세상은 뭘로 만들어졌을까를 풀어내면 세상의 법칙을 알 수 있을까요?
말하자면 신의 법칙, 그걸 알 수 있을까요?
뉴튼이 고전 물리학을 만들었을 때 인간은 미래를 측정할 수 있게 되었다고 하였죠.
쌩쌩 달리는 자동차의 현재 속도를 측정하면 몇 분 후에 어느 위치에 도달한다는 걸 알게 되니까요.
하지만 뉴튼의 고전물리학이 우리 일상생활의 차원에서는 딱 들어맞지만,
우주적 차원에서는 그렇지 않거든요.
그때, 짜쟌, 아인슈타인이 나와서 상대성 이론으로 우주적 차원을 설명하지요.
근데 또 문제가 생깁니다.
실험 기술이 발달하면서 원자 단위까지 실험을 할 수 있게 되자,
상대성 이론이 미시 세계에서는 들어맞지 않는 거지요.
예를 들어, 아래의 이중 슬릿 실험 같은 거지요.
위 영상은 “What the Bleep Do We Know!?: Down the Rabbit Hole”(2004)
http://youtu.be/ktE_BaTVyiQ 이라는 다큐에서 잘라낸 부분인데,
그 다큐는 결말이 좀 어처구니 없다는 …
암튼 이런 때 양자 역학이 나타나서 이 미시 세계를 설명하지요.
양자 역학은 정말 너무 오묘하고 이해불가능해요.
슈뢰딩거의 고양이 같은 게 그 예지요.
양자역학에 의하면, 미시적인 세계에서 일어나는 사건은 그 사건이 관측되기 전까지는 확률적으로밖에 계산할 수가 없으며 가능한 서로 다른 상태가 공존하고 있다고 말한다. 그런데 슈뢰딩거가 제안한 이 사고 실험은 우연적으로 일어나는 미시적인 사건이 거시적 세계에 영향을 미칠 때 어떻게 되는가를 보여주는 것으로, 하나의 패러독스로서 거론된다.
이 사고 실험에는 알파입자와 고양이 한 마리가 등장한다. 고양이는 외부 세계와 완전히 차단된 상자 속에 들어있고, 이 상자는 독가스가 들어있는 통과 연결되어 있다. 독가스는 벨브에 가로막혀 상자 속으로 들어갈 수 없으며, 독가스가 든 통 역시 외부 세계와 완전히 차단되어 벨브가 열리는지 볼 수 없다. 이 벨브는 방사능을 검출하는 기계 장치와 연결되어 있는데, 그 기계 장치는 라듐 등이 붕괴하며 방출한 알파입자를 검출하여 벨브를 연다.
벨브가 열린다면 고양이는 독가스를 마셔 죽게 된다. 그리고 처음에 라듐은 단위 시간 당 50%의 확률로 알파붕괴하도록 세팅되어 있다. 그렇다면 그 단위 시간이 흐른 후에 고양이는 50%의 확률로 살아 있거나 죽어 있을 것이다.
근데 세상을 설명하는 이론이 이렇게 여러가지여도 될까요?
게다가 이전에 확인되지 않던 물질의 기본 구성 요소가 과학자들에 의해 속속 발견되고 있는데 말입니다.
분자, 원자, 전자, 핵 … 뭐 이 정도였는데,
핵을 쪼개니까 양성자, 중성자 … 요걸 또 쪼개니까 쿼크가 나오고,
또 쿼크들을 묶어주는 중간자들이 나오고 … 쿼크도 종류가 다양하고,
뭐 이것저것 많더란 말이죠.
그런데 과학자들은 얘네를 본 적이 있느냐?
한 번도 없어요. 그냥 실험 결과 수치상으로 나올 뿐이죠.
암튼 이 정도까지 가다 보니 새로운 힘들이 발견됩니다.
그 전에는 중력과 전자기력 뿐이었는데 미시 세계로 내려가니까
이 양성자와 중성자를 묶어주거나 밀어내는 힘들이 있단 말이죠.
그걸 강한 핵력, 약한 핵력이라고 부른대요.
핵폭탄 만드는 원리입니다.
여튼 그래서 세상에는 네 가지 힘이 존재합니다.
중력, 전자기력, 강력, 핵력.
근데 이 힘들에는 공통점이 없어요.
세상을 설명하는 이론도 다 다르고
세상에 존재하는 힘들도 다 다르면 이게 뭐 일케 복잡해!
오캄의 면도날. 단순한 게 정답이다!!!
… 라는 취지로 아인슈타인이 이 모든 이론과 힘들을 하나의 이론 안에서 설명해야 한다고 주장합니다.
그게 일명 통일장 이론이지요.
그래서 이 취지 아래 과학자들이 연구를 합니다.
하다보니 물질의 구성요소는 총 17가지.
중성미자, 경입자, 업 쿼크, 다운 쿼크 등등등 많고
네 가지 힘을 매개하는 입자들이 다 있더라 … 뭐 그런 것이죠.
게다가 우리는 4차원의 공간에 살고 있는데(3차원+시간),
위의 여러가지 이론을 하나로 합치려고 하니 4차원으로는 해결이 안 돼요.
그래서 수학적인 해결을 위해 차원을 하나씩 늘리다 보니,
이 통일장 이론에서는 11차원이 등장합니다.
결국 세상은 17가지 기본 입자와 11가지 차원으로 이루어졌다!!!!
… 는 게 바로 이 이론이고 이 모델을 표준 모형이라고 부른다네요.
문제는 17가지 기본 입자 중에 마지막 하나가 발견되지 않았는데,
그게 바로 신의 입자라 불리는 힉스 입자입니다.
입자들에게 질량을 부여하는 입자라는데,
과학자들이 여러가지 방정식을 만들고 실험을 했는데,
저 입자들에는 질량이 없어야 계산이 떨어지는데,
실제로는 질량이 관측된단 말이죠.
그래서 그럼 질량을 매개하는 입자도 있지 않겠느냐 상정하고,
계산기 두드리니까 이론적으로 맞는 겁니다.
근데 발견되질 않는 거죠.
그래서 노벨상 받은 어떤 과학자가 십여년 전에 이 과정을 책으로 썼는데요.
책 제목이 갓뎀 파티클. 좆같은 입자였던 거지요.
하도 안 나타나니까 갓뎀이라서.
근데 출판사에서 이 갓뎀을 갓으로 바꿔서 갓 파티클로 출판합니다.
그래서 힉스 입자가 신의 입자라는 별명을 갖게 됐지요.
문제는 이제 완벽한 표준 모형을 만들었으니 신의 법칙을 발견한 것이냐?
근데 최초 이 표준 모형의 기획은 단순하게!였거든요.
하지만 이 결과가 과연 단순한가?
그리고 이 모형 안에서는 중력을 상정하지 않고 있다고 합니다.
ㅆ ㅂ 그럼 이게 뭐야.
세상을 단순하고 간단하게 설명하자는 노력이,
이것저것 갖다붙인 누더기 같다고 할까요?
그리고 비슷한 발표를 자꾸하는 CERN에 대해 부정적인 관측들이 있더군요.
* CERN (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire, 유럽 입자물리학 연구소 )
작년에도 힉스 발견했다 어쨌다 떠들었는데, 또 하는 걸 보니,
이게 유럽 경제 위기 오니까 연구비 받아내려는 목적 아니냐는 추측.
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암튼 아직은 자만해서는 안 됩니다.
신의 입자는 커녕 신의 비듬도 아직 못 봤거든요.
요번에 발견된 입자가 힉스인지 아닌지는,
CERN에서 좀더 분석해보고 연말에나 발표한다네요.
그나저나 어서 빨리 발견되었으면 하는 입자가 있는데 말이죠,
유명모델이나 제수씨 등 가릴 것 없이 발휘되는 바람기의 근원인,
긱스 입자 말입니다.
이름도 비슷한데 … 힉스, 긱스 … Giggs, Higgs … 흠,,,
영진공 긱스워너비
inspired by 철구’s memo