우주가 무한하다면 인간은 모든 것을 알 수 없을 것이다, 인간이 모든 것을 알 수 있다면, 우주는 유한 할 수 밖에 없는 것이다. 그렇지만, 인간은 모든 것을 알 수 없다. 그렇다고 우주가 무한하다는 것은 아니다. 인간의 삶은 유한하다. 인류의 역사도 우주의 역사에 비하면 거품에 불과할 뿐이기 때문이다.
인간의 삶은 위대하다.
한낱 거품에 불과한 인간의 삶들이, 광대하고, 장구한 우주의 공간과 시간을 알려하기 때문이다. 결코 모든 것을 다알 수 없겠지만, 모든 것을 다 알고자 하는 노력이 부단히 지속되고 있다. 그것은 인류문명의 지속이 장구하리라는 믿음을 준다. 인간이 모든 것을 다 알아버린다면, 그정도 스케일의 우주라면, 우주의 장대한 스케일은 물론이고 인류문명의 장구한 지속을 담보할 수 없을 것이기 때문이다.
이 우주가 팽창하고 있다는 것은 사실인 것 같다. 팽창하다가 줄어들지, 영원히 팽창할 지는 아직 단정을 못한다고 한다.우주는 왜 그렇게 빛의 속도로 백수십억년을 팽창하고 앞으로도 계속 팽창할 것이라 하는 가? 팽창의 원동력은 무엇인가? 빛은 왜 초당 30만km로 달려 가는가? 왜 그것이 변하지않는 고정 상수인가?, 지구는 똑같은 속도로 자전하며, 태양의 주위를 공전하는가? 다른 행성도 나름대로 자전과 공전을 지속하는가?
골치 아픈 우주의 역사나 이론을 알고 싶어 기웃거리는 것이 아니다. 나름대로 앞서의 自問에 대한 자답을 정리하고 싶어서이다. 이부분은 이제까지 아무도 대답해주지 않고 언급하지 않았다. 가장 논리적이라는 '만물의 이론'으로도 아직은 왜 138억년 대폭발이 일어났는지 설명하지 못한다 한다.
우주에 대한 이론과 생각들을 통해 힌트를 얻을 수 있기는 하다. 그바탕하에서, 수학적으로, 논리적으로 의미가 있고 없고는 별개의 문제이다. 나름대로 논리적인 추론이라도 해보고 싶은 욕심의 발로라 할 수 있다. 그것이 내인생을 사는 중요한 의미의 하나가 된지 오래다. 일종의 老慾이리라
우주물리학의 역사
일찌기 하늘과 땅, 해와 달 별 즉 일월성신(日月星辰), 그 속의 만물이 동서고금부터 인류가 알아오던 우주의 모습이다. 인류 역사 수백만년동안 대부분이, 무한히 펼쳐져 있는 고정된 이 땅이 우주의 중심이고 그 위로 무수한 세월동안 해와 달과 별이 뜨고 지며 그속에서 만물이 살아가는 세상으로 알고 지낸 시절이 대부분이다. 인류가 살아가는 이땅이 우주의 중심이 아니라, 우리가 사는 이 땅은 태양의 주위를 열심히 공전하는 작은 행성에 불과하다는 사실을 알게 된 것은 불과 5~600년전이다. 15세기 초반의 코페르니쿠스, 그로부터 1세기 이후 갈릴레오 갈릴레이등이 우여곡절을 거치면서 밝혀내게 된다.
17세기 중엽부터 18세기 초, '아이작 뉴턴' 이 등장한다. 아이작 뉴턴은 영국의 물리학자·천문학자·수학자·근대이론과학의 선구자로. 수학사의 혁명으로 불리는 '미적분법을 창시(뒤에, 동시대인인 독일의 수학자 라이프니찌도 독자적인 미적분 창시 공로를 공인받았다)'하였고, 물리학에서 중력이론을 밝혀내어 정리하고, 뉴턴역학의 체계를 확립했다. 질량이 있으면 인력이 생긴다는 현상을 설명하는 이론을 '사과가 떨어지는 걸보고 알았다' 고 전해진다. 중력의 세기는 거기의 제곱에 반비례합니다. F=G×Mm/r^2. 그외도, 그는 광학의 창시자로 가시광성선의 특징을 정리하였다하니, 당시로서는 과학계뿐아니라, 모든 분야에서 대단한 巨人으로 존경받았지 싶다.
이후 1세기동안 수학과 과학이 비약적으로 발전하고, 아인시타인이 역사상 3대 과학자로 '마이클 패러데이', '맥스웰', '아이작 뉴톤'을 꼽았듯이 오늘날의 과학발전의 초석은 이때 이루어졌다. 19세기 말에 마침내 인류과학사에 혁명적인 거인을 맞이하게 된다. '앨버트 아인시타인' 이다(1879년 ~ 1955년). 그는 특수상대성, 광전효과, 일반상대성 이론을 발표하고 통일장의 이론에 매진하게 된다.
특수 상대성이론이란, 빛의 속도는 누구에게나 항상 같은 값으로 측정된다는 '광속 불변의 원리'에 기반한다. 그러기 위해서는 그동안 절대불변으로 알고 있던, 길이나 거리, 시간, 질량, 에너지 같은 물리량이 변화거나 관측자에 따라 다르게 측정된다는 이론이다. 유일하게 빛의 속도만이 일정하고 불변이라는 것이다.
등속도로 운동하는 관성계를 다룬 '특수상대성이론' 은 모든 관성계에서는 동일한 물리법칙이 성립한다는 상대성 원리'와 '빛의 속도가 일정하다는 '광속 불변의 원리' 를 바탕으로 하고 있다. 반면에 '일반상대성이론'은 '모든 가속계에서도 같은 물리법칙이 성립한다는 '확장된 상대성원리' 와 '중력질량과 관성질량이 동등하다는 등가의 원리' 를 바탕으로 하고 있는 이론' 이다. 그 중에서도 중력질량과 관성질량이 동등하다는 등가원리는 일반상대성이론의 핵심이라고 할 수 있다.
중력 질량과 관성질량이 같은 것, ‘등가원리’ 가 우리가 사는 우주의 근본적인 속성이라는 것이다. 등가 원리를 적용하면 서로 다른 가속도로 운동하고 있는 가속계를 다른 중력장에서 운동하고 있는 계로 나타낼 수 있다. 가속계와 관계되었던 관성력이 사라지고 모두 중력장으로 나타낼 수 있게 되는 것이다. 따라서 가속계에서의 모든 물리법칙은 이 계 안의 물체에 작용하는 중력장의 세기만 달라졌을 뿐 같은 형태로 성립하게 된다.
이것이 확장된 상대성 원리이다. 그렇게 되면 남은 것은 가속계가 경험하는 중력장을 어떻게 나타내느냐 하는 문제뿐이다. '아인슈타인은 중력장의 세기를 휘어진 시공간의 곡률로 설명' 했다. 아인슈타인은 중력이라는 힘을 시공간의 기하학적 성질로 바꿔버린 것이다. 예를 들어 지구가 태양 주위를 돌고 있는 것을 지구와 태양 사이의 작용하는 중력으로 설명하는 대신 태양의 질량에 의해 휘어진 공간 때문에 똑바로 진행하려는 지구의 운동이 영향을 받아 태양을 도는 운동을 하게 된다고 설명하는 것이다. 1919년 11월 6일 빛은 정말로 중력에 의해 휜다 는 것이 일식관측으로 증명되었다.
우주표준모형이론
고정한 실체는 없이 변해간다는 佛家의 가르침이 있다. 제행무상(諸行無常)이라. '모든 것, 만물은 변화한다' 는 뜻이다. 그렇다면, '만물은 변화한다' 는 가르침도 변한다는 뜻인가?
'기본적인 법칙'이 없으면 세상도 온전히 유지될 수 없다. 세상이 있고 기본 원리와 법칙이 생겨난 것이 아니라, 세상은 기본적인 법칙하에서 태어난 것이라 할 수 있다. '기본적인 법칙은 어디에 어떤 형태로 이미 존재하는가' 이는 우리 우주 즉 Universe만으로 설명할 수 없다. 태초의 시작부터 지금까지만을 대상으로 하는 우주, 그 우주만으로라도 5%만이 알려져 있으니, 태초 전, 이 우주의 종말후에 대해서는 별도로 논의하여야 한다.
'불가의 가르침인 제행무상(諸行無常)'은 영겁의 윤회를 주장한다. 우리 우주같은 우주의 무한 반복을 의미한다. 그 무한반복의 이치는 세상의 기반을 이루는 질서와 법칙의 항상성(恒常性)을 전제하는 것이다.
우리는 그'항상성' 을 만고불변의 진리라 일컫는다. 이를 종교적으로 신 또는 창조주로 대치하기도 한다. 인간의 역량으로는 어찌 해볼 도리가 없으니 이 모든 것을 주관하는 주재자를 상정하는 것이 필요해지는 것이다. 인간은 그만큼 똑똑하기도 하고, 어찌보면 교활하기도 하다. 인간의 욕심과 욕망은 끝이 없다. 스스로 감당할 수 없으면, 언제나 비빌언덕을 만들어서라도 욕망을 달성해야 하는 것이다.
모든 것이 변한다고 하지만, '만유인력', '빛의 속도'는 어떤 환경하에서도 일정하다는 것이 현대물리학의 기초이다. 광속도 불변의 원리가 기반인 특수상대성이론, 가속질량과 중력질량이 동일함에 기반하는 일반상대성이론에서도 빛의 속도는 일정하다고 밝히고 있다. 뉴톤물리학에서 일정하다 생각해온 시간, 길이등은 속도에 따라 변한다는 사실을 밝힌 것이다.
일찌기 우주에는 4가지 기본힘이 존재한다는 것이 알려져 있고 그런 존재가 대체적으로 공인받고 있다.. 이중, 원자핵에 양자1개만 존재하는 수소와 92개의 양자, 중성자가 존재하는 우랴늄등 자연게의 물질의 '원자핵 결속력인 강력'과 '중성자가 전자를 방출하면서 양성자로 바뀌는 현상으로, 방사선 붕괴에 관련된 약력', 그리고 '전자기력' 등 3가지 종류가 통합원리로 설명이 되는 '통일장의 이론', 또는 '우주표준모형이론'이다.
우주표준모형이론에서는 우주의 물질은 6개의 쿼크, 6개의 경입자, 4개의 보손과 1개의 힉스입자등 모두 17가지 소립자로 기본구성이 된다고 한다. 커크는 양성자 및 중성자를 구성하고, 양성자 및 중성자는 원자핵을 구성한다. 전자와 중성미자는 경입자라 하는 데, 약력에는 반응하지만, 강력은 느끼지 못한다는 것이다. 또 힘을 매개하는 입자로 4개의 매개입자(W,Z 보손입자)가 있다 한다. 힉스입자는 경입자와 힘매개입자에 질량을 부여하는 입자라는 것이다.
<우주의 기본 구성 및 매개 소립자>
원자핵은 10조분의 1cm 즉 10-15 m이고, 소립자는 원자핵의 1만분의 1이니 약 10-19m인 것으로 알려져 있다. 아인시타인의 일반상대성이론은 우주표준모형을 설명하는 이론적 기초를 제공하였다. 다시말하면, 우주표준모형이론은 아인시타인의 상대성이론에 기반한다는 것이다.
대통일장의 이론
하지만, 우주표준모형이론은 우주물질 5%만을 대상으로 한다. 나머지 95 %는 깜깜한 상태다. 그래서 암흑물질(Dark Material) 혹은 암흑에너지(Dark Energy) 라고 부르는데, 그중 약 26.8%는 암흑물질, 68.2%는 암흑에너지 정도로만 알려져 있다.(과학이 발전할 수록 점정 알려지는 암흑물질과 에너지 구성비가 변하고 있다.
표준모형이론은 수많은 우주물리학자들의 연구결과이지만, 미세한 영역 즉 플랑크상수 영역주변에서 일어나는 현상에 대해서는 무지하기 때문이다. zero에 가까운 세밀한 영역에서는 이론과 맞지 않는 현상이 발생하고, 설명하는 데 부적절한 경우가 많이 나타난다는 것이다.
플랑크 영역은 플랑크상수 인근을 말한다.10-35승J.S에너지 준위상태로, 물질과 에너지의 경계영역이다. 즉 이 상수 이하는 물질이 아닌 에너지 상태이고, 이 이상은 물질이 존재하는 영역이란다. 다시말하면, 플랑크 상수는 물질입장에서는 무와 유의 경계인 셈이다.
* 플랑크 상수 h 는 플랑크가 열복사 현상을 설명하기 위하여 도입한 플랑크 상수로 그값이
6.63×10-34 J·s 이라 한다.
h= mv *λ
E는 에너지(단위는 J), v는 진동수(단위는 1/s), h는 에너지 6.63×10-34 J.s의 Js는 J에 s (sec)를 곱한것 즉 단위 에너지를 표현
h가 상수이기 때문에 운동량(mv)과 파장(λ)는 반비례 관계에 있다. 빛이 입자라하면, 무게가 zero에 가깝다. 아니 zero이다. 빛의 속도가 엄청나도 λ=h/mv 이니 λ는 무한에 가깝다 아니 무한이다. 즉 h 가 상기와 같은 zero에 가까운 값을 가지는 이유는 빛과 같은 레벨의 물질파를 설명하는 데 사용하기 때문이다. 물질이 물질이 파동처럼 작동하기 위해 매개상수값인 것이다. 이보다 더 작은 영역이 있다면, 그것은 물질이라 이름붙이지 못하는 에너지 영역이다. 그래서 플랑크 상수는 물질입장에서는 무와 유의 경계라는 것이다.
표준모형이론은 암흑물질과 암흑에너지, 중력자에 대해서는 설명하지 못한다. 일반상대성이론에서 중력파의 존재를 예언하고, 아인시타인 말년에 중력마저 통합하는 이른바 '대통일장의 이론'을 추구하였지만, 아직은 미완성이다. 2016년 1월 중력파의 발견으로 중력과 중력작용에 대한 연구가 활발해질 것으로 기대한다.
에너지와 물질의 경계인 플랑크 상수등 변화지 않는 것(상수)으로 정의되는 물리량들을 전제로 하는 현대물리학은 이런 기본적인 물리량이나 법칙들은 이 우주를 이루는 기반이기 때문에, 이 기반위에서 변화를 논해야 한다는 것이다.
우주표준모형의 기본입자들은 더이상 쪼개지지 않는 다는 것을 전제하지만, 플랑크영역부근, 즉 10-19m보다 작고, 플랑크 상수(물질과 에너지의 경계영역)는 증명할 방법이 없는 이론적인 세계만 존재할 뿐이다,
더구나, 플랑크 상수 를 벗어난 영역, 10-35승 J.S에너지 준위상태를 벗어난 영역에는 에너지만의 상태라고 이야기하는 데, 이 영역에서는 현대물리학의 기반을 벗어나기 때문에 어찌될 지 예측할 수 없다. 우리 우주가 아닌 다른 우주일 수 있다. 그것은 또 다른 우주, 빛의 속도나 만유인력이 상수가 아니라 변수나 또다른 상수, 물질의 기본입자가 17가지가 아닌 다른 우주를 말할 수 있다고 상상된다.
상대성이론도 10-19m 즉 소립자 영역 이전의 극히 일부의 물리세계를 설명할 뿐이다. 플랑크 상수보다 큰 영역,10-35승J.S 즉 이 우주에서 불변의 물리량이이라 여겼던 중력, 길이, 공간, 시간도 변화하고 오로지 빛과 만유인력, 플랑크상수만이 변화지 않는 값이라 한다. 과연 그것마저도 변화지 않을 것인가?
현재 '모든 것의 이론'에 가장 근접한 것으로 평가받는 '초끈이론(superstring theory)'
은 초대칭이론의 성과를 바탕으로 한다.
초끈이론은 블랙홀과 입자들을 흔들리는 10-35m 길이의 1차원 끈으로 설명한다. 중력도, 빛도 초끈의 파동으로 설명한다. 초끈이 이런 주파수로 波形을 그리면, 중력이고, 저런 波形을 그리면 빛이라는 것이다. 즉 여기서는 중력이나 빛은 기반이 동일한 파의 일부라는 것이다.
20세기 초 아인슈타인이 주창한 상대성 이론이 뉴턴역학의 패러다임을 깨뜨렸듯 1984년 슈바르츠와 그린에 의해 주창된 끈이론(String theory)이 상대성 이론에 반기를 들면서 현대 물리학의 화두로 떠오르고 있다. 끈이론은 물질의 최소단위를 점과 같은 입자로 보는 기존의 관점과 달리 끊임없이 진동하는 끈으로 보는 이론이다.
입자물리의 세계는 4차원에 지나지 않지만, 초끈이론이 제시하는 세계는 수학적 모순이 사라지는 10차원을 지나 11차원으로까지 확대된다. 여기서 이른바 '멀티버스(Multiverse)' 라는 개념이 나온다. 파도치는 끈의 결과로 무수한 중력과 빛의 탄생, 그 탄생되는 중력과 빛을 기반으로 우주가 하나씩 명멸한다.
스티븐 호킹의 저서 '위대한 설계'에 따르면 10차원 초끈이론은 5가지 유형이 제시되었다. 이것을 1995년에 프린스튼 고등연구원의 에드워드 위튼이 1차원의 끈이 사실은 11차원에서 대롱처럼 말려 있는 2차원 막 구실을 하는 것으로 해석하여 초끈이론의 통합형인 11차원 ‘M이론’이 을 제시하였단다.
에드워드 위튼, 스티븐 호킹, 레너드 서스킨드 등 초끈이론 천문가들은10500개의 우주가 있다는 우주론을 제창한다.. 멀티버스를 설명하는 10차원 초끈이론 내지는 11차원 통합초끈이론인 M이론이라는 것이다.
M이론은 우주의 모든 물질을 작은 막들의 조합으로 보고, 기본 입자들을 진동하는 작은 끈으로 보는 끈이론, 중력 상호작용에 관한 계산에서 나오는 ‘무한대’ 값의 문제도 해결하여, 20세기의 양대 산맥인 양자역학과 상대성이론이 결국 통합될 것이라고 예측한다. 이른바 '대통일장의 이론( Great Unified theory)' 또는 '만물의 이론, 궁극의 이론(Theory of Everything)' 에 거의 접근하였다는 것이다. 하지만 궁극의 이론에 아주 가까이 다가선 것은 틀림없지만 모든 것들의 의미는 여전히 미해결의 문제가 많다는 것이다.
M이론으로, 95%의 암흑물질이나, 암흑에너지가 밝혀지면, 어떤 새로운 우주나, 물리현상이 나타날 지 어지간한 우주물리학자들도 상상할 수 없다.초끈이론 자체가 워낙 엄청나기 때문에 실험은 둘째치고 사고실험조차 힘들다고 한다. 그러니 초끈이론이 미완성인데다가 이 초끈이론이 맞다는 것을 증명하려면 태양계만한 입자 가속기가 필요하다고 하니, 실험물리학자들에게 초끈이론에 대해 비판적이라 한다.
물론 이 이론 증명은 불가능한 사변적인 주장일지도 모른다. 논리만 따지는 수학과는 달리 물리는 현실을 기술하는 학문이기 때문에 현상을 설명하거나 예측해야 한다. 그래서 어떤 물리학자들은 '초끈이론은 물리도 아니다' 라고 극언을 한다. 그렇지만, 증명할 수 없다해서, 논리적으로 제시하는 여러 이론을 무시할 수 없다. 중력파의 존재나 4차원 시공을 표현한 일반 상대성이론이 발표되었을 때 제대로 이해한 사람이 서너사람이였다니까. 그러나 스티븐 호킹은 'M이론'을, '궁극의 이론' 부르기를 주저하지 않았다.
이번에 우주표준모형에서 통합되지 않았던 중력파의 존재가 밝혀져, 우주연구에 새로운 전기가 되었지 싶으니 지켜볼 일이다. 아무리 과학이 발전하드라도 이른바 '만물의 이론'을 신이 아닌 인간이 밝혀낸다는 것이 쉽게 달성된다면, 이 우주는 어쩌면 싱거운 대상일 수 있다. 만물이 대를 이어 영속하는 이우주는 어쩌면, 인간의 이론이 감당하기에는 너무나 복잡하고 거대한 것이 아닌가 모르겠다. 아직 95%미지로 남아 있는 우주라니, 어쩌면 영원히 미해결로 남을 지도 모른다.
사람들의 호기심은 끝이 없다. 논리만 따지는 수학으로라도 현재의 우주와 우주의 과거, 미래 즉 세상의 탄생과 종말전후마저 기술하고 싶어한다. 현실적 증명을 필요로하는 물리학이 이를 따라가야하기 때문에 논리적 우주론에 불만이 많다는 것이다.
끈이론 연구가들이 말하는 '끈이론, 그 과거와 미래'를 들여다 보자.
◇우주는 어떻게 생겼나=빅뱅이론에서 초기 우주는 크기가 ‘영(0)’이고 에너지가 무한한 특별한 상태였다. 지난 70년동안 물리학자들은 우리 우주가 약 1백38억년 전에 거대한 대폭발로 탄생했다고 설명했다. 초끈이론은 이러한 방법으로 우주가 탄생했다는 관점을 정면 부정한다. 초끈이론에 따르면 빅뱅 이전에도 우주는 무한히 오랜 시간동안 존재해왔다. 대폭발로 우주가 탄생한 것이 아니라 그전부터 항상 존재하던 우주가 갑자기 138억년전에 대폭발하고 성장한 것이라고 보고 있다.
우주의 시작에 대한 해석이 다른 만큼 소멸에 대해서도 입장이 다르다. 우주가 영원히 팽창할 것인지, 그대로 있을지, 혹시 찌그러질 것인지는 아직 풀리지 않은 수수께끼다. 그러나 우주가 찌그러진다면 빅뱅이론에서는 우리 우주는 완전히 소멸되어 버린다. 초끈이론에서는 우주가 찌그러지더라도 없어지는 것이 아니라 아주 작은 우주로 남아있게 된다. 이수종 교수<2004 베셀상을 수상. 초끈이론을 연구해온 서울대 물리학부>는
“초끈이론에서 우주는 성장과 수축을 반복하는 영원 무궁한 존재이므로 빅뱅이론의 우주관과는 철학적으로 다르다”고 설명했다.
또 끈이론에 따르면 우주는 하나가 아니다. 우리 우주(지구가 존재하는 우주)와 다른 모습의 우주가 존재하며 각 우주마다 다른 물리법칙을 가지고 있을 수 있다.
◇끈이론의 전망=이처럼 우리가 사는 시공간에 대해 명쾌한 해답을 내놓고 있음에도 불구하고 끈이론은 불완전한 부분을 갖고 있다. 우주가 왜 갑자기 성장을 했는지 설명할 수 없기 때문이다. 현재 끈이론 연구자들이 관심을 갖는 분야가 바로 이러한 문제들이다. 우주를 구성하고 있는 최소 단위인 끈이 시간의 변화에 따라 어떤 특이성을 갖는지 알아낼 수 있으면 우주의 과거, 현재와 미래를 정확하게 설명, 예측할 수 있다.
과학자들은 빅뱅이론이 맞는지 초끈이론의 우주론을 알아보기 위해 중력파동의 측정에 관심을 기울이고 있다. 중력파를 측정하는 ‘라이고(LIGO)’가 내년쯤 미국에서 가동될 전망이다. 만약 이들 실험에서 중력파의 파동을 충분히 찾아낸다면 끈이론은 21세기 과학의 새로운 자연법칙으로 확고하게 자리매김할 것이다.
양자 역학과 일반 상대성 이론의 통합 시도는 양자 중력론이라 불리는 연구 분야를 낳았으나 그리 흡족할 만한 결과를 못 내고 있다. 이러한 실패의 근본적 이유는, 양자 중력론이 없었던 것이다. 일반 상대성이론은 고전적으로는 매우 아름다운 이론이나 양자화 하려는 시도는 항상 처참한 실패로 관철되어 왔던 것이다.
"중력에 양자현상이 존재하는가? 존재한다면 왜 결합상수가 없는가?" 파인만이 오래 전에 질문을 던졌다 한다.
끈이론은 이러한 양자 중력론이 가지는 문제들을 모두 해결해주며, 여태까지의 이론들 중 유일하게 자기 모순이 없는 중력을 양자화시키는 이론이다. 물질의 궁극적인 구성 단위를 끈으로 보고 현상학적으로 달라 보이는 여러 입자들을 끈의 각기 다른 진동으로 해석함으로써 기존의 양자장 이론이 가졌던 무한대의 발산 값들은 끈이론 계산에서는 모두 서로 상쇄하게 되어 나타나지 않게 된다. <끈이론이, 그 과거와 미래(박동수·박정혁·이수종)>
우주란 무엇인가?
철학자, 종교인들, 물리학자, 끈이론가들, 일반인들이 보기에는 하나같이 비정상적인 사람들이다. 단순히 접근할 수 없는 상상의 세계에 노는 사람들이기 때문이다. 서로간에 서로를 처다보면서도, 각자는 상대를 비정상적인 사람들로 인식할 수밖에 없다.
각자는 나름 세상이 생긴 근원을 설명할려고 하면서도 각자의 머리 속에 담을 수 있는 것만으로 설명한다. 쪽박은 바닷물이 아무리 많아도 담는 쪽박수준이상을 담을 수 없듯이, 우주는 그보다 훨씬 거대하고 근원적임에도 불구하고 인간의 뇌가 담고, 상상할 수 있는 영역수준으로 우주를 상상할 수 있을 뿐이다.
다음글은 老子別義 11장 http://egloos.zum.com/chsjinok/v/11040927(옥충석 글)에서 인용한 글이다.
['吾不知誰之子(오불지수지자) 象帝之先(상제지선) 나는 (도가)누구의 자식인지 알 수 없지만, 조물주보다 먼저 있었던 것 같다(道德經 4장)'
'태허는 끝없이 넓고 큰 세계를 아무리 큰 지식으로 이 경지를 들여다보아도 그 한계를 알 수 없다(莊子)
'천지에는 옛날도 없고 지금도 없으며 처음도 끝도 없이 영원히 변화하는 것이다(공자)'
'太虛卽氣, 기가 모이면 만물이 생기며, 만물이 사라지면 기가 흩어진다. 기가 흩어진 상태를 허(虛)라고 하며, 근원적인 허의 상태를 태허 (莊載) '
고대 동양에서부터 '태극'으로 인식되어 온 태초의 우주의 모습은, 현대우주물리학에서도 부단히 탐구대상이 되어 왔다 .현대우주물리학에는, '정상우주론', '팽창우주론' 이 대립하고 있는 데, 대체적으로 팽창우주론이 힘을 얻고 있다.
'팽창이 있었다는 것은 시간을 꺼꾸로 거슬러 올라가면, 태초가 있었다는 말이다'.
태극은 모든 것이 통합된 우주의 원초, 또는 무극, 무에서 '기(氣)'가 일었다. 이는 무(진공)에서 양자요동으로 물질이 생겨났다는 현대우주양자론의 우주 생성논리가 궤를 같이하는 것이라 생각된다.
'양자요동'을 설명하는 것이 양자역학론이라면, 무극에서 기가 일었다는 것을 '이(理)'로서 설명한다. 이른바 '이기론(理氣論)'이다. 그 후, 인플레이션과 빅뱅이후, 다양한 물질이 생겨나고, 우리가 몸담고 있는 하늘과 땅, 그리고 만물이 생겨났다.
뿐만아니라, 현대 우주물리학은 그 태초에서 만물이 생겨나는 원리, 태초이전, 그리고 우주의 종말, 종말이후까지도 설명하는 이른바 M이론으로 일컬어지는 '만물의 이론(Theory of Everything)' 으로 불리는 이론이 제창되고, 그것의 해석이 스티븐 호킹의 '위대한 설계' 에 의하면 거의 완성단계에 와 있다한다. '거의' 라는 말은 함정일 수 있다. 수년, 수십년, 수백년, 어쩌면 불가능할 지도 모르기 때문이다.
공자의 10제자중 1명인 염구(冉求)가 공자에게 물었다.
"천지가 생기기 전을 알 수 있습니까?' 공자가 대답했다. '알 수 있다. 예나 지금이나 같은 것이니까 말이다." 다음날 염구가 다시 공자를 찾아와 물었다.
"어제 제게 '천지가 생기기 전을 알 수 있습니까?" 하고 물었을 때 선생님은 "알 수 있다. 예나 지금이나 같은 것이니까 말이다." 하고 대답하셨습니다.
이에 공자가 말했다고 전한다. "대저 천지에는 옛날도 없고 지금도 없으며 '처음도 끝도 없이 영원히 변화하는 것' 이다. 그러니 아직 자손도 없는데 있다고 한다면 되겠느냐!"
공자가 말을 계속했다.
"사물이란 그 사물에 앞서 무물(無物)의 상태에서는 생겨날 수가 없는 것이다. 이미 사물이 있으면 사물은 사물을 낳아 만물이 끝없이 생겨서 자란다. 그렇게 만드는 것이 바로 道의 작용이다"
뉴톤과 앞서거니 뒷서거니 미적분학을 발견하고 정립한 라이프니츠는 세상만물을 이진법으로 설명하고자 하였다. '0', '1' 이라는 두개의 십진법 숫자로 이진법을 설명한 것이다. '0' 은 텅빈 것, 아무것도 없는 것(無), '1'은 신(神)의 개념으로 인식하였다. 아무것도 없는 것에서, '1'인 신의 창조적 활동으로 만물이 생겨났다. 즉, 만물이 설명된다는 설명이다. 중세 신학적 사고로 이진법을 발견하고, 연구하였기 때문이다
또, 라이프니치는 이진법 연구의 일환으로, 주역의 64괘 384효을 0과 1의 이진법화하여 설명을 시도 하였다. 즉, '0' 은 텅빈것, 아무것도 없는 것, '1'은 신(神)의 개념으로 이것이 6개의 효을 이루고, 이 효의 조합으로 64괘의 괘가 생긴다는 것이다 즉, 無(0)와 神(1) 사이에서 만물이 생성하였음을 설명하고자 한 것이다. 이것은 1은 神, 0는 無로 보는 라이프니치의 이진법을 통해보는 일종의 有無論이 있다, ]
노자나 공자는 태초가 있었다고 한다. 태초가 있었다는 것은 태초이전이 있었다는 말이 된다. 태초가 있었다는 것은 시작이 있었다는 말이 되므로 유한하다는 것이다. 그러니 우주는 끝도 있어야 한다.
노자는 태초이전을 '혼돈상태' 라 규정했다. 儒家에서는 '무극'에서 기가 일었다고 이 때부터 만물이 생겨났다고 설명한다.
노자, 장자,공자의 궁극에 대한 견해는 대체적으로 촛점이 모아진다고 생각한다. 우주론적 관점으로 보면, 정상우주론에 가깝다는 것 내 개인적 판단이다. 이미 크기를 알 수 없는 태초의 우주에서 有가 생기는 원리로 부터 有의 소멸, 有無相生과 그로부터 이어지는 여러 思惟들이 여러 聖人들이 남긴 자취라 할 것이다.
성현들의 우주에 대한 사유를 살펴보면,
○ 태초는 있었다.
○ 태초이전은 혼돈 또는 무극, 무의 상태였다
○ 무수히 많은 시간(영겁)동안 무수히 많은 우주가 명멸해왔다.
○ 無中生有, 무의 상태에서 유가 생겼다.
도의 작용으로 태초 아무것도 없는 상태에서 기의 작용으로 有가 생겼다.
그런 성인들의 말씀은 우리의 정신적 토대로 오랫동안 자리매김하여 왔기 때문에, 현대적 이해와 해석이 필요한 것이다. 그래서, 현대물리학의 관점으로 재해석하는 것도 필요하다. 현대물리학 역시 시작이 있었다하지 않는가?
앞서 언급했듯이, 상대성이론의 관점은 영(0)’이고 에너지가 무한한 특별한 상태에서 약 1백38억년 전에 거대한 대폭발로 우주가 탄생하였고, 우주의 소멸에 대해서도 우주가 영원히 팽창할 것인지, 그대로 있을지, 혹시 찌그러질 것인지는 아직 풀리지 않은 수수께끼라 한다.
초끈이론에서는 우주는 무한히 오랜 시간동안 존재해왔고, 대폭발로 우주가 탄생한 것이 아니라 그전부터 항상 존재하던 우주가 갑자기 138억년전에 대폭발하고 성장한 것이라고 한다니 어쩌면 성인들의 직관적 우주관이 초끈이론의 우주관에 가깝다는 생각이 든다.
우주표준모형이론에서 폭발전 상태, 우주가 찌그러들던지, 확장할 때, 그 끝은 어떻게 될는 지?
또, 95%의 암흑물질과 암흑에너지에 대한 설명등을 할 수 없다한다. 초끈이론에서 왜 갑자기 대폭발이 생겼는지?이 역시 아직 설명을 못하는 부분이라고 한다.
이러한 설명이 논리적으로 설명이 되는 데, 현실적으로 확인할 수 없는 것인지, 논리적으로라도 설명이 안되는 부분인 것인지? 만약 논리적으로라도 설명이 안되는 부분이라면, 상대성이론이든, 초끈이론이든 완벽하지 않다는 것을 말해주는 것이 아닐까?
2016년 1월 중력파의 발견으로 더깊은 연구가 진전되면 이런 설명이 논리적으로라도 가능해질까? 그것은 인류에게 매우 불행한 일이 될 것이라는 예감이 든다. 우주의 모든 논리,즉 생성과 소멸, 유와 무, 물질과 비물질, 지금우주와 이전우주, 다음우주에 대한 비밀이 밝혀진다면 인류의 두뇌는 또 무엇을 연구대상으로 삼을 것인가?
비유컨데, 알파고가 모든 바둑의 수를 꽤뚫어 버리면 바둑수를 알기위해 머리를 싸매는 목표와 그 목표에 매진하면서 살맛을 누리던 낭만은 사라지고, 바둑에 인생을 거는 풍토도 변하지 않을 까?
이 우주의 95%를 찾이한다는 알려지지 않은 암흑물질, 암흑에너지, 빛과 중력은 1차원 초끈의 진동하는 파동현상의 서로다른 형태라는 논리, 대폭발로 우주가 탄생한 것이 아니라 빅뱅 이전에도 우주는 무한히 오랜 시간동안 존재해왔다는 초끈이론의 논리는 성현들의 직관적 우주관에 더하여 서두에 던졌던 의문,
'우주는 왜 그렇게 빛의 속도로 백수십억년을 팽창하고 앞으로도 계속 팽창할 것이라 하는 가? 팽창의 원동력은 무엇인가? 빛은 왜 초당 30만km로 달려 가는가? 왜 그것이 변하지않는 고정 상수인가?, 지구는 똑같은 속도로 자전하며, 태양의 주위를 공전하는가? 다른 행성도 나름대로 자전과 공전을 지속하는가?'
이외에도, 그와 유사한 수많은 의문(우주의 근본적인 비밀)에 대한 나름대로의 논리구축에 힌트를 준다할 것이다.
크기10-19m 영역은 소립자영역 즉 우주표준모형이론이 지배하는 영역이다. 크기 10-35m 은 물질과 에너지의 경계인 초끈이론 즉 대통일장이론 대상영역이다. 우주표준모형이론영역은 2013년 힉스입자의 발견에 대한 노벨상 수상으로 현실적으로 증명가능한 물리영역이 인증된 셈이다.
10-35m 은 대통일장이론 대상영역으로 현재로서는 현실적으로 증명불가능한 물리영역으로 논리적으로만 추론되는 수학적영역이다. 그래서 일부에서는 '초끈이론은 사변적이다, 과학이 아니다' 라고 한다는 데, 어찌되었던 2016년 중력파의 발견으로 이부분 이론에 대한 관심이 높아지고 있다한다. 그래서 초끈이론 영역은 10차원, 26차원의 우주로 모순없이 수학적으로 설명하다는 데, 아직 그 수학을 풀어내지 못하고 있다한다. 알파고 같은 더 고급화된 인공지능 컴퓨터가 등장하면, 아마도 그런 수학도 금세기나 다음세기안에는 풀려지지 않을까?
이런 이론과 노력하는 인간의 세계를 느껴보면, 어쩌면, 인간 스스로가 神이든가 神이 되어가는 것이 아닌가 생각이 든다.
참으로 '인간의 삶은 위대하다. 위대한 삶을 사는 인간들이 많다' 는 것을 다시한번 실감한다.
*동영상에 나오는 yoctometer 1 yoctometer = 10-24m 크기를 말한다
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