지난 시간 수업은 양자역학과 봄의 infinite potential의 관계가 핵심이었던 것 같다. 관련 부분 강의를 요약하고 소감을 피력하려고 한다.

강의 요약

1.양자역학에서 입자는 확률적으로 거동하고 오직 관찰될 때 존재가 드러난다. 존재란 관찰자와의 만남을 통해서만 파악될 뿐이다. 봄은 “원자물리학에서는 관찰자를 포함한 우주의 모든 부분이 객관화된 대상으로 될 수 없다”고 한다. 양자역학은 객관화된 대상을 생각할 수 없다. 이것이 확률해석의 핵심이다. 고전물리학은 인간의 주관과 별개로 세계가 존재할 수 있다는 신념을 추상화시킨 것이다. 우리가 관찰하고 있는 것은 자연 자체가 아니라 인간의 질문방식 속에 나타난 자연이다. 하이젠베르그는 자연의 모습은 주관과 객관의 상호작용이며 그 주관과 객관은 독립된 것으로 보고 있다. 그러나 봄은 주체와 객체를 독립적인 실체로 보지 않고 전체성(wholeness)으로 보았다. 자연현상이란 주체와 객체가 둘이 하나로 전체화되어 있는 그 현상으로부터 나온 결과이다. 둘은 이미 하나다. 인간이 자연을 인식하는 게 아니다. 인간은 배우도 되고 관객도 된다. 인간이 자연을 인식하는 게 아니라 자연의 자기 인식 과정에 인간이 있는 것이다.

요약하면, 양자는 입자성과 파동성의 상태를 동시에 띠고 있으며 이것을 양자의 중첩상태라고 한다. 이 상태는 관찰될 때 입자로만 거동하게 된다. 또한 양자의 속도와 위치를 동시에 정확하게 알 수 없으며 그 거동은 확률적으로만 말할 수 있다. 이러한 양자현상을 인간의 인식세계에 적용하여 자연현상이란 주체와 객체가 하나로 전체화 된 현상(wholeness)으로부터 나온 결과다라고 주장하는 것이다.

2. 봄은 숨은 변수 이론을 주장한다. 봄은 파동함수의 실수부를 입자의 세계를 의미하고 허수부는 파동의 세계를 의미한다고 주장했다. 이 파동의 세계는 물질적인 것으로 환원되지 않기 때문에 potential로 표현했다. 음파나 물결파는 공기나 물과 같은 물질적인 매질을 갖는 반면에 광파인 빛은 물질성이 없다. 봄은 허수부를 비물질적 세계의 잠재태(potential)로 보았다. 실수부인 입자의 세계와 허수부인 비물질적인 파동의 세계가 어떻게 상호작용하는 가를 논하게 된다. 그러나 그의 포텐셜이란 개념과 비국소성 즉, 동시성의 개념이 받아들여지지 않았다. 동시성은 비국소성의 원인이 되며, 이는 모든 정보 전달속도는 빛의 속도를 초과할 수 없다는 아인슈타인의 특수상대성원리를 위반하기 때문이다. 묶여 있는 두 입자는 정보를 공유하고 있으며 아무리 멀리 때어놓아도 정보를 공유한다. 이 경우 두 입자의 거동은 인과 관계가 아닌 상관관계를 갖고 거동하며 양자역학에서는 이것을 양자얽힘이라고 한다. 얽힌 양자 사이에는 동시성이 발생하며 비국소적으로 될 수 있다. 빅뱅 시에 모든 입자가 얽힌 상태라면 지금도 정보를 공유한다고 할 수 있다. 우리가 무의식 가운데 동시성 현상이 일어날 수 있다는 것을 설명할 수 있다.

요약하면 양자얽힘 현상을 공시성 또는 비국소성으로 설명하며 우주의 모든 물질은 연결되어 있다는 주장이다.

소감

양자중첩이나 양자얽힘과 같은 양자현상을 우리의 인식체계로는 이해할 수 없다. 그러나 양자역학은 상대성이론과 마찬가지로 아직까지는 완벽한 이론으로 받아들여지고 있다. 그런데 나는 양자 현상을 우리의 인식셰계에 적용할 수 있는가에 대해서는 의문을 갖는다. 왜냐하면 양자역학은 개별 입자들에 관한 법칙이고 우리의 경험세계는 상상할 수 없는 수의 양자가 모인 세계이기 때문이다.

관찰은 기본적으로 빛을 이용하고 빛은 입자기 때문에 관찰수단인 빛 입자와 관찰대상인 양자는 비슷한 입자기 때문에 상호작용을 무시할 수 없는 것이다. 그러나 우리가 인식하는 대상인 사물은 빛 입자가 영향을 미칠 수 없이 크기 때문이다. 그렇기 때문에 객관적인 실험이 가능하고 법칙을 세울 수 있으며 그것을 이용하여 우주를 탐사하는 데까지 나아길 수 있는 것이다. 

공시성 또한 마찬가지다. 대상 내부의 입자 사이, 또는 대상과 관찰자의 입자 사이에 공시성이 있다고 해도 인과율적인 자연 해석에 오류를 일으킨 적은 없다, 적어도 우리가 인식하는 범위에 한해서는. 비록 양자얽힘을 공학적으로 이용하려는 시도까지 이루어지고는 있지만 우리의 인지기능의 한계 안에서는 양자얽힘으로 공시성을 경험한 일은 없다. 굼과 같은 무의식 세계에서는 알 수 없지만! <끝>