김상욱의 양자공부 1

미르
2022-03-06 14:04
160
과학은 지식이 아니라 태도
전자의 솜사탕 비유
 
40p 전자가 원자핵에 들러붙지 않는 이유는 정상파이기때문
정상파에서는 빛을 내지 않는다.
고양이 거시세계외 미시세계는 어디서 나뉘는가?
 
53p 측정이란 무엇인가? 정보, 주체는 환경?
전자의 이중슬릿에서 전자도 공기에 부딪히지 않는가?
 
58p 이해할수 없다는 것은 얼마나 정당한 불평일까?
이해할수 없는 것에 대한 객관적 기준이 있을까?
 
흑체복사 : 에너지는 질량의 일부다.
몸에서 적외선을 내니 몸무게가 줄어들고 있는가?
 
정보는 실체의 일부다.
이버지가 먼곳에서 죽었다고 알려짐
 
입자이자 파동이다 = 야구공이자 소리다.
 
80p 사람은 떨어지는데 달은 왜 떨어지지 않는가?
중력가속도와 같은 속도로 떨어질때 무중력
 
83p 하이젠베르크의 이야기 = 피타고라스
 
87p 손을 보는게 원자가 내는 빛?
 
111p 존재한다는 것은 무엇인가?
내 눈에 보이지 않을때 (영역에 있지 않을때) 존재하는가?
 
114p 아인슈타인은 코펜하겐 해석을 받아들이지 않은 것이지 양자역학을 받아들이지 않은게 아니다.
감동 : 의심의 대가조차 걸리는 직관(믿음)의 덧
 
118p 자유의지, 죄, 범죄, 법
 
123p 예측할수없는 미래가 결정되어 있다.
내년 크리스마스에 눈이 올지 안올지는 분명 결정되어 있지만 예측할수는 없다.
자유의지는 주관적 무지에서 기인한다!?
먼미래로 갈수록 기하급수적으로 변화하지만
가까운 미래는 예측가능하다. 날씨
과학기술이 발전함에 따라 자유의지의 가까운 미래는 예측가능, 가까운 자유의지는 없고 먼 자유의지는 있다!?
 
124p 부터 통찰 감동, 물리 이론보다 질문이 너무 좋음
 
128p 우주의 모든것은 위치와 속도다.
위치와 속도를 알면 모든것을 알수있다.
생각도 뉴런에서 이동하는 전자의 위치와 속도일뿐
 
130p 고양이를 본다는 것은 무엇인가?
가까이 있는 사람과 멀리 있는 사람은 빛이 도달하는 시간이 다르다. 즉 눈에 들어오는 순간 이미 거기 없다.
동시성이란 무엇인가?
댓글 4
  • 2022-03-07 13:54
    1. 김상욱은 과학자인가 철학자인가...  원자를 해석하는 방식에 따른 원자의 역사뿐 아니라 철학사적 논쟁을 설명하고 있네요. 
    • 65p에서는 이중슬릿실험에서 얻은 빛의 입자성으로 인해 기존의 파동설과 나란히 빛의 이중성을 어떻게 받아들여야 하는지를 묻고 있습니다. 혹시 이 둘을 다르게 보는 우리의 직관이? 경험이? 옳은가를 저자는 묻는다. 
    • 69p에서 보어의 양자도약은 빛이 불연속적으로 다른 정상상태로 이동한다는 주장이다. 여기서 다시 직관의 문제가 제기된다. 왜냐하면 원자내에서나 가능한 양자도약을 우리의 직관이 어떻게 받아들이느냐가 관건이기 때문이다.
    • 79p 위에서 언급된 파동이면서 입자인 빛의 이중성과 전자의 양자도약은 둘다 우리의 경험과 모순되기 때문에 받아들이는 것이 쉽지 않은 것을 지적한다. 우리가 사는 거시세계는 미시세계와는 다른 법칙의 지배를 받기 때문에 미시세계의 원자가 문제가 아니라 그것을 받아들이지 못하는 우리 자신이 문제라고 한다. 원자론은 경험론을 배격하고 회의주의적 합리주의에 가깝다고 봐야하겠지요. 자신의 경험에 대한 회의적인 시각과 직관에 대한 불신이 결과적으로 양자역학의 역사에 어떤 영향을 주었던 것으로 저자는 문제의 초점을 이끌어가고 있습니다. 이것이 양자역학에는 어떤 영향을 주었을까요?  

     

    2. 7장 자유의지의 문제를 결정론과 비결정론 연결해서 설명하는 부분을 짚고 싶은데요. 저자는 양자역학 이전까지 결정론적 세계관이 지배했지만, 양자역학의 확률 개념, 즉 전자의 위치와 운동량의 불확정성 때문에 결정론에 타격을 받게 됩니다. 운동법칙에 따라 결정론은 미래 예측을 가능하게 하지만 뚜껑을 열 때까지 a인지 b인지 알 수 없고 뚜껑을 여는 순간 알 수 있다는 양자역학의 측정 행위로 인해 비결정론이라고 합니다. 

    • 123p 실제 우리가 사는 세상은 유형(2) 점화식에 가깝다. 너무 복잡하여 미래를 예측하기가 거의 불가능하다는 말이다.
    • 124p 결국 유형(2)를 근거로 하는 양립론자라면 자유 의지에 대해 다소 실용적인 입장이 될 수밖에 없다. 가까운 미래에 대해서 자유 의지란 없다. 많은 것들이 예측 가능하기 때문이다. 하지만 먼 미래의 일에 대해서는 예측이 불가능하므로 자유 의지가 있다고 볼 수 있다. 

    유형(2) 점화식은 카오스, 혼돈이론을 의미합니다. 가까운 미래는 결정되고 먼 미래는 예측 불가능한 것이 과연 자유의지라고 할 수 있을까 하는 의문이 듭니다. 

    • 126p 사실 양자 역학에서 자유 의지 문제는 여전히 미묘하다. 완전히 무작위적이라 예측 불가능하다는 것이 자유롭다는 뜻은 아니기 때문이다. 

    양자역학의 비결정론이 과연 자유 의지가 있다고 말할 수 있는지 저자는 의문을 제기하고 있습니다. 그런데, 중간부터 길을 잃었습니다. 저자가 어떤 견해인지를 모르겠네요

  • 2022-03-07 14:50

    1. 143p 불확정성 원리는 우리가 직관적으로 자명하게 알고 있다고 믿는 위치나 속도 같은 물리량이 사실은 정확히 알 수 없는 대상임을 보여주었다. 하지만 양자역학은 불가지론과는 거리가 멀다. 수소원자에 있는 전자의 정확한 위치를 아는 것은 불가능하지만, 다른 물리량, 예를 들면 에너지를 정확히 아는 것은 가능하기 때문이다… (중략) … 양자역학은 인간이 가진 어떤 이론보다 정밀한 예측을 할 수 있다. 불확실성이 주는 확실성의 마술이다. 

    이런 점에서 앞선 책에서 최무영교수는 양자역학을 결정론이라고 말한 것이 아닐까? 사실 (저에게는) 불확정성 원리가 불가지론으로 보이는 측면이 커서 결정론적 이론체계라고는 설명이 좀더 와 닿았었다. "어떤 물리량을 쟀을 때 얻어지는 값과 상태 사이에 해석의 규칙이 필요하고 거기에 확률이 결부될 뿐이다. 그런 점에서 보면 고전역학과 양자역학 모두 결정론적 세계관에 바탕을 두고 있다.”  하지만 김상욱교수는

    130p 측정하는 행위가 결과에 영향을 줄 수 있다. 이때문에 위치와 운동량을 동시에 아는 것이 불가능하다. 위치와 운동량을 모르면 뉴턴 역학에 따라 미래를 예측할 수 없다. 이 때문에 확률을 쓸 수 밖에 없으며 결국 비결정론이 도입된다. 신은 이 순간에도 주사위를 던지고 있다. 

    라고 말한다. 확률은 결정론적인가? 비결정론적인가? 

    2.  플랑크-아인슈타인-드 브로이-슈뢰딩거로 이어지는, 고전역학 고수파는 ’빛은 입자이며 파동’이라는 입장으로, 다른 한편 보어를 중심으로 모여있던 코펜하겐 학파는 ‘빛은 입자도 파동도 아니다’라는 입장이라고 표현하는 것을 본 적이 있다. 두 입장 모두 ‘빛은 입자이며 파동’이라는 생각에 대해서는 일치한다고 생각했는데, 이처럼 처음부터 완전히 다른 전제로 접근했기에 완전히 다르게 해석된 것이 아닐까? 문득 그런 생각이 드네요. 이러한 구분에 대해 어떻게 생각하시는지요? 

  • 2022-03-07 15:42

    질문입니다.

     

    55p; '(...)이렇게 방출된 빛은 c60의 위치를 '외부'에 알려준다(...) 아무튼 여기서 측정(관측)의 주체는 우주전체다(...) 모든 과학은 이 세상을 최소한 둘로 나눈다. 관심 있는 대상과 그 대상이 아닌 것. 대상이 아닌 것을 '환경'이라고 부른다.'

     

    -그렇다면 이것을 어떠한 정보를 얻어내는 행위로 규정하고 '측정'이라고 불러야 하는지, 아니면 측정이 아닌 다른 언어로 옮겨야하는지 잘 모르겠습니다.

    주변 환경을 측정의 '주체'라고 생각할 수 있을까요?(즉, 환경이 '알' 수 있을까요? 그렇게 해서 환경이 '알게' 된 '정보'는 어디에 있는 것일까요?) '측정'이라는 말은 어떤 의미를 가지고 있는 것일까요? 측정이 아닌, (전자의 거동을) 관측했을 당시의 '측정'이라는 행위가 끼친 어떠한 영향 자체가 간섭하는 것 아닐까요?

     

    130p; '결국 측정하는 행위가 위치와 속도같은 물리량에 영향을 준다.'

    141p; ' "전자를 건드려 교란한 것은 아닌데 어디를 지났는지는 알 수 있다"로 요약할 수 있겠다. 자, 이 경우 여러 개의 줄무늬는 어떻게 될까?(...) 놀랍게도 실험결과는 줄무늬가 사라진다는 것-측정에 의해 입자의 성질을 가진다는 것-이었다(...) 어떤 방식으로든 전자 위치에 대한 '정보'만 얻는다면 우주는 측정이 일어난 것으로 간주한다는 것이다.'

     

    이것으로 55쪽에 대한 질문에 답이 되는 것 같습니다. 다시말해, 측정(정보를 얻는 행위)이 그 자체로서, 그 자신으로 인해 어떠한 간섭의 전달의 행위로서가 아닌 순수하게 정보의 취득 행위 자체로서 영향을 끼치기에 그것은 측정이라고 불립니다. 그렇다면, 그래도, 이것을 '측정'이라고 부를 수 있을까요? 주체를 전제한 '행위'를 환경이라는 개념과 함께 사용할 수 있을까요? 

    아니면 결국 우리가 '관측'을 하는 방식도 같은 원리가 아닐까요? (의식을 가진 주체라는)우리의 측정도 결국 물질적 작용으로 환원될 수 있는 것 아닐까요? 그렇다면 측정에 대한 개념이 바뀌어야하는 걸까요, 아니면 해당하는 양자역학적 개념에 붙은 이름이 바뀌어야 할까요?

  • 2022-03-07 16:30

    1. 양자역학에서 측정의 주체는 환경이다. 대상을 제외한 우주 전체가 관찰한다는 것이다.

    그렇다면 우리는 한 순간이라도 측정당하지 않을 수 있나? 

     

    2. 모든 물질은 입자이면서 파동이다. 

    확률적으로 희박하다지만 물질이 파동의 상태가 된다는 것은 어떤 의미일까? 우리가 파동이라면 어떤 일이 일어날까?

     

    3. 79~82p 문제는 인간이다.

    빛은 파동이면서 입자, 전자는 한 궤도에서 다른 궤도로 순식간에 이동....

    이런 현상은 우리가 사는 거시세계의 경험과 모순된다.  미시세계의 운동은  거시세계와 다른 법칙을 받는다. 

    보어가 강조하지만 문제는 원자가 아니라 우리의 직관, 상식, 언어에 있다. 오로지 문제는 우리 자신에게 있다.

     

    미시세계나 우주의 법칙은 인간의 지식(이해) 너머에 있다.  

    전자가 두 개의 슬릿을 동시에 지나는 상황,  빅뱅부터  우주의 신비한  현상들을 설명할  인간의 언어와 개념이 없다.

    이해되지않지만 사실이다. 그렇다면 이해한다는 기준은?

    개인적으로 머리로 이해되지 않는, 경험되지 않는 것들을 잘 받아들이지 못한다.  나의 경험과 지식만이 맞다고 믿는 편이다.

    편협하고 작은 세계에 살고 있다. 나의 경험과 지식 너머의 세계를 인정한다면 더 자유롭지 않을까하는 생각을 해본다. 

    질문이라기보다 이 부분에 대해서 이야기 나누고 싶어서요.....

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