먼저 양자역학은 이 질문부터 해봐야한다.
우리가 어떠한 물체 혹은 현상을 관측한다는 것은 무엇인가?
만약 우리가 전혀 물리적이지 않은 텔레파시나 어떠한 기운을 통해 물체를 관측할수 있다면 이 양자역학이 필요없다.
하지만 우리는 인간이며 관측이라는 행동은 필연적으로 어떠한 다른 매게체를 통해서만 할수 있다
예를 들어보자 장님이 있다 이 장님이 어떠한 물건을 관측하려면 어찌해야할까? 그렇다 손으로 만져야 한다 즉 아무것도 하지않고는 물건을 관측하지못하고
손이라는 매개체가 필요하다 근데 이것은 정상인도 마찬가지이다 어떠한 물체를 관측하기 위해서는 매개체가 반드시 필요하다
눈으로 보는 것은 우리가 흔히 어떠한 물체에 영향을 끼치지 않을것이라 생각한다
하지만 "본다" 라는 이 행동은 빛입자를 관측하고자 하는 물체에 쏜다음 튕겨나오는걸 우리 망막세포가 인식한다는 뜻이다.
소리도 마찬가지이다. 공기입자를 파동형태로 쏜후 튕겨져 나와서 아는것이다.
이처럼 모든 "관측"이라는 행동은 매개체가 필요하다.
여기서 첫번째 인간의 사고를 흔드는 발견을 하는데 바로 하이젠 베르크의 불확정성의 원리이다.
양자역학의 기본이되는 원리인데
요점은 간단하다 우리가 아파트 건물 흔히 보는 모든 물체들은 단순히 빛입자를 쏴서 튕겨나오는 것을 망막세포로 관측하는것 즉 "보는것"만으로는
그 피관측 물체에 영향을 주지않는다 (왜냐하면 빛입자 크기나 질량에 비해 아파트나 건물 혹은 우리가 보는 모든 물체들은 너무나도 큰물체이기때문에 그렇다
바위에 계란을 던진다해서 바위가 문제가 생기거나 그러지 않는것처럼 말이다)
그러나 피관측 물체가 똑같이 광자만큼 작은 입자라면 어떨까?
빛입자를 관측하기위해 빛입자를 쏘게되면 관측하려던 빛입자는 튕겨져 사라져버리게된다.
그래서 기존 관측전의 빛입자가 어떠한 곳에 어떠한 속도를 가지고 있는지 알고싶어서 다른 빛입자를 쏘면 맞은 빛입자가 도망가버리기때문에
속도와 위치를 동시에 정확히 알수 없다는 것이다.
그러나 위에서 말했듯이 큰물체 즉 우리가 보는 커다란 거시세계에서는 관측이라는 행동이 큰영향을 주기때문에 양자역학에서 유도되는 현상들은 미미하다
그러나 원자나 그 내부 특정 작은 부분으로 가면 그 현상이 커지기때문에 우리는 확률을 이용할수 밖에없게되는것이다.
양자역학은 그래서 미시세계를 다루는 물리학이다.
그럼 생기는 질문이 있다 이자연이라는것이 원래 생겨먹은게 확률적인것인가?
먼저 답은 인간은 모른다이다
아인슈타인과 슈뢰딩거는 확정적이다라고 주장했다 다만 인간이 관측이라는 행동을 해서 그것때문에 불확정성이 생기는거지
관측전의 자연은 확정적이다라는 것이다.
그래서 고양이가 나온것이다. 박스를 열기전에는 고양이가 죽었는지 살았는지 모른다고 고양이가 반생 반사 상태라는건 이치에 안맞는다 분명 이미 박스안에서는 생사가 이미 정해져있지만 인간이 열어보기전에는 모르므로 자연이 확률적이다 라고 주장하는것이다.
반면 코펜하겐 학파들은 아니다 관측과 상관없이 자연은 원래 애매모호한 확률이다 라고 말하는 학파다
이것을 판단하기 위해서 epr사고 실험등을 했지만 결론은 하나다 인간은 반드시 관측이라는 행동을 해야하며 양자역학에서 말하듯 관측후에는 필연적으로
불확정성이 생긴다 고로 이말은 인간은 항상 불확정성적인 자연만 보게된다는 것이다.
그 관측 이전의 자연은 신만이 아는 것이다.
두번째로
상대성이론..
상대성이론 하면 시간공간 난리를 치는데...
간단하게 말하겠다
"모든 물체는 시공간에서 빛의 속도로 운동하고 있다" 로 정리할수 있다.
이게 무슨 개소리냐 하겠지만 사실이다.
과거 뉴턴역학에서는 시간과 공간은 분리된 물리값이다 즉 두가지가 변하지않고 절대적인것이다.
이말은 우주 어딘가에 기준이 되는 공간이 존재하며 이 공간에 대해서 물체들이 상대적인 운동을 한다는 것이다.
예를들어보자 운동장에 학생 교장선생님 훈화말씀듣기위해 줄을 섯다
근데 뉴턴은 이 줄에 기준을 반장을 새웟다 그래서 모든 반학생은 반장을 기준으로 자신이 어디있는지 알게됐다 이말이다
그러니깐 반장을 기준으로 횡으로 몇번째 종으로 몇번째에 있다고 자신의 위치를 말할수 있다는것이다.
근데 이것이 문제가 생겼다 어떤 문제인지는 복잡하므로 패스하고 여튼 문제가 생겼으니 이 기존 방식을 못쓰겠지?
그래서 아인슈타인이 등장하는데 아인슈타인은 간단하게 모든 학생들 스스로가 기준이라 생각하면 된다 말한것이다.
즉 반학생들 스스로가 기준점이 되라는 것이다.
예를들어 반의 군기반장 두환이가 반장의 위치를 설명하는 것과 총무 MB가 반장의 위치를 설명하는 것이 다를것이다.
왜냐하면 두환이랑 MB가 위치한 곳이 다르기때문에 서로 보는 반장의 위치가 다를것이기 때문이다.
그럼 두환이랑 MB랑 누가 더 정확히 반장으 위치를 말하는것일까?
결론은 아인슈타인은 둘다 맞다고 이야기한것이다.
즉 절대적인 공간과 시간은 존재하지않는다 "관측자 본인이 다른피관측물을 설명하는것 이 옳은것이다" 라고 말하는것이다.
이것이 매우충격적인데.
더쉽게 설명하기 위해
극단적 예를 들어보자
두환이랑 MB를 우주에 보내보자 광할한 우주에 단둘만 있다.
두환이가 MB를 보니 자신을 기준으로 동쪽으로 멀어지고 있다고 말한다
MB가 두환이를 보니 자신을 기준으로 서쪽으로 멀어지고 있다고 말한다.
그럼 실제로 누가 움직이는가??
결론은 모른다 이다
왜냐 우주공간 자체에는 절대적인 기준이 없기때문이다.
그래서 "상대성 이론" 이라고 불리는 것이다.
그럼 맨위로 가자
아까 "모든 물체는 시공간에서 빛의 속도로 움직인다라고 했다"
이말은 두환이가 MB를 본다면 두환이 자신은 정지해있는데 동쪽으로 멀어진다고 이야기한다 이말은 자신에 비해 공간에서 움직이고 있다는 것이다.
근데 모든 물체는 시공간에서 빛의 속도로 움직인다. 즉 공간으로 빛의 속도중 일부가 할당되게 된다.
더 풀어이야기하자면 광속을 100이라 할때 두환이가 MB를 본다면 MB가 공간에서 움직이고 있으니 100중 공간으로 10이 할당이 된다
이말은 시간은 90이 된다는 것이다.
왜냐 시간과 공간 에서 할당되는 총 운동값은 100(빛의 속도)이기때문이다.
즉 두환이가 MB를 본다면 시간에서 90으로 가니 기존 공간에서 움직이지 않는 0 일때보다는 분명 시간이 느리게 가게 되는것이다.
이해했는가?
좀더 빨라져서 공간에서 99만큼 움직이면(공간에서 광속에 가깝게 움직인다면) 시간에서 1이 되므로 기존의 시간100으로 갈때보다 더느리게 갈것이다. 즉 시간이 흐르지 않는 것처럼 보이게 되는것이다.
요점은 이것이다.
뉴턴은 우주어딘가에 시간과 공간의 절대적인곳이 있어서 그것을 기준으로 설명하였지만 (시간과 공간은 변하지않는 절대값)
아인슈타인은 관측자 본인을 절대적인 입장으로 두어 다른 물체들을 설명한것이다. 그로인해 필연적으로 시간과 공간이 관측자들간에 달라지게된다.
아..이해 못하겠다..
마지막 괴델의 불완전성의 정리
우리가 수학 하면 뭐라고 생각하나??
수학은 절대적인 학문.
항상 옳은 답만 알려주는 학문.
정확한 학문.
근데 괴델은 이것이 개소리라는 것을 증명한사람이다..ㄷㄷㄷ 솔직히 개인적으로 저위의 두가지 발견보다 더대단하다...
정확히 말하자면 공리를 갖는 어떠한 체계는 항상 불완전하다는 것이다
예를 들면 우리가 흔히 수학에서 기본적인 바탕이되는 원리가 있다
점이 모여 선이 되고 선이모여 면이 되고 면이 모여 입방체가 되고.
혹은 0으로 나눌수 없다.
이런것이다. 이것은 누가 증명한것이아니다.
즉 약속이다. 이러한 기본적인 약속 몇가지를 공리라고 한다
근데 이 공리를 바탕으로 하는 어떠한 체계는 그안에 반드시 자기 모순적인 내용이 있으며 이 내용으로 인해
이체계가 불완전해진다는 것이다.
우리가 흔히 수학은 기초가 튼튼한 공리 몇가지와 항상 옳은 증명만을 통해 입증된것을 쌓아올린 탑이라고 생각했지만
괴델은 이안에 반드시 이 탑을 붕괴시키는 문제가 내제되있다는걸 증명한것이다.
간단하게 어떠한 크레타인이 이렇게 말했어 " 모든 크레타인은 거짓말쟁이다".
그럼 크레타인은 거짓말쟁이야 아니야?
딱봐도 머리가 어지럽지? 결국 이렇게 해결불가능한 모순이 필연적으로 공리체계안에서는 발생한다는걸 증명한것이야..
상당히 충격적인것이지...
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