과연 물리학자들이 말하는 홀로그램 우주론이란 무엇일까요?
단지 우리를 먼 인류의 홀로그램 기계 속 캐릭터라고 보는 것일까요?
아니면 외계인의 컴퓨터 게임 속 캐릭터?
아니면 또 다른 무엇이 있는 것일까요?
자! 여러분들이 지금까지 들어왔던 홀로그램우주론에 대한 내용들은
잠시 머릿속에서 내려놓아 봅시다.
미국 출신의 영국 물리학자 데이비드 봄입니다.
그는 양자역학의 모든 물질은 관측되기 전까지 실재하는 것이 아니라는
불확정성원리를 부정하며 EPR실험에
전자의 스핀을 처음 도입하기도 하였었죠.
봄은 지난 영상의 설명과 같이 비국소적인 양자얽힘의 현상은
두 양자가 다른 차원을 통해 서로 연결되어 있기 때문에 발생한다고 주장하였습니다.
봄은 여기서 더 나아가 우주의 모든 물질은
그동안 우리가 인지해왔던 것처럼 결코 독립적이지 않으며
모두 하나로 연결돼 있다고 주장하였습니다.
봄이 말하는 이 주장에 대한 근거는 이러합니다.
만약 지금까지의 우리의 통념대로 우주가 독립된 개체들의 집합으로 이루어져 있다면,
개개의 입자들은 서로 인과관계에 얽혀 있을 것입니다.
그래서 우리가 입자 하나의 움직임 에 영향을 주는 모든 원인을 안다면
다른 입자들의 다음 움직임 을 완벽히 예측할 수 있어야 합니다.
이 말인즉, 먼 훗날 엄청나게 성능 이 좋은 컴퓨터가 개발된다면
우리의 모든 미래는 100% 예측이 가능해지게 된다는 것이겠죠.
‘넌 정확히 30일 7시간 15분 45초 후에 끝!’
또한, 만약 우주를 구성하는 입자 들이 독립된 개체라면
이 입자들은 외부와 자신을 구분 짓는 명확한 구분선을 가지고 있어야 합니다.
그렇다면 이 구분선은 무한대로 확정될 것인데
이렇게 되면 아무것도 포함되지 않는 구분선이
모든 것을 포함하게 된다는 역설이 생기게되죠.
그럼 우리의 물리학은 이 난제를 어떻게 풀고 있을까요?
물리학엔 전체성이라는 말이 있습니다.
전체의 성질은 부분의 성질로는 설명될 수 없으며 ,
전체를 설명하기 위해선 나눠질 수 없는 전체만 있을 뿐이라는 것입니다.
현대물리학의 양대산맥인 상대성이론과 양자역학은
이 전체성에 대한 해석을 다른 방법을 통해 같은 결론으로 설명하고 있습니다.
상대성이론에 의한 전체성은 이러합니다.
모두 한 번쯤 보았을 아인슈타인의 엠씨스퀘어 공식.
이 공식에 의하면 에너지와 질량은 사실상 같습니다.
에너지가 커지면 질량 또한 커지는 것이죠.
에너지가 사방에 퍼져있는 우리의 우주 공간 안에서
어느 특정 공간에 에너지가 응집된다면
그 결과물이 바로 우리가 말하는 물질이 된다는 것입니다.
이 말인즉, 자세히 들여다보면 물질의 경계는 사실상 모호하며,
외부와 결코 독립적이지 않고 물질은 결국 더 이상 나눠질 수 없는
우주 전체 에너지의 일부분일 뿐이라는 것을 의미합니다.
반면 양자역학에서의 전체성에 대한 설명은 이렇습니다.
양자역학에 의하면 물질은 더 이상 쪼개어질 수 없는
기본단위 입자로 구성되어 있습니다.
이 입자들은 때에 따라 입자의 성질을 보이기도 하지만
파동의 성질을 보이기도 하죠.
이 성질은 입자의 다음 위치를 완벽히 예측할 수 없게 하며,
입자 간의 상호작용을 인과관계만으론 더 이상 설명할 수 없게 합니다.
즉, 앞의 설명처럼 우주를 구성하는 물질들을
독립된 입자들의 구성으로 보았을 때
입자 간의 인과관계를 통해 미래가 예측 가능하다는것과 대치되는 것입니다.
넌…끝!
이런…X
그리고 양자역학에 의하면 기본입자들은 분열과 융합을 반복하며
양자얽힘에 의해 결코 독립적이지 않은 채
우주 전체에 얽혀 있을 것입니다.
이러한 얽힘에는 양자역학에서 말하는
관찰자와 관측 대상 또한 포함하게 될 것입니다.
또한, 양자역학에 의하면 입자들 여럿이 모이게 되면
이들은 더 이상 개개의 성질을 잃고
그것들이 모인 전체의 새로운 성질을 가지게 됩니다.
이러한 전체의 성질은 다시 개개의 성질로 쪼개어서는
더 이상 설명이 불가능하게 됩니다.
우리가 이해하기 쉬운 대표적인 예로,
폭발성이 큰 수소 원자와 우리의 호흡에 꼭 필요한 산소 원자가
서로 융합하게 되면 전혀 다른 성질의 순수함의 대명사인
물 분자가 되는 것처럼 말입니다.
우리의 우주는 이렇게 개개의 물질의 성질로는
전체에 대한 설명이 불가능한 특징을 가지고 있습니다.
그리고 이 모든 것은 그동안의 실험들로 증명되었죠.
마지막으로, 과학자들은 그동안
물질을 구성하는 최소단위 입자를 찾고자 부단히 노력해왔지만
기본입자를 찾았다고 생각하면 항상 더 작은 입자가 발견되는 식이었습니다.
원자가 원자핵과 전자로, 원자핵이 양성자와 중성자로,
이것은 또다시 쿼크와 파톤 등으로 나뉘었던 것처럼 말입니다.
이렇듯 이 두 이론의 설명에 의하면
우리가 세상을 독립된 개체들의 집합으로 보는 것은
결국 추상적인 개념인 것을 뜻하게 됩니다.
‘우주가 이렇게 전체성을 띄는데 어떻게 너와 내가 별개일 수가 있지?’
봄은 이것을 비유를 통하여 쉽게 설명하였습니다.
여기 호수가 있다고 가정하여 봅시다.
이 잔잔한 호수 위에 소용돌이 하나를 만들면
이 소용돌이는 우리의 눈엔 독립된 개체처럼 보이지만
사실은 물이라는 전체 중 움직이는 한 패턴일 뿐입니다.
그리고 만약 이 소용돌이 옆에 다른 패턴의 소용돌이를 만든다면
둘은 서로 합쳐져 전과 다른 새로운 패턴의 소용돌이를 만들 것입니다.
하지만 이 소용돌이 또한 결국 물 전체의 일부분일 뿐이죠.
이렇게 봄은 우주엔 드러나지 않은 질서가 있으며,
입자들의 존재는 이 드러나지 않은 전체 중
3차원 공간에 드러난 일부의 패턴과 같다고 보았습니다.
석군답게 이것을 이해하기 쉽게 이미지화해보면 이렇습니다.
봄의 이 이론에 의하면 우리가 살고 있는 3차원 공간에는
드러나지 않은 질서가 전 우주에 퍼져 있습니다.
그리고 상대성이론에 의한 시간에 따른 물질의 이동(존재)과
양자역학에 따른 물질의 확률들은 모두 실재하는 것이지만
이것은 3차원적인 실재가 아닌 좀 더 깊은 차원의 실재이며,
이들 중 우리 3차원 공간 안에 드러난 일부만이 우리가 말하는 물질이라는 것입니다.
앞선 2편에서 설명해드렸듯,
차원이 추가될수록 다른 방향성의 개념이 더해진다고 하였습니다.
봄은 이것을 접힘과 펼침이란 단어로 표현하였습니다.
다른 시간과 다른 확률들은 다른 차원으로 접혀 들어가는 것이며,
현재 우리의 3차원 공간은 이 접 혀있는 전체 중
펼쳐진 일부라는 것입니다.
마치 화면의 5차원이라는 공간 위를 돌아다니는
원 모양의 패턴처럼 말입니다.
그리고 우리의 언어 중 이것을 그나마 가장 비슷하게 표현할 수 있는 단어는
바로 홀로그램이 될 것입니다.
그렇다고 봄의 이 이론이
우리의 우주를 하나의 획일적인 덩어리로 본다는 것은 아닙니다.
물질은 더 이상 나뉘지 않는 전체 중 일부이지만
동시에 자신의 고유한 속성을 지닐 수 있다는 것이죠.
앞서 설명한 호수 위의 각기 다른 패턴을 지닌
소용돌이들처럼 말입니다.
와우…
이 이론에 의하면 슈뢰딩거의 살아있는 고양이와 죽은 고양이가 모두 존재하는
평행우주와 5차원에 대한 설명이 가능해지게 됩니다.
여러분들은 이것이 그저 허무맹랑한 소리처럼 들리십니까?
놀랍게도 봄의 이 홀로그램우주론은
거시세계를 설명하는 상대성이론과
미시세계를 설명하는 양자역학을 결합하는 과정으로 연결되며,
천체물리학자들이 우주에 대해 연구하는 과정 중
그 증거의 단서가 하나씩 발견되게 됩니다.
이번 영상은 여기까지입니다.
다음 영상의 내용은 비밀로 하겠습니다.
다음 영상에 어떠한 내용이 나올지는 여러분의 지식과 상상력을
이용하여 영상 밑 댓글을 통해 마음껏 펼쳐주시길 바랍니다.
기억하세요.
모든 이론은 상상에서부터 시작되었다는 것을…