 입자들로 구성되었다고 하는 대신에 에너지의 작은 기준은 "끈" 이라고 주장하고 있다.

[고대 철학의 원자설과 현대 입자 물리학을 실체(혹은 질량)가 있다고 합시다. 현대 물리학은 '질량은 곧 에너지(E=mc^2)'라는 등식을 의심없이 받아들이게 했습니다. 그렇다면 에너지를 기술하는 방정식이 바로 세상의 기초라고 하면 무리일까요? 문제는 에너지의 종류가 중력, 전기력, 핵력 등 여러개인데 서로 사맛디 아니한 점이 있다는 겁니다. 끈 이론은 이를 모두 '아름다운' 방정식으로 한데 묶어 내 보고 싶어 합니다.]

[각각 다른 종류의 힘을 기술한 끈들이] 저마다 방식(different ways)으로 진동하므로써[3] 자연에 꼭 있어야 하는 현상을 만들어낸다. 마치 진동하는 여러 가닥의 바이얼린 줄이 어울려 음표를 들려주는 식과 같다. 끈이론은 단지 강력함을 넘어서는데 [그 이유는] 수학적으로도 아름답다는 점이다[1]. 아직 남은 과제라고 해봤자 실제 방정식을 내놓을 일이다. 이 일은 생각보다 오래 걸릴 것 같다. 하지만 이 일에 몰두하는 이론물리 학회의 회원들은 거의 모두다 백년 묵은 꿈인 최종이론이 임박했다고 믿고 있다. 그것을 믿는 학회는 뉴저지 프린스턴의 한 현자(sage)가 이끌고 있다[2].

[1. 앞문장과 단어의 부연설명이나 첨언에 활용 되는 영어 문장의 구둣점, 문장기호 등의 활용을 눈여겨 보자. 차라리 문장을 끊어서 읽는 것이 편하다.]

[2. 이 문단에서 끈이론을 비꼴 밑자락을 깔고 있습니다. 곧 완성된다던 끈 이론은 생각은 그럴듯 했으나 방정식은 아직 완성되지 않았고 오히려 점점 추상적(수학적 아름다움이 높아짐)이 되어가고 있습니다. 이 글의 뒷부분에 끈 이론에 경도된 이론물리 학회가 마치 교주(프린스턴에 있는 한 현자!)에 이끌린 종교 같다고 합니다. 심지어 배교자도 나옵니다.]

[3. By vibrating in different ways, . . . . . . 이 문장에서 물리학적인 통찰이 느껴집니다. 전기장이든 자기장 이든 혹은 중력장이든 장(field) 그 자체로는 퍼져 있을 뿐입니다. 장이 요동을 쳐야  에너지가 나옵니다. 자기장에서 도선이 움직이면 전기가 발생하죠. 전기장과 자기장이 수직으로 파도쳐야 두장의 파도치는 면의 수직으로 전자기 파(빛)이 나옵니다. 질량체 주변에 형성된 중력장을 흔들면 중력파가 나옵니다. 희미한 중력장에서 우리가 감지할 만큼의 강력한 파동이 나오려면에서 적어도 블랙홀 같은 엄청난 질량이 충돌해야 겠지요.]

[4. 통일장 이론이라고, 힘(force)과 에너지(energy)이라고 부르던 것들을 모두 장(field)과 파동(wave)으로 끌고와서 통합하려던 시도가 있었습니다. 끈이론의 조상격입니다. 그나저나 힘과 에너지를 어떻게 구분하나요? 물리 문제를 풀다보면 어쩔때는 힘으로 어쩔때는 에너지로 풀죠?]

물리학계는 괴로운 시절을 보냈다. 한 세대 이상 물리학자들은 끈이론 이라고 하는 꿈의 한조각(the wisp)을 쫓아왔다. 이 추적(chase)은 한 세기의 4분의 3을 차지 해왔던 결말의 종착점에서 시작되었다[1]. 십여개의 끈이론 학술회의가 열리고 수백편의 새로운 박사 학위가 주조(mint) 되고 있으며 수천편의 논문이 쓰여졌다[2]. 하지만 이런 활동에도 새로운 실험 할 만한 예측 한개도 내 놓지 못했다. (심지어) 이론적 문제 한개도 해를 내놓지 못하고 있다. 그 이론이 있어야만 한다고(might exist) 주장하는(suggest) 몇 개의 감(hunch)과 계산들 만이 있을 뿐(so far) 이론은 없다는 것이 (끈이론의) 현실이다(in fact)[3]. 비록그 이론을 찾았다고 한들 의아한 몇 가지 형태로 나올 것이다. (한마디로) 아무것도 아닌 이론이 될 것이다[4]. 하지만 물리학의 저변은 전공자들로부터 제기되는(from the profession) 다른 이견을 무자비하게 제거하면서(ruthlessly weeding) 맹목적으로(with irrational fervor) 끈이론을 밀고 있다[5]. 어쨌든 물리학은 불모의 파탄 국면에 빠져있다[6].

[1. three quarters of a century: 아인슈타인은 말년에 물리학의 힘을 통합하는 통일장 이론을 연구했지만 성공하지 못했습니다. 아인슈타인은 1955년에 사망했지요. 통일장 이론은 60년대 말에 끈이론으로 이어집니다.]

[2. hundreds of new Ph.D's have been minted...: (현재완료형 시제가 사용됨에 유의) 결론은 정해 놓고 이론을 보충하는 학위 논문들을 '주조'라고 표현합니다. 마치 '답정너' 느낌 입니다. 끈이론의 세를 불리려고 박사학위를 '찍어낸다'는 뜻일 겁니다.]

[3. 일반상대론의 장방정식이 나오자 얼마 안있어 슈발츠쉴트가 해를 내놨고 입자의 존재를 예측하는 이론은 실험을 통해 입자가 발견되었다는 점을 상기해 보면서 끈이론의 허구성을 이야기합니다. 끈이론은 방정식도 없이 그저 감과 수능시험문제 처럼 만들어낸 수식의 계산들 이라고 끌어내리는 듯합니다. 물론 저는 감히 범접하지 못할 심오한 아름답기 그지 없는 수식들이죠.]

[4. 끈이론이 제기된 모든 모순을 풀고 완성 되더라도 결국 기존의 물리이론에서 모양만 바꾼 형태가 될 것이므로 무용하다고 저자는 말하네요.]

[5. 끈이론의 '아름다움'은 물리학계를 매혹시켰고 열광적인 '추종자'들을 갖게 되었습니다. 하지만 각 전공분야로부터 모순이 제기 되었고 그때 마다 끈이론은 수정되어 지금은 M-이론 이라고 부릅니다. 일반 상대론의 4차원의 시공간도 어려운데 무려 11차원 이라니! 저자는 이를 두고 말하는 것 같습니다. 이론 물리학이 상대론 이후 백년이 넘도록 이렇다할 업적을 내놓지 못하는 이유가 '쓸모없는' 끈이론을 추종한 탓이라고 하네요.]

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이렇게 일일이 주관적 참견을 달다가는 언제 다읽을지 모르겠습니다. 이어진 편에서는 영문읽기에 속도를 내보지요.

 [다음][끝]