자신을 인식하는 물질, 존재와 의식... 자연철학적 접근

#밀리터리 극초음속은 보통 마하 5이상, 즉 음속의 5배이상의 속력을 의미한다. 사실 보통의 탄도 미사일은 모두 극초음속으로 동작하는데, 대기권 재진입단계에서 최고 속력은 마하 20~30에 이른다. 예를 들면 북한이 작년에 발사한 ICBM 실험에서 고도 6천km의 사거리 1천 km의 고각발사 미사일의 종단 속도는 마하 22에 이른다. 한국의 현무 미사일(현무-4)는 고도 500~1000km 상승 후, 마하 10의 속도로 지상에 내리 꽂는다. 대륙간 탄도 미사일의 요격은 마하 20의 속력으로 내리꽂기 때문에, 일단 종단 단계에서 한 두번의 요격 기회밖에 없기 때문에 쉽지 않다. 실제로 정확히 미사일을 요격하지 못하고 비껴 맞으면 원래의 운동에너지로 인해서 요격 후에도 목표로 강하게 충돌하게 된다. 사실, ..

특수 상대성이론을 얘기하라고 하면 대부분은 "광속에 가깝게 진행하는 방향으로 길이가 수축되고, 그 공간의 시간이 느려지고 질량은 증가한다. 종합하면 E=mc^2 끝".. 이라고 대답한다. 물론 끝이 아니다. 특수 상대성이론의 핵심은 4차원 시공간, 시간이 허수축인 minkowski 공간의 이해와, 그 공간에서의 회전변환인 로렌츠 변환을 이해하는 것이다. 4차원 시공간에서의 회전에 대해서 로렌츠 변환 행렬에 따라 변환되는 물리량을 4-vector라고 부르며, 변환에 불변인 스칼라 값을 로렌츠 스칼라라고 부른다. 보통은 4-vector의 길이가 그에 해당한다. 4 momentum은 (?, px, py, pz) 혹은 (?, p)로 주어진다. 즉, 시간축을 제외한 나머지 3개의 성분은 우리가 흔히 얘기하는 운동..

양자 역학은 입자들의 움직임에 대해서 두가지 얘기를 한다. 첫번째 얘기는 우리는 일반적인 입자의 현 양자 상태를 물리적 측정을 통해서 정확히 알 수는 없다는 것이다. 입자의 상태는 여러 가능한 상태들의 중첩으로 주어지고, 물리적 측정을 통해서 그 가능한 상태 중 하나의 상태만을 관측하게 되는데, 관측 후 원래의 상태로 되돌리는 것은 불가능하기 때문이다. 우리가 전자의 위치를 측정하여 x=0이라는 곳에 있다는 것을 아는 순간 더 이상 전자는 그곳에 있지 않다. 도가도 비상도, 명가명 비상명인 것이다. 도를 얘기하는 순간, 그 도는 더 이상 그 도가 아니다. 그러나, 만약 어떻게 저렇게, 우리가 양자의 초기 상태를 정확히 파악했다고 가정을 하자. 그러면 우리는 특정 시간 후에 양자들의 어떤 상태에 있을 지는..

1900년대초부터 빛이 알갱이로 되어 있다는 많은 증거들이 나온다. 광양자설에 따라, 파동의 진폭을 아무리 증폭해도 꿈쩍도 하지 않던 전자들이, 주파수를 올리자 바로 툭 튀어 나온 사건, 광전 효과가 나타나고 고전적 통계역학으로는 무한대의 에너지가 발생하는 흑체 복사에서 Planck는 빛이 취할 수 있는 에너지가 hf의 배수, 즉, 플랑크 상수와 주파수의 곱에 해당하는 에너지의 정수배만 가능하다면 스펙트럼을 훌륭하게 설명할 수 있다는 것을 알아낸다. 그러나, 빛의 알갱이에 대해서 말하기를 꺼려하고, 그 공은 아인슈타인에게 돌아간다. 빛은 알갱이이다. 파동이 실제로는 입자이다... 그렇다면 그 반대의 생각은? 즉 입자는 파동이 아닐까.. 이런 망상에 가까운 생각을 맨 처음 생각한 이가 슈뢰딩거는 아니다. ..

많은 과학자들이 환원주의적 접근법을 좋아한다. 우리가 바라보는 거시세계의 밑, 그 저변에는 미시적 현상들이 존재한다. 애인을 바라볼 때, 물질과 빛이 상호 작용을 하여 망막에 상이 맺히고, 그것들이 여러 화학적 신경 전달 물질을 방출하고, 그것이 기존에 뇌에 각인된 기억들과 조합하여, 뇌는 사랑이라는 감정을 만들어낸다. 이 모든 것의 시작을 양자역학은 설명한다. More is different, 창발의 개념을 얘기할 때 항상 만나는 말이다. 앤더슨이라는 초전도체를 연구하던, 1979년 노벨상을 수상한 물리학자가 얘기한 말이다. 공돌이들이 이것을 가장 쉽게 이해할 수 있는 방법은, 확률 변수론의 central limit theorem을 이해하는 것이다. 동전은 앞과 뒷면을 1/2의 확률로 가진다. 이제 앞..

빛은 가볍다. 워낙 가벼워서 한 자리에 수억개의 빛을 세워두어도 질량은 0이다. 그들은 워낙 가볍기에 공간을 차지하지 않는다. 신의 입자, 힉스 입자도 빛 알갱이를 건드릴 수는 없다. 빛은 무겁다. 워낙 무겁기에 그들에 맞으면 조직이 파괴되고, 생명체는 즉사한다. 워낙 무겁기에 그들은 전자를 밀어내고, 우주의 초기에 시간과 공간을 비틀어 버린다. 빛은 정지질량은 없지만, 에너지를 가지고 있기에 등가 질량은 가진다. E=pc, p=E/c.. 빛은 내부에 자신의 차원, 공간을 가진 것 처럼 보인다. 빛의 내부는 무엇일까... 세상의 많은 일들은, 빛과 전자와의 아름다운 운동으로 발생한다. 빛은 자신의 에너지를 전자에게 전달하고, 전자는 자신의 에너지를 이용하여 빛에게 전달한다. 사물들이 결합하는 원리는 음과..

대칭성에 대한 에미 뇌터의 직관에 의해서 인류는 물리학에 대한 깊은 이해를 하게 된다. 공간 대칭성과 운동량과 의 관계, 시간 대칭성과 에너지와의 관계, 회전 대칭성과 각운동량과의 관계 등, 자연에는 우리가 보는 방향, 우리가 진행하는 방향을 달리해도 물리학적 현상을 그대로 설명할 수 있는 대칭성이 내재한다. 에미 뇌터는 전역 대칭이 하나 주어지면 그에 해당하는 보존되는 물리량이 하나가 있다고 얘기한다. 공간 이동에 대해서 대칭이라면 운동량이 보존되고, 시간 이동에 대해서 대칭이라면 에너지가 보존되고, 회전에 대해서 대칭이라면 각운동량이 보존된다. 위상 공간에서의 회전 대칭에 대해서는 전하가 보존된다. 현대 물리학 역사상 가장 강력한 도구 중 하나는 게이지 대칭성이다. 게이지 대칭은, 공간의 한 지점 마..

배트맨의 조커는 아주 흥미로운 캐릭터이다. 양심이 전혀 없는 악당, 전혀 자신의 행위에 대한 죄의식이 없는 그 이지만, 2019년 조커라는 영화를 보면, 왜 그가 그렇게 변한 지에 대해서 아주 재미있는 묘사를 하고 있다. 어려운 환경에서 꿋꿋이 최선을 다하려고 하지만 하는 일마다 꼬이고 더욱 더 어려운, 비극적인 상황으로 내 몰리며,, 더 이상 물러날 곳이 없는 벼랑에 몰린 극한적인 순간, 조커는 갑자기 커다란 웃음을 터뜨리며 삶의 본질을 꿰뚫는 말을 던진다. "I used to think that my life was a tragedy.. but now I realize, it's a fucking comedy".. 찰리 채플린의 "Life is a tragedy when seen in close-up..

어제, 딸아이와 핵융합에 관한 얘기를 나누었다. 이틀 전, 미국 로렌스 리버모어 (Lawrence Livermore) 국립연구소(LLNL) 과학자들이 인류 최초로 핵융합 반응에서 + 에너지를 추출하는데 성공했다는 기사가 났기 때문이다. 2.1MJ의 에너지를 투입하여 핵융합 장벽을 넘어선 후, 2.5 MJ의 에너지를 추출하여 약 0.4MJ의 순 에너지를 전력 생산에 사용할 수 있게 되었다는, 짧지만 엄청난 기사가 발표되었다. 핵융합 기술을 상용화하는데에는 여러가지 기술적 장벽을 넘어야 한다. 먼저, 1억도가 넘는 온도를 만들어내야 하고, 그러한 온도에서 날뛰는 이온들에게 접촉하지 않으면서도 그들을 좁은 곳에 가둘 수 있는 에너지 장벽을 만들어야 한다. 현재 국제연합 ITER, 한국 KSTAR, 중국 EAS..

우주에 대해서 생각하면 할수록 참 재미있고 신비스러운 곳이다. 우주가 팽창을 시작하면서 별들이 존재할 공간을 만들고, 별들은 주변을 긁어 모아 자신의 몸 안 깊숙이 빨아들인다. 별들은 온갖 원소들을 소화하는데, 이 때의 소화는 분해가 아니라 합성이다. 수소를 모아서 헬륨을, 탄소와 산소를, 실리콘... 철까지의 모든 것들을 소화한다. 핵융합의 과정에서 발생하는 에너지는 존재들을 외부로 밀어내는데, 그것과 중력이 결합을 하면서 오랜시간 별들은 안정된 상태, 주계열성으로 머물게 된다. 더 이상 태울 것이 없게 되면, 존재들은 다시 압축을 시작하는데, 이 때 전자들간의 양자 반발력, electron degeneracy pressure에 의해서 별의 형태를 유지한다. 이러한 별들을 우리는 백색왜성이라고 부른다...

몇달 전 독일 포츠담 바르베리니 미술관에 전시된 인상파 원조인 클로드 모네 (1840-1926)의 유명한 연작 작품 "건초더미"를 환경 운동가들이 으깬 감자로 훼손하는 시위를 한다. 그 작품은 1890년 모네가, 자신이 머물던 곳의 건초 더미를 여러 해에 걸쳐 총 25작의 연작으로 그린 것으로 경매가 1600억원에 이르는 고가의 작품이다. 물론 명화들을 원작 그대로 노출하는 경우는 거의 없고, 단단한 유리 내부에 전시하기에 작품 자체는 보존되었지만, 환경 운동가들에게 고가의 작품 보존은 의미가 없다. 그보다 훨씬 절실한 문제들이 많으며, 그러한 문제들에 대한 인간의 무관심에 대해서 분노하기 때문이다. 인상파를 연, "인상:해돋이(impression:sunrise)"이다. 도대체 뭘 그린 것인지, 완성을 ..

인상파가 등장하여 프랑스 회화계를 뒤흔들든 시기 오스트리아 빈을 중심으로 "빈 분리파"가 등장한다. 클림트( Gustav Klimt, 1862~1918)와 그의 제자 에곤 쉴레(Egon Schiele, 1890~1918) 가 주도한다. 그 둘의 그림은 누가 봐도 알아차릴 정도로 개성이 가득하고 독특하며, 일견은 비슷한 느낌을 받기도 한다. 금 세공사의 아들로 태어난 클림트는 빈 부르크 극장 천장화에서 로미오와 줄리엣을 관람하는 관객들을 사실적이고 고전적으로 묘사하여 황제로부터 황금공로십자 훈장을 수여받고 상금으로 유럽여행을 떠난다. 인상주의의 혁신이 휩쓸고 있는 파리에서 큰 감명을 받고 고국으로 돌아오지만, 여전히 보수적인 오스트리아 미술계에 환멸을 느끼고, 기득권에 빠진 기존 화단에 대한 반대의 의미로..

인간에게는 종교 회로가 있다. 과학 만능의 오늘날 세상에서도 종교 회로는 동작하며, 비록 그 수는 지속적으로 감소하겠지만 종교가 사라지는 세상은 상상하기 어렵다. 주관적인 신비 체험은 인류 역사의 초기에서 부터 현재까지 진행형으로 존재한다. 울리히 슈나벨의 "종교는 왜 멸망하지 않는가?" 라는 책에서 이러한 주관적인 신비 체험에 대해 비판적 시각을 제시한다. 2016년 미국 유타대 제프 앤더슨 교수는 종교인들에게 여러가지 질문을 하면서 대뇌에서 활성화되는 부위가 있다는 연구 결과를 발표한다. fMRI는 뇌 혈류 변화를 감지하여, 뇌의 어떤 부위가 활성화되는지를 판별하는 기술이다. 모르몬교 신도들을 대상으로 조사한 실험에서 중뇌 부분의 감정에 관여하는 부분인 limbic system(변연계)와 가치판단을 ..

생전에 단 한 품의 그림만 판매한 고흐의 사후에 동생 테오는 그를 알리기 위해 뛰어다녔지만 형 사후 6개월만에 그도 사망한다. 남겨진 미망인은 테오와 고호사이에 오간 편지들을 공개하면서 그림의 의미와 사연이 알려지고 파리/브뤼셀/헤이그 등의 주요도시에서 전시전이 개최된다. 그 전시전은 많은 화가들에게 영감을 주게되는데, 뭉크도 그 중 한 명이다 (Edvard Munch, 1863~1944). 뭉크는 노르웨이의 표현주의 화가로 현재도 많은 이들이 오슬로 뭉크 미술관으로 그의 작품을 보러 간다. 그는 어머니와 누나의 죽음, 상실감으로 냉소적으로 변한 아버지의 광기를 물려받아 평생을 정신병/죽음에 대한 두려움을 느끼며 살아간다. 유부녀 밀레 타올레를 시작으로, 다그니 유엘, 룰라 라센이라는 세 여인과 사랑에 ..

에른스트 곰브리치(1909~2001)는 영국 런던대학 미술사학과 교수였다. 가장 유명한 작품은 1950년에 쓴 서양미술사(The story of Art)이다. 다른 보통의 사가들, 미술사가들이 예술가들을 일련의 카테고리로 분류하고, 그러한 화풍이 나타나게 된 시대적 상황에 대해서 분석하려고 했다면 곰브리치는 화가 개개인이 어떠한 삶의 궤적을 따라갔고 그것이 어떻게 그의 그림으로 표현되게 된 것인지에 집중하였다. 인간은 외부의 자극에 생화학적으로 반응한다. 어떤 시대에는 어떠한 행동 패턴들이 존재하고 공통의 자극/생활 환경이 존재한다. 그에 따라 사람들은 비슷한 행동 양상을 보이고 거시적으로 볼 때는 개개인의 개별 행동은 크게 중요하지 않은 것처럼 보인다. 헤겔은 이러한 구조적인 진화를, 우리들의 눈에는 ..

무아, 나는 없다. 그러면 지금 이렇게 타이핑을 하는 것은 무엇인가... 그것은 허상이고 없는 것인가? 당연히 그렇지 않음을 누구나 안다. 그렇게 타이핑을 치고 있는 것을 "나나"라고 부르자. "나나"는 존재한다. 그러나 "나"는 존재하지 않는다. "나나"는 연기적으로 존재하기에 "나"는 존재하지 않는다. 범인들은 이러한 것을 이해하지 못하고 "아상"에 집착한다. "나나"를 "나"로 착각하는데서 아상이 생긴다. 나는 있다. 지금 이순간 이 자리에 내가 존재하고 내가 기쁨과 슬픔과 화남과 자비를 느낀다. 그러나, 그러한 나는 순간순간 변화한다. 좀 전의 나는 화를 내는 나였고, 지금의 나는 자비의 나이다. 그러한 변화는 왜 생기는 가, 누군가 나를 긁었기 때문이거나 내가 만든 상을 곱씹어서 생각한 결과 감..