-
이 글은 밑에서 “String Theory”에 관해 질문하신
“타고난혀”님에게 드리는 글입니다.0.
과학에 관심이 많으시다는 타고난혀님에게
갑자기 호감이 샘솟습니다.
String Theory 는 밑의 thread에서 hh 님이 말씀하신 wiki에
잘 나와 있습니다만,
제가 아는 만큼만 (비 전문가로서) 설명을 해 보겠습니다.1.
빛으로 부터 시작합니다.
여기서 빛은 light, electromagnetic waves, 또는 전자파라고
정의합니다.
빛이 무엇인지를 인간이 어렴풋이 알게 되었다고 말할 수 있는 시기는
인간 역사에서 이제 겨우 100년 정도 밖에 되지 않았습니다.
현재의 결론은 빛은 입자 (particle) 이면서
“동시에” 파동(wave) 입니다.
그러면서 또한 빛의 “질량”은 영(zero) 입니다.
그런가하면, 빛은 운동량(momentum)을 가지며,
에너지(energy)를 운반할 수 있습니다.
빛은 에너지 덩어리(analog 가 아닌 digital, quantized) 로만 존재하며
그것의 에너지는 그 파동(wave)의 주파수(frequency) 에만 관련됩니다.
여기서 주파수는 1초에 몇번 꿈틀되느냐로 정의합니다.2.
String Theory로 돌아와서,
인간의 현재의 의문은 물질 (matter) 은 무엇이며, 무엇으로 이루어져
있을까 입니다.
예를 들어, 금 한덩이를 계속 쪼개어 가면, 무엇이 마지막에 남을까,
아니 마지막이라는 것이 있기는 있을까에 대한 의문을 풀려는
노력으로 많은 제안된 (proposed, suggested) 이론 중의 하나이며,
현재로써는 가장 그럴싸 하다고 학계에서 생각되어지는 것이 바로
“String Theory”입니다.3.
String Theory 가 제시하는 물질의 근본에 대한 결론은,
“모든 물질은 끈 (String) 이라는 10^(-35)m 크기의 근본적인 최소 단위로 이루어져있다” 입니다.10^(-3) m = 1 milli-meter
10^(-6) m = 1 micro-meter
10^(-9) m = 1 nano-meter
10^(-10) m = 원자 (atom) 하나 크기
10^(-15) m = 원자핵 (nucleus) 하나 크기즉 string이 어떻게 꿈틀되느냐에 따라서, 전자(electron)도 되고,
양성자(proton) 그리고 중성자(neutron) 의 하부 구조인
쿼크(quark) 도 된다고 하는 이론이 string theory 입니다.빛이 wave 이면서 동시에 particle이고, 주파수에”만” 따라서
에너지가 결정되어지며, 만일 그 빛이 가시광선(visible light)이라면
인간의 눈에 색깔이 주파수에 따라,다르게 보여진다는 것을
생각하면, 얼추 비슷하게 생각되어질 수 있다고 생각합니다.4.
이제 부터는 잡담(야불이)입니다.(1) 빛은 우주 탄생 (big bang)과 인류가 존재하게 되는 데 필수조건입니다.
그래서 성서에서 다른 무엇 보다도 먼저
“let there be light” 라고 성서의 세번째 줄에서 언급되고,
빛을 먼저 만든 사실은, 상당히 흥미롭습니다.(2) 냉전이 한창일 때, 자유진영과 공산진영에서의 과학은
정치가에 의해서 많이 좌지우지 되었습니다.
그 중에 하나가, 바로 과연 물질의 최하 구조, 즉 더 이상
나누어 질 수 없는 기본 입자가 존재하느냐입니다.
Maxism 에 기초한 공산주의가 가지는 우주관
– 존재하는 모든 것은 변화한다 – 에 따르는 중국의
모택동은 기본 물질이란 존재하지 않으며, 세부구조는
더 세밀한 세부구조로 나누어 진다라는 생각을 합니다.
모택동과 그를 이은 주은래와 등소평은 그러한 이론을 증명하는
실험실에 대한 지원을 아끼지 않았으며 (물론 핵무기 연구를
할 수 있다는 practical한 이유가 더 컷겠지만),
현재에도 중국은, 돈 문제로 Stanford Linear Accelerator Center 와
Fermi Lab 의 가속기 실험실을 닫으려는 미국과는 달리,
France 의 CERN 과 함께 앞으로의 입자 물리학을 주도할
야심에 가득찬 세계적 성능과 크기의 가속기를 Beijing 에
2007년 가을 완성을 목표로 건설하고 있지요.(결론은)
(1) String Theory는 물질(matter) 의 최소 단위(fundamental particles)가 무엇이냐에 대한 이론입니다.
(2) String Theory는 물질의 최소 단위는 string(끈) 이며,
그 끈의 꿈틀거림에 따라서 우리가 보는 물질(matter)이
결정된다는 것입니다.
(3) 파동에 있어 꿈틀거림의 중요성은 빛을 설명할 때에도
유용한 개념이며, 무지개의 색의 다름은 단순히 파동의
다른 꿈틀거림때문이라는 것을 안다면,
그리 새로운 생각은 아닙니다.