과학세미나 s4 첫날 후기

뚜버기
2013-11-22 10:43
1944

셈나끝나고 바로 후기 썼어야 하는 데 마음이 콩밭에 가있어서 콩따고 와서 이제야 올립니다.

늦은 후기 죄송합니다^^ 많이 기다리셨지요?

과학셈나 시즌4의 첫날은 새로운 느낌으로 출발했습니다.

우선 뉴페이스들이 많이 오셨어요^^ 궁금하시죠?

쿨님께 문탁이야기 많이 들으셨다는 어설픔님(자꾸 설레임이라는 말이 먼저 떠오르는 닉네임이죠.) 닉넴과 달리 날카로운 공학도 출신이십니다...

그리고 무척 친해보이시는 두 남성 산들바람과 오프로드님~

산들바람님은 무x님의 꼬득임에 넘어가서 참여하게 되었노라고 하시지만 앞으로 우리 과학반의 수학적 고민들을 속시원히 해결해주실 예정이십니다.

현대물리학을 좀 더 제대로 공부해보려고 오신 오프로드님, 탄탄한  물리학과 수학에 관한 공부내공으로 세미나의 품격을 높여주실 것 같습니다. (뒤플이때 들으니 철학공부도 많이 하셨더라고요)

우리에겐 낯익은 그러면서도 신비의 베일에 가리워진 두 남성, 촌초님과 부러진님도 오셨습니다.

촌초님은 꼼꼼하게 보이시는 모습처럼 첫시간 공부 알차게 채워오셨구요,

북앤톡때만 뵐 수 있던 부러진님께서 드디어 문탁의 세미나에 합류하셨어요. 

수학물리학용어는 거리가 먼 문과출신이시라 낯설다하시지만 외부의 시각에서 의미있는 질문들 많이 날려주실듯합니다.

그외에 낡은 페이스로...

한 과학하시는 우연쌤, 문탁의 과학담당 무담쌤, 저 뚜버기까지  총 8인으로 시작하게된 과학셈나 첫날 등장인물 소개였습니다.

파인만이 칼텍에서 대학 신입생들을 대상으로 강의했던 강의록에서 조금은 어려운 주제 6개를 엮어 만든 <파인만의 또다른 물리학>!

'대칭성'이라는 개념과 물리법칙들을 탐구하고 있습니다.

그런데 이 '대칭성'이라는 용어가 무척 헷갈렸습니다. "어떤 변형 T를 가해도 변하지 않는 성질A"가 있다면 성질 A는 변환T에 대하여 대칭이라는 헤르만 바일의 정의를 따릅니다. 

제가 가지고 있던 대칭의 의미는 점대칭이나 선대칭 혹은 거울대칭처럼 기하학적인 것이라든가, 어떤 개념에 대해 1:1 짝이 존재하는 것이었는데 후자에 가까운거 같더라고요...물론 전자도 포함하고 있지만...암튼 좀 헷갈립니다. 

평행이동과 회전이동에 대하여 모든 좌표계가 동등하며 

뉴턴의 유명한 운동법칙 F= m a는 평행이동과 회전이동에 대하여 대칭적임을 1강에서 보여주고 있습니다. 

이때 벡터를 사용하면 좌표계의 변형에 독립적으로 식을 표현할 수 있게 해주므로 매우 편리하다는 것을 더불어 알려줍니다. 

2강에서 여러가지 물리적 현상에 영향을 주지 않는 변환들에 대해 살펴보는데 

공간뿐만 아니라 시간에 대한 평행이동도 대칭변환임을 알수 있죠. 

특히 등속직선운동에 대한 대칭성이 존재하는 데 여기서 탄생한 이론이 바로 특수 상대성이론이라 합니다. (예전 과학강좌에서 들은 기억이 살짝 떠오르더군요..)

그밖에 자연계의 소립자들은 '동종의 소립자로 바꾸는 변환'에 대해 대칭적이며

자연의 가장 작은 스케일에서 보면 '시간의 역행에 대해 물리학의 법칙들은 대칭적'이라고 말한다.

시간의 역행에 대한 대칭성도 셈나 내내 논란거리였는데...파인만 선생은 막대한 노력과 지성이 투입되어 알게 된 것이라는 한마디로 끝내 버렸습니다. ㅠㅠ.

제일 재미있었던 부분은 거울반전(좌우를 바꾸는것)에 대한 대칭성에 대한 문제였습니다. 물리현상 대부분은 좌-우를 대칭시켜도 변하지 않는다는 것은 우리가 직관적으로 받아들일 수 있는 사실입니다. 그렇다면 거울대칭성을 갖지 않는 것은 없을까요? 말하자면 우편향이 분명한 현상이 있는지 뒤져보자는 것입니다. 하지만 대부분은 인간의 오랜습관때문이지 실제로는 좌우가 동등하더라...등등의 이야기가 나옵니다. 

"공간적으로는 먼우주에 떨어져 있는 외계인과 목소리로 소통이 가능한 통신수단이 있다고 할 때 그 외계인에게 오른쪽을 어떻게 설명할 수 있을까?"라는 재미난 질문을 던집니다. 다행인지 불행인지 반전성을 보존하지 않는 삐딱한 애가 존재해서 자기장내에서 코발트 베타붕괴실험을 통해 알려줄 수 있을 거라는 거죠.  자연예에는 반전대칭성이 존재하지 않는다는 것입니다. 곧 좌절하게 되는게... 반물질계를 포함시키면 반전대칭성이 다시 보존되고 만약 그 외계인의 행성이 반물질로 이루어진 곳이라면 반대로 알아들을 수 밖에 없는 겁니다. 


2장의 결론은 자연현상의 대부분을 차지하는 핵력, 중력, 전자기력의 법칙들이 모두 대칭성을 띠고 있지만 약력처럼 대칭성이 보존되지 않는 법칙도 있더라는 것입니다. 자연은 왜 완벽한 대칭이 아닌 거의 완벽한 대칭을 선택했을까요? 이처럼 깨어진 대칭성들로부터 그 이유를 설명하고 근원을 찾아가는 과정, 대칭성을 보전해보려는 궁리들이 모여 새로운 역학체계들이 만들어지기도 한다고 합니다. 


발제하느라 정신이 없다가 뒷풀이가서야 문득 떠오른 것! 신이치가 <대칭성 인류학>에서 말하는 대칭성은 물리학자들이 말하는 대칭성과 어떻게 다르며 어떤 연결점이 있을까? 

댓글 1
  • 2013-11-22 10:57

    발제문을 미리 올렸어야 하는 데 ...뒤늦게 올리려고 보니 어디갔는지 못찾고 있어요....찾는데로 올리겠슴다.

    다음 시간부터는 셈나의 기풍에 누가 되지 않도록 잘 할께요

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