(서평) 카를로 로벨리, – 가장 아름다운 직관(과학, 물리학, 양자역학) 요약 및 복습

여기, 우리가 알고 있는 경계의 끝, 미지의 바다와 만나는 이 곳에서 세상의 신비와 아름다움은 우리의 숨을 멎게 하는 반짝이는 빛을 발산합니다.

▣ 어떤 책인가 ?

“23년 4개월 8일.”

영화에서 Millers Planet이라는 곳으로 짧은 여행을 마치고 Dr. 우주선(인듀어런스)에서 홀로 늙어가며 또래들을 기다리던 론에게 경의를 표한다.

즉 박사는 말한다.

백발의 노인이 된 론, 우주선을 떠났을 때와 똑같은 모습으로 늙지 않고 돌아온 일행에게. 나머지 일행이 다른 행성으로 가는 동안 Dr. 론 혼자 23년 4개월 8일.

아인슈타인은 시간이 고르게 흐르지 않는다는 것을 이미 알고 있었습니다.

그러나 여전히 시간은 우리에게 절대적으로 그리고 지속적으로 동일하게 ‘흐르는’ 것 같습니다.

지구가 태양 주위를 돈다는 것을 알고 있음에도 불구하고 태양에 대해 “떠오른다” 또는 “진다”라고 말하는 것과 같습니다.

▣ 저자 카를로 로벨리

그 책 제목에서 알 수 있듯이 물리학 책입니다.

저자 Carlo Rovelli는 저명한 이탈리아 물리학자입니다.

그는 또한 양자이론과 중력이론을 결합하여 “Loop Quantum Gravity”라는 새로운 이론의 창시자이기도 하다.

현대 물리학의 방대하고 복잡한 흐름을 아주 간략하게 요약한 것입니다.

총 7개의 챕터로 구성되어 있으며 각 챕터마다 20세기 물리학의 기둥이 된 핵심 이론을 설명하고 최근에 소개된 다양한 아이디어를 제시한다.

이 책은 과학책이지만 이탈리아에서 30만 부, 유럽에서 100만 부 이상 팔린 기록적인 책이다.

간단한 설명과 간단한 유추로 설명된 이 책은 물리학에 관심이 있는 비전공자들이 읽을 수 있는 훌륭한 책입니다.

페이지 수도 적습니다.

총 7개의 챕터만 있습니다.

장당 하나의 주요 이론만 있으므로 7개의 주요 이론만 학습한다고 상상해 보십시오. 저자는 독자의 이해를 돕기 위해 간단한 비유와 일상적인 표현으로 설명한다.

예를 들어 물질을 구성하는 전자를 설명할 때 “신이 물체의 실체를 굵은 선으로 그려서 만들었다면 전자는 아마 아주 가는 실선으로 그려졌을 것이다”라고 표현한다.

▣ 7장 요약

강의 1: 상대성 이론

공간은 물질과 다르지 않습니다.

이제 공간은 이 세계를 구성하는 “물질” 중 하나가 되었습니다.

공간은 파도처럼 휘고 부서지고 일그러지는 단위이다.

– 상대성 이론은 아인슈타인이 발표한 이론으로 시간은 모든 사람에게 동일하게 흐르지 않는다고 주장합니다.


– 아이작 뉴턴의 ‘만유인력’은 당시 최고의 이론이었지만, 아인슈타인은 자신의 상대성 이론과 만유인력이 충돌한다는 사실을 깨닫고 서로 양립할 수 있는 방법을 찾았다.

그리고 “일반 상대성 이론”이 탄생했습니다.


– 세상을 바꾼다는 아인슈타인의 생각은 공간과 장이 같다는 생각, “중력장 자체가 공간이다”라는 생각입니다.


– 일반 상대성 이론: 중력과 시간의 이론 중력이 강할수록 시간은 빨리 흐른다.


– 특수 상대성 이론: 속도와 시간 이론 속도가 빠를수록 시간은 느리게 흐른다.


– 공간은 고정된 상태가 아니라 항상 팽창하고 있습니다.

아인슈타인은 자신의 방정식을 통해 우주 팽창이 우주 폭발(빅뱅)에 의한 것이라고 예측했습니다.

그리고 1930년. 우주의 팽창이 실제로 관찰됩니다.


– 아인슈타인의 이론에 따르면 “우주는 폭발했고, 우주는 출구 없는 구멍으로 빨려 들어가고, 시간은 한 행성에서 다른 행성으로 느려지고, 모든 공간이 물결치고 있다”는 우리의 현실 세계입니다.

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– 상대성 이론은 우주론, 천체물리학, 중력파 및 블랙홀 연구를 포함한 수많은 분야를 발전시킵니다.

강의 2: 양자역학

이것은 현실이 상호작용을 통해서만 설명될 수 있다는 것을 받아들여야 한다는 것을 의미합니까? 저는 개인적으로 그렇게 생각합니다.

– 전자는 “무언가”와 상호 작용할 때만 존재합니다.

상호작용에서 양자도약이 발생하며, 무작위 현상이기 때문에 예측할 수 없으며 가능성으로만 계산할 수 있습니다.


– 양자역학의 문을 연 사람은 아인슈타인이지만 양자역학을 예상치 못한 길로 끌어들인 사람은 닐스 보어다.

두 과학자는 양자역학에 대해 서로 다른 의견을 가지고 있었고, 두 사람은 평생 동안 학문적 싸움을 계속했다.


– Max Planck 열 상자: 열 상자에서 평형 전기장을 계산했습니다.

여기서 전기장 에너지가 양자(더 이상 나눌 수 없는 에너지의 최소 단위)’와 같은 덩어리 형태로 분포한다고 가정했고, 그 결과 정확도가 매우 높았다.

당시 과학자들은 에너지가 끊임없이 변화하는 것이라고 생각했습니다.


– 아인슈타인은 에너지 덩어리가 실재한다는 것을 발견했습니다.

그는 빛이 클러스터, 즉 우리가 광자라고 부르는 빛 입자의 집합체에서 생성된다는 것을 증명했습니다.


현실이 무엇인지는 상호 작용에 의해서만 설명될 수 있습니다.


– 양자역학은 원자물리학, 핵물리학, 기초입자물리학, 응집물질물리학 등 수많은 연구의 기초가 되었습니다.

강의 3: 우주의 구조

이제 세계는 획일적이고 무한히 확장된 곳이 되었습니다.

공간은 평평하지 않고 곡선입니다.

– 코페르니쿠스의 지동설을 통해 사람들은 태양이 지구 주위를 공전하는 것이 아니라 지구를 포함한 행성들이 태양 주위를 공전한다는 사실을 알고 있다.


– 우리 태양계는 전체 우주가 아니라 수많은 은하 중 하나일 뿐입니다.


– 바다의 파도를 닮은 파도에 의해 공간이 움직입니다.


– 우주는 작은 구체의 형태로 만들어졌고 폭발하여 현재 크기가 되었습니다.

4과: 입자

이것은 양자역학과 입자론이 기술하는 세계이다.

우리는 세상이 불안정하지만 끊임없이 나타나는 물질의 떼, 하나의 출현과 다른 하나의 소멸의 끊임없는 반복이라는 것을 배웠습니다.

– 빛은 광자, 즉 빛 입자로 구성됩니다.


– 빛이 광자로 구성되어 있다고 예측한 사람은 아인슈타인이었습니다.


– 원자는 우리가 육안으로 볼 수 있는 물질로 주위에 전자가 있는 핵입니다.

모든 핵은 글루온에 의해 양성자와 중성자로 밀집되어 있으며 중성자는 쿼크라고 하는 아주 작은 입자로 구성되어 있습니다.

즉, 움직이는 모든 것의 구성 요소는 전자, 쿼크, 광자 및 글루온입니다.


– 입자는 공간을 채우고 흐르는 작은 파동입니다.

양자역학에 따르면 한 장소나 궤도에 머무르지 않고 고정된 위치를 갖는 것이 아니라, 오히려 예측할 수 없는 장소에서 사라지고 다시 나타난다.

강의 5: 공간 입자

공간 양자는 어디에 있습니까? 전혀. Quanta는 공간 그 자체이기 때문에 공간에 있지 않습니다.

개별 양자의 통합을 통해 공간이 생성됩니다.

이것은 다시 한번 세상을 단순한 대상이 아닌 관계처럼 보이게 합니다.

– 일반상대성이론과 양자역학은 상반된 형태를 갖는다.


– 양자중력학은 일반상대성이론과 양자역학의 모순을 해결하고 일관된 세계관을 지향하는 학문이다.

공간도 없고 시간도 없으며 공간 양자와 물질 사이의 지속적인 상호 작용 과정만 있을 뿐입니다.


– The Loop Quantum Gravity Theory는 일반상대성이론과 양자역학을 결합하려는 시도에서 파생된 이론으로 “공간은 연속적이지도 않고 무한히 분할되지도 않고 ‘공간 원자’로 구성된다”는 생각에 기반을 두고 있다.


– 양자중력이론(우주의 시작)의 사상: 이 세계는 우주의 현재보다 먼저 창조되었다.

과거의 우주는 자신의 무게에 의해 끊임없이 압축되었다가 “튀었다”가 다시 팽창하기 시작하여 오늘날 우리 주변에서 관찰되는 끊임없이 팽창하는 우주가 되었습니다.

강의 6: 블랙홀의 가능성, 시간 및 열

세상의 모호함 때문에 우리는 시간의 흐름을 인지할 수 있다.

– “열”이란 무엇입니까? 맥스웰과 볼츠만은 뜨거운 물질이 가열된 액체를 포함하는 물질이 아니라는 것을 발견했습니다(19세기의 물리학자들은 열의 “열”이 일종의 액체이거나 따뜻한 액체와 차가운 액체의 두 가지 유형이 있다고 가정했습니다).
– 볼츠만 : 통계적으로 뜨거운 물질의 원자가 고속으로 움직이다가 충돌할 때 차가운 원자에게 에너지를 전달할 확률이 높고, 반대로 차가운 원자가 뜨거운 원자에게 에너지를 줄 확률이 적다 . 열은 확률과 확률로 설명되었습니다.


– 마찰은 열을 발생시키고 왕복 진자의 움직임을 느리게 합니다.

열이 발생하는 순간 미래는 과거와 분리된다.

(미래: 진자가 느려질 때)
– 통계물리학: 다양한 원인의 가능성을 조사하는 연구. Boltzmann 이후 통계 물리학의 성공 중 하나는 열역학에서 열과 온도의 특성에 대한 확률적 설명입니다.


– 예측 가능성은 개체 속성의 각 부분이 다른 개체와 상호 작용할 때 어떻게 진화하는지와 관련이 있습니다.


– “지금”이라는 용어는 특수 상대성 이론으로 인해 주관적인 것으로 판명되었습니다.

물리학자와 철학자들은 현재에 대한 우리의 생각이 환상이며 시간의 “흐름”이 잘못된 일반화라고 결론을 내립니다.


– 우리가 시간의 흐름을 체감할 수 있는 곳은 열이 흐를 때만 과거와 미래가 다를 수 있다는 사실이며, 열이 물리적 확률과 관련된 상황에서만 찾아볼 수 있다.

▣ 물리학과 철학

물리학과 철학은 비슷합니다.

인간과 세계의 의미를 성찰하는 철학은 주관적이고 추상적인 학문으로 나타난다.

반면에 관찰과 연구를 통해 일반적인 원리를 밝히는 물리학은 객관적이고 사실적인 학문처럼 보입니다.

이 두 분야는 결코 만날 수 없을 것 같습니다.

그러나 두 관계는 우리가 알지 못하는 사이에 수렴됩니다.

물리학과 철학은 분명히 비슷합니다.

물리학자들은 물리학을 공부하면서 생명의 연약함을 깨닫는다고 합니다.

우주의 광활함과 물질의 정교함이 너무나 완벽해서 인간의 삶이 하찮게 느껴질까? 내가 후에 그것을 읽고 나니 물리학자들은 관찰을 통해 본 인간의 삶의 아름다움과 실제로 경험한 불완전한 삶 사이의 간극으로 괴로워하고 있지 않을까 하는 생각이 들었다.

그들은 일어나는 모든 현상을 관찰하고 연구하며 우리가 살고 있는 이 세상의 화려함과 신비로움까지 관찰합니다.

과학의 다른 분야는 탄생과 진화, 발전과 무한을 꿈꾸고 발견합니다.

하지만 책을 읽으면서 물리학은 죽음, 소멸, 소멸, 끝을 향해 달려가 발견하는 것이라는 생각이 들었다.

우주의 팽창하는 공간은 참으로 서서히 죽어가고 있고, 그 모든 것을 빨아들이고 있는 블랙홀은 결국 자신을 빨아들이기 위해 질주하는 것 같다.

▣ 물리학자가 꿈꾸는 마지막 시간

물리학이 취하는 방향은 모든 이론을 하나의 인터페이스로 병합하려는 시도입니다.

모든 것이 하나가 된다는 것은 모든 것의 끝에 도달함을 의미하기도 합니다.

내가 아는 세상과 실제 세상이 다르다는 것을 깨닫는 순간 나의 세계관이 산산이 부서지는 충격이다.

그들이 밟은 평평한 땅은 원래 모양이 둥글었고, 지구가 태양 주위를 공전하기 때문에 해가 동쪽에서 떠서 서쪽으로 진다는 것을 처음 배운 사람들은 아마 그들의 세계관이 무너졌을 것입니다.

양자역학에 대한 이러한 이해도 세계관을 뒤흔들 만큼 충격적이다.

물리학은 이러한 일련의 충격을 통해 세상을 객관적으로 이해하고자 한다.

그래서 세상을 객관화할수록 나 자신을 객관화할 수밖에 없다.

우리는 방법을 찾을 것입니다, 우리는 항상
언제나 그렇듯 답을 찾아드리겠습니다

이것은 이전에 소개된 영화의 또 다른 대사입니다.

. 우리는 언젠가 우리가 살고 있는 이 세상을 완전히 이해하게 될 것입니다.

모든 것이 모든 것의 거울이라면 이 세상은 우리를 비추게 될 것입니다.

우주가 소멸을 향해 가다가 “리점프”를 통해 현재의 우주로 확장된 것처럼, 문명은 파멸을 향하고 있는 것처럼 보이지만 우리는 “답”을 찾아 다시 “리점프”할 것입니다.

인간은 유한하고 세상은 무한해서 그 간극을 메울 수 없을 것 같지만, 유한하기 때문에 우리는 무한을 꿈꿀 수 있다.

삶에 대한 우리의 욕구는 채울 수 없고 삶에 대한 갈증은 채울 수 없습니다.