1-1. 양자깜빡이 --- 진화론을 위하여

1-2. 이원론 --- 유연한 유물론을 위하여 에서

 

이어지는 글입니다. (밑에 트랙백 시켜 놓았습니다.)

(<물질의 진화>에 대해서 진화론적 관점에서 이렇게도 생각할 수 있지 않을까라는 개인적인 생각입니다.)

 

 

1-3. 물질(우주)의 생성과 진화

 

 

우주는 한없이 계속되는 것일까? 만약 공간에 끝이 있다면 그 너머에는 무엇이 있을까?

시간은 영원히 계속되는 것일까? 우주가 시작된 태초의 순간이 있었을까? 종말의 순간이 있을까?

태초의 순간이 있었다면 우주는 어떻게 창조되었을까? 그 순간 직전에는 어떤 일이 있었을까?

[양자중력의 세 가지 길, 리 스몰린, 사이언스북스, 김낙우 옮김, p21]

 

최초에 물리학이 있었다. ‘물리학은 물질, 공간, 에너지, 그리고 시간이 어떻게 행동하고 상호작용하는지를 설명해준다. 우주드라마에서 이러한 주인공들 사이의 상호작용은 모든 생물학적인 그리고 화학적인 현상의 바탕이 된다. 지구에 살고 있는 우리들에게 익숙한 모든 자연현상들은 물리법칙을 바탕으로 시작되었고, 물리법칙에 의해 운행되고 있다. 우리가 이런 법칙을 천문학적인 무대에 적용하면 천체물리학이라고 부르는 거대한 세계를 다루는 물리학체계가 된다.

[오리진 27p]

 

지금까지 밝혀진 사실들을 종합해보면 우주는 온도가 식어감에 따라 여러 단계를 거치면서 진화해왔음이 분명하다. 하나의 상태에서 다음 상태로 넘어갈 때마다 대칭성이 붕괴되고 힘은 여려 종류로 분리되었다. 우리의 우주가 겪어온 진화과정을 연대별로 요약하면 다음과 같다.

 

1. 10^-43초 이전 플랑크 시대

이 시기의 우주에 관해서는 알려진 내용이 거의 없다. 플랑크에너지 영역에서(10^19 전자볼트) 중력은 다른 양자적 힘들과 거의 같은 세기로 작용했다. 그 결과, 네 종류의 힘들은 초힘superforce’이라는 하나의 힘 속에 통합되어 있었으며 우주는 완전한 무(또는 고차원의 빈 공간)의 상태에 존재했을 것으로 추정된다. 또한, 네 종류의 힘을 하나로 통합시켜서 모든 방정식을 똑같은 형태로 만들어준 신비한 대칭은 초대칭supersymmetry이었을 것으로 추정된다. 그 이유는 아직 알려지지 않았지만, 네 개의 힘을 통합시켰던 신비한 대칭이 붕괴되면서 양자적 요동이 무작위로 발생했고, 이로부터 우주의 배아에 해당되는 기포가 형성되었다. 이 기포의 크기는 약 10^-33cm 정도였는데, 이 값을 플랑크길이Plack length’라 한다.

 

2. 10^-43– GUT 시대

초기의 대칭이 붕괴되면서 기포는 빠른 속도로 팽창되기 시작했다. 기포가 커짐에 따라 초힘은 네 가지의 힘으로 순식간에 분리되었는데, 이들 중 중력이 가장 먼저 분리되면서 우주전역에 충격파를 발산했다. 초힘이 보유하고 있던 대칭[SU(5)대칭으로 추정]은 좀 더 작은 대칭으로 축소되었으며, 중력을 제외한 약력과 강력, 그리고 전자기력은 여전히 GUT대칭 속에 통합되어 있었다. 이 시기에 우주는 빛보다 빠른 속도로 거의 10^50배까지 폭발적으로 팽창되었는데, 그 원인은 아직 알려지지 않았다. 이 시기의 온도는 약 10^32도였던 것으로 추정된다.

 

3. 10^-34인플레이션 종료

온도가 10^-27도까지 떨어지면서 강력이 분리되었다[GUT대칭은 SU(3) X SU(2) X SU(1) 대칭으로 붕괴되었다]. 이 순간에 인플레이션이 종료되면서, 우주는 프리드만의 예견대로 표준적인 팽창을 겪기 시작했다. 우주는 쿼크와 글루온, 렙톤 등이 자유롭게 돌아다니는 고온의 플라즈마상태였다. 오늘날, 쿼크는 양성자와 중성자를 이루는데 모두 사용되었고 자유로운 쿼크는 더 이상 존재하지 않는다. 이 시기에 우주의 크기는 지금의 태양계 정도였다. 물질과 반물질은 서로 충돌하면서 모두 소멸되었지만, 물질의 초과분(전체 양의 10억분의 1정도)이 남아 장차 만들어질 천체의 원료가 되었다(앞으로 몇 년 이내에 초대형 강입자가속기가 완성되면 이 정도의 에너지를 인공적으로 재현할 수 있게 된다).

[평행우주, P178 – 182]

 

지난 100년 동안 물리학자들은 우주를 구성하는 기본단위를 찾기 위해 온갖 물체들을 열심히 자르고, 깨고, 부순 끝에 모든 물체는 전자와 쿼크로 이루어져 있다는 결론에 이르렀다. 좀더 정확하게 말하자면 모든 물체는 전자와 두 종류의 쿼크-위쿼크up-quark와 아래쿼크down-quark-로 이루어져 있다.

[우주의 구조, 473p]

 

 

1. 진공(, )과 대칭성의 붕괴(혹은 균열)

 

무에 대한 물리학적 연구는 난해한 원자 이하의 세계에서 우주전체에 이르는 거대한 영역까지, 가장 큰 것과 가장 작은 것들이 만나는 곳까지 모든 긴급한 문제들에 관련된다. 물질, , 시간, 공간의 성질은 모두 진공 자체(다시 말해 궁극적인 무)의 성질과 얽히고 설켜 있다. 입자물리학자들은 진공을 녹이거나 진공의 파편을 탐지기로 검출하려 하고, 천문학자들은 시공간의 파동을 레이저 그물로 포획하려고 한다.

[우주의 구멍, 18p]

 

무는 자연이 가진 대칭성의 기초이고 모든 잠재력을 가진 완전하고 유연한 표면이다.

[우주의 구멍, 91p]

 

 

진공은

1 시공간의 제약/방향성이 없다. [우주의 구멍, 28p]

2 모든 것에 대하여 모든 것이 평균적이고 대칭적(보존법칙)이다. [우주의 구멍, 30p, 89p]

3 목적도 없고 지향도 없다.

 

진공에너지는 모든 시간에 대해서, 그리고 모든 공간에 대해서 확률적으로 동등하다. 에너지는 어디에도 있고, 그리고 어디에도 없는 상태이다. 시간과 공간은 어디에도 있고, 어디에도 없다. (혹은 시간과 공간은 찰나적으로만 존재한다)

 

진공은 아무 것도 없는 텅 빈 상태가 아니다. 모든 물질을 제거하여 이상적인 진공상태를 만든다고 해도 제거되지 않은 것이 있으니 이것이 ‘(확률적) 진공요동(혹은 양자적 요동)’이다. 진공요동은 제거할() 수 없는 우주의 존재방식인 것으로 보이며, 이것으로부터 우리의 우주가 생겨난 것으로 생각된다.

 

진공요동은 매우 짧은 시간 동안 끊임없이 출현했다가 사라지는 입자와 반대입자의 요동이 존재한다. 입자와 반대입자 혹은 끈과 반끈이 순간적으로 출현했다가 곧바로 서로 결합하여 무(0)로 돌아간다. 진공에너지는 평균값이 영이지만, 아주 짧은 시간 동안 양으로 음으로 요동한다.

 

진공 속에서는 입자와 반입자가 끊임없이 나타났다 사라졌다 하는데, 충분한 에너지가 주어지면 이런 입자쌍도 실제의입자가 된다는 것은 임 오래 전에 알려졌다. 최소한 이론적으로 충분한 에너지만 주어지면, 무엇이건 진공 속에서 그 반대되는 쌍과 함께 나타날 수 있다. 입자와 반입자, 팝콘과 반팝콘, 인간과 반인간 …. 어떤 쌍이든 총량이 0인 한도 내에서 순간적으로 존재할 수 있다. …. 트리언은 완전히 우연히 거대한 요동이 생겨서 진공의 평형을 흔들고, 거기에서 모든 것이 태어날 수 있다고 생각했다. …. 그는 이렇게 말했다. “우주의 탄생은 우주 이전에 존재하던 양자진공 속에서 어느 시점, 어느 장소에서 일어난 거대한 요동에서 시작되었을 수 있다. 트리언의 생각이 옳다면 우주의 모든 것의 합이 0이 되어야 한다. 트리언은 모든 것이 0에 불과하다고 말하지 않았다. 단지 다 더했을 때 0이라는 것이다.

[우주의 구멍 p216]

 

우주에 존재하는 모든 물질은 진공의 요동에 따라 137억년 전에 생성되었으며, 이때부터 지금까지 존속하고 있으며, 현재의 다양한 물질들의 운동상태는 생성 당시의 미세한 비대칭성(불균일성, 비등방성)의 지문에 따르고 있다(결정되어 있다)고 한다.

 

초기 우주에서, 어마어마한 에너지가 집중되어 알려지지 않은 온갖 종류의 입자들이 만들어졌을 것이다.

[우주의 구멍, 18p]

 

태초에 막대한 에너지가 진공으로부터 특정한 공간과 시간에 집중되어 출현(분출)하였다. 혹은 출현(분출)한 막대한 에너지가 시간과 공간을 만들어 냈다. 이 정도로 거대한 에너지가 집중/집적되어 출현할 확률은 아주 적다고 생각되지만 이러한 사건이 일어났고 또 일어났기에 우리가 지금 존재하고 있다. (리 스몰린의 블랙홀에서 탄생하는 아기 우주라는 가설은 이러한 확률을 증가시킨다.)

 

진공으로부터 출현한(분출된) 막대한 에너지는 상상할 수도 없을 만큼 아주 좁은 영역에 집중되어 있다. 이러한 막대한 에너지의 집중은 무수히 많은 진공의 구멍으로부터 분출된 무수히 많은 입자(혹은 끈)이 집중/집적된 상태이다.

 

우주가 탄생할 때 물질과 반물질의 양은 정확히 균형을 이루고 있었다. 그러나 우주가 탄생한지 1/1,000,000초 뒤에는 이미 균형이 불안해졌다. 구스의 말에 따르면 1/1,000,000초 후에 300,000,000 299,999,999 비율로 쿼크가 많아졌다. 어찌보면 그리 큰 차이가 아니다. 그러나 그 차이는 우주만물을 모두 만들 수 있을 정도로 컸다.

[우주의 구멍 p228]

 

그러면 처음에 똑같이 만들어져야 할 터인데 반대물질은 어디로 갔을까요? 물질의 구성요소인 바리온을 만들기 위해서는 쿼크가 필요합니다. 초기우주에서 전자와 양전자가 붕괴해서 쿼크를 만들 수 있습니다. 양전자는 붕괴해서 쿼크를 만들고 전자는 붕괴해서 반대쿼크를 만드는데, 바로 CP 깨짐 때문에 그 붕괴 속도가 조금 다릅니다. 그래서 쿼크는 많이 생기고 반대쿼크는 조금 생기니까, 쿼크와 반대쿼크가 만나 다 없어져도 결국은 쿼크가 남게 됩니다. 그렇게 남은 쿼크가 우주를 이뤘다고 생각하고 있습니다. CP 깨짐을 처음 봤을 때 그 의미를 알 수 없었고, 자연의 해석이 점점 어려워진다고 걱정했는데, 거꾸로 그것이 없으면 우주를 설명할 수 없는 거지요. CP 깨짐 때문에 왜 현재의 우주에 물질만 있고 반대물질이 없는지 이해할 수 있는 겁니다.

[최무영교수의 물리학 강의, <20> 물리법칙의 대칭성 <>]

 

 

우리 우주에서 최초로 대칭성이 붕괴된 것은 빅뱅, 그 자체인 것으로 보인다.

완벽한대칭성은 완벽한진공의 속성이다. ‘진공으로부터의 출현한 에너지는 진공의 속성, 즉 대칭성을 갖는다. 또한 출현(분출 - 빅뱅)은 이러한 진공의 속성, 대칭성의 균열(붕괴) – 비대칭성의 출현을 의미한다. 따라서 우주에 존재하는 모든 물질(에너지) (대칭성 vs 비대칭성)이라는 이중적 속성을 체현하고 있다.

 

매우 좁은 영역에 매우 높은 압력과 매우 높은 온도 상태에 집중/집적되어 있는 무수한 입자(혹은 끈)들은 충돌, 합병, 분열의 난장 속에 있다. 이렇게 집중되어 있지 않은 상태라면 일반적인 진공상태라면 분출된 입자/반입자(혹은 끈/반끈)은 충돌하여 순간적으로 생성/소멸의 과정을 거친다.

 

그러나 집중/집적된 상태에서는 특정한 하나의 입자(혹은 끈)이 쌍생성된 반입자(혹은 반끈)과 충돌하여 소멸(변형)하기 전에 다른 입자(혹은 끈)과 먼저 충돌하여 튕겨져 나가거나 합병되어 다른 종류의 입자(혹은 끈)으로 변형되어버린다(초대칭). 아주 높은 에너지 상태에서는 어떠한 진동패턴도 가능한 것으로 보인다. 변형된 새로운 입자는 반입자와 충돌하더라도 소멸되지 않는다.

 

 

물질(=에너지)의 분출로 인하여 시공간이 탄생하고 온도가 굉장히 높은 상태에서 어떠한 형태의 파동(입자)도 존재 가능하다. 파동입자간의 무수한 충돌이 무수한 형태의 파동입자를 만들어낸다. 무수히 많은 공간이 있고 무수히 많은 차원이 있다.

 

공간이 팽창하고 온도가 내려가는 우주적 조건의 변화는 일부의 파동형태를 불안정적으로 만들어 안정적인 형태로 전이(변화)하게 한다. 온도가 내려감에 따라 일부의 공간(차원)이 사라진다(닫힌다). – 얼어붙는다. 닫혀지는 공간을 경유하고 있던 파동패턴은 불가능하게 된다.

 

 

2. 분출압(집중력)과 진공압(분산력)

 

 

에너지와 물질은 같다(, 작은 물질 조각은 엄청난 양의 에너지에 해당된다). 따라서 물질과 마당을 구분하는 것은 순전히 인위적이라고 아인슈타인은 결론을 내렸다. “물질은 에너지가 많이 집중된 것이고, 마당은 에너지가 조금 집중된 것이다. 이것이 사실이라면, 물질과 마당은 질적으로 다른 것이 아니라 양적으로 다를 뿐이다. 물질과 마당이 다르다는 생각은 이치에 맞지 않다.”

[우주의 구멍, 103p]

 

우주에 존재하는 다양한 물질들(그리고 다양한 힘들)은 모두 각각 특유한 마당의 요동이며, ….. 이 다양한 마당들은 서로가 복잡하게 얽혀서, 때때로 서로 간섭하여 입자(마당)에 대해 다른 힘(마당)을 일으킨다. 이러한 상호작용들로 우주에서 일어나는 모든 일이 설명된다.

[우주의 구멍, 103p]

 

휠러는 이렇게 설명한다. “빈공간에 조용히 있는 전자는 결코 조용하지 않다. 가설적인 현미경으로 점점 더 정밀하게 들여다 보면, 우리는 전자 주위에서 점점 더 활동적인 이웃을 보게 된다. 다른 전자와 양전자들이 나타났다 사라진다. 빛알들이 태어났다가 죽는다. 더 무거운 입자들이 끝없는 생성과 소멸의 춤에 참여한다. 고립된 전자는 들끓는 화산의 분출구이다.

[우주의 구멍 120p]

 

스몰린이 질문했듯이, “세계는 서로 아무 관계가 없는 독립적이고 자율적인 원자들로 구성되는가? 아니면 세계는 그 속의 소립자 하나와 공간 속의 한 점조차 서로를 필요로 하고 서로를 반영하는 거대한 연결체계인가?” 그의 답은 시간, 공간, 물질이 모두 더 큰 그물의 일부라는 것이다. “거기에는 관계가 있다. 다른 것은 없다.” 다시 말해, 연결이 모든 것이다. 유와 무의 차이는 유는 연결되어 있고, 무는 연결 그 자체라는 것이다. 포스터(M. Forster)가 말했듯이, “오로지 연결이다.” 연결은 우주가 하는 가장 뛰어난 일이다.

[우주의 구멍 p208]

 

왜 공간에는 화살이 없는데 시간에만 그렇게 많은 화살(엔트로피의 화살, 우주론적 시간의 화살, 심리학적 시간의 방향 - 인용자)이 있을까?

더 혼란스러운 것은, 원자보다 작은 규모에서는 시간이 어느 쪽으로든 갈 수 있는 것으로 보인다는 것이다. 입자와 반입자가 진공에서 생겨났다가 빛만 남기고 사라질 수 있다. 이것을 영화로 찍어 필름을 꺼꾸로 돌려도, 꺼꾸로 돌아간다고 알아낼 방법이 없다. 휠러가 말했듯이, 전자와 같은 아원자 입자들은 과거도 없고 역사도 없다. 전자가 과거에 어디에 있었는지 아무도 알 수 없다. 과거와 미래도 똑같다. “전자는 과거와 미래를 자유롭게 움직이는 대신에 미래도 과거도 기억하지 못한다. 우리는 과거를 기억하며, 따라서 시간의 일방통행이라는 덫에 걸려 있다.”

 

물리학자들은 이것을 잘 설명하지 못한다. 다만 동전을 여러 번 던지면 앞이 나올 가능성이 50퍼센트인 것과 마찬가지로, 일방통행하는 시간은 일종의 통계적 성질이라고 말한다. 그리고 통계적 성질은 거시적 규모에서만 일어난다.

이유가 무엇이건, 시간은 대칭이 아니고 공간은 대칭이다. 이것은 시간과 공간을 같은 도태위에 올려놓은 아인슈타인의 특수상대론 위로 날아 오른다. 동전의 양면처럼 시간과 공간은 서로 바꿀 수 있는 것으로 가정된다. 시공간의 거대한 직물 속에 짜여져서 둘은 하나가 된다. 이것은 확실히 시간의 역설이 공간의 역설과 나란히 간다는 것을 암시한다. 그러면서도 그것들은 꽤 달라 보인다.

…….

정의에 따라, 원인은 결과에 앞서 일어나야 한다. 그러나 시간이 꼬이면, 원인과 결과의 위치가 바뀔 수 있을까? 그럴 수 있다면, 인과율은 의미가 있는 것일까? 지금으로서는 아무도 모른다. 다만 시간이 새롭게 이해됨에 따라 인과율이 오늘날과 완전히 달라질 것이라는 것만 알 수 있다.

[우주의 구멍, 316, 317]

 

양자역학적 공간은 거리상으로 멀리 떨어져 있는 두 물체 사이에 모종의 상호관계를 매개하고 있다……..

나는 지금까지 실험으로 확인된 물리적 사실들 중에서 이 우주가 국소적이지 않다는 것을 가장 황당무계한 사실로 꼽고 있다.

[우주의 구조, 137]

 

 

기본입자, 예를들어 전자는 진공으로부터 순간적으로 - 플랑크 길이 이하의 영역에서 플랑크 시간 이하의 간격으로, 출현(분출)되었다가 다시 진공으로 사라지는 것이 반복되는 특정한 패턴의 에너지이다. 플랑크 시간 이하의 간격으로 출현했다가 사라지지만 이것이 반복적으로 이루어지고 있으므로 지속적으로 존재하는 것으로 여겨진다. 즉 꼬리에 꼬리를 물고 출현했다가 사라지는 것이 반복된다.

 

진공으로부터 출현하는 에너지가 어디로 언제 출현할지는 확률적으로 결정된다. 외부적인 영향이 없다고 가정하면, 어디에서도 어느 때나 출현하는 것이 가능하다. (그리고 이러한 상태가 무이고, 진공이다.)

 

모든 물질은 진공으로부터 에너지가 여기로 출현(분출)할 확률과 저기로 출현(분출)할 확률들의 합(파인만의 경로합)으로 존재한다. 심지어 그러한 확률에는 빅뱅까지 거슬러 올라갔다가 다시 돌아오는 확률까지도 포함하고 있다.

 

정말로 이상하게 들리겠지만, 당신이 방을 가로질러 걸어갈 때마다 당신의 몸은 퀘이사를 거쳐가는 길과 빅뱅을 거쳐가는 길까지 포함해서 모든 가능한 경로들에 대한 확률을 평가한 후 이들을 모두 더하고 있다. 여기에 파인만이 개발한 경로적분법을 적용하면, 뉴턴의 고전역학으로 구한 경로는 유일하게 가능한 경고가 아니라 무한히 많은 경로들 중 가장 확률이 높은 경로임을 알 수 있다. 파인만은 거의 예술작품이라 할 만한 특유의 계산법을 개발하여, 이토록 이상한 접근법이 기존의 양자역학과 완전하게 동일한 결과를 준다는 놀라운 사실을 알아냈다.

[평행우주, P265]

 

 

여분차원으로 분출하는 에너지는 시공간차원으로 출현하는 진동(파동)패턴에 영향을 주고 (혹은 섞이고, 혹은 꼬리에 꼬리를 물어서 다른 진동패턴과 구별되게 하고), 시공간차원으로 출현하는 에너지(진동패턴)의 출현확률(언제, 어디로)을 결정한다.

 

시공간차원으로 분출하는 에너지는 여분차원 에너지에 흔적을 남기고 이것은 기록되어 다음에 출현할 시공간 에너지의 출현확률을 변화시킨다.

 

암흑에너지와 4가지 기본 힘은 시공간차원으로 출현하는 에너지들간의 출현 확률, 즉 특정한 장소와 특정한 시간에 출현할 확률에 상호간에 영향을 미치는 것(상호작용하는 것)이며, 상호작용의 결과로 시공간차원으로 출현하는 에너지는 일정한 범위(장소와 시간)로 에너지가 출현할 확률이 제한(공유, 중첩 혹은 결합)된다.

 

개별입자(파동)의 출현확률은 물질마당(입자장)을 형성하고 개별입자들이 서로의 출현확률을 제한하는 것(또는 관계를 맺는 것)은 힘마당(역장)이 된다.

 

모든 물질(인간의 몸을 구성하는 물질을 포함해서)은 확률적이고 순간적(찰나적)으로만 존재한다. 다만 그러한 확률과 순간이 누적적으로 연속적으로, 상호의존적으로, 상호제약 하에 실현되는 것에 성공하고 있으므로 연속적으로 보일뿐이다.

 

 

진공압(집중력)과 분출압(분산력)의 경쟁

 

진공으로부터 분출된 에너지에는 두 가지의 상반된 힘이 작용하는데 그 중에 하나는 진공상태로 회귀하려는 힘, 진공의 압력(진공압)’이고 나머지는 분출되는 상태를 지속적으로 유지하려는 분출을 위한 압력(분출압)’이다. 진공상태는 진공압에 의해서 유지되는데 진공상태는 시공간이 의미가 없는, 시공간 이전의 상태로, 진공압은 이러한 상태를 유지하고자 한다. 진공압과 분출압은 모두 관성력에 해당한다.

 

모든 물질은 진공압(분산력)과 분출압(집중력)의 작용을 받고 있다.

잡아당겨진 고무줄에는 잡아당기는 힘(분산력)과 이에 저항하면서 원래 상태로 돌아가려는 탄성력(집중력)이 작용하고 있으며, 그러한 고무줄을 확대해서 보면 아마도 미세한 떨림(양자적 요동, 확률적 긴장상태)이 있을 것이다. 진공압은 대칭성을 실현하고자 하는 힘이고 분출압은 대칭성을 붕괴시켜 비대칭성을 만들어내는 힘으로 모든 물질은 이러한 진공압과 분출압의 긴장관계 속에 놓여 있다. 진공압과 분출압은 모든 물질 속에서 실현되고 있다.

 

막대한 에너지의 출현에서 만들어지고 지속적인 출현(분출)으로 형성된 시공간은 진공압으로 인하여 찌그러진다. 비유적으로 생각하면 양쪽으로 당겨진 고무줄의 가운데를 잡아당겼다가 이것을 순간적으로 놓아버린 후 이것을 초고속카메라로 보는 것과 유사하다고 생각할 수 있다. 당겨진 상태와 원래 상태로 돌아가려는 두 가지 힘으로 인하여 진동하다가 원래 상태로 돌아가는 모습을 볼 수 있을 것이다.



시공간이 찌그러지면서 확장된다는 것은 온도와 압력이 내려가는 것을 의미하는 것으로 온도와 압력의 하락은 존재 가능한 시공간의 종류와 모양을 제한하는 것으로 작용한다(일부가 얼어붙는다). 또한 시공간의 종류와 모양의 제한은 출현 가능한 입자에너지(파동에너지)의 종류가 제한되는 것을 의미한다.

 

(진공압/분산압의 충격으로) 기존의 질서(패턴)가 무너진 혼돈의 순간에 물질(기존의 파동패턴들)은 살아남기 위하여, 즉 분출압의 관성의 실현을 위하여 과거에 자신이 가졌었던 혹은 가질 수 있는 출현 형태 중에서 특정한 혹은 여러 가지를 조합한 출현형태에 대한 출현확률을 붙잡고 분출을 실현하려 시도한다. 그것이 성공하면 살아남는 것이고 실패하면 사멸(분할 혹은 합병) 된다.

 

 

녹은 진공(초기우주-인용자)에서 쿼크와 전자와 중력과 전기는 모두 같다. 얼어붙은 진공에서 그것들은 다르다. 녹은 진공에서는 어떤 입자인지, 어떤 방향인지, 어떤 힘인지 알 수 없고, 따라서 녹은 진공에서 는 얼어붙은 진공에서의 무와 다르다. 그러나 얼어붙은 진공이 우리가 사는 진공이다.

물리학자들이 답을 알고 싶어하는 질문 중 하나는 이런 것이다. 진공을 녹였다가 얼려도 똑 같은 방식으로 어는가? 여기에 대한 답은 엄청난 의미를 가진다. 진공이 단 한가지 방식으로 언다면, 우주만물은 미리 결정되어 있다. 진공이 어쩌다 우연한 방식으로 얼었다면 이 우주는 단순한 우연이다.

[우주의 구멍, 123p]

 

초끈이론에서는 다양한 패턴의 끈이 존재하기 위해서는 여분의 차원이 있어야 가능하다고 본다. 즉 여분의 차원이 6개 이상 있어야 기본입자들의 파동패턴을 구현하는 것이 가능한 것으로 생각한다.

 

대부분의 끈이론가들은 11개의 차원 모두가 같은 크기로 시작했을 것이라고 생각한다. 그러나 어떤 이유로 네 차원이 무한대로 팽창했고, 나머지는 말려들어 같다. 왜 그랬을까? 어떻게 그렇게 되었을까?

[우주의 구멍, p209]

 

그러므로 빛알은 나이를 먹지 않는다. 대폭발 때 나타난 빛알은 오늘날까지도 나이를 먹지 않는다. 빛의 속도로 달릴 때는 시간이 경과하지 않는다.” 그린의 말이다.

[우주의 구멍 p91]

 

빛알은 특별하다.

중력은 약하다 - 여분차원으로 누출된다(여분차원에 대한 가설들). 그러나 중력은 무자비한 힘으로, 엄청난 힘으로 블랙홀을 만든다. 중력은 빛알보다 더 특별한 것 같다.

 

허공이 팽창하는 이유는 반중력이 미는 힘 때문인 것 같아 보였다. 밖으로 팽창하는 운동량과 안으로 향하는 우주만물의 인력은 놀라운 정확도로 균형을 이루는 것으로 보인다. 중력과 팽창은 영원히 끝나지 않는 팽팽한 줄다리기를 하고 있다.

[우주의 구멍 243p]

 

우주의 구멍 250p

여기에도 문제가 있다. 우주가 점점 커짐에 따라 물질이 희박해져 가면 (빈공간이 많아짐에 따라 무의 에너지도 점점 커지다가) 두 힘이 정확히 균형을 이루는 것은 매우 짧은 순간에 불과할 것이다. 지금이 바로 그 순간인 것 같다.

 

 

빅뱅 이후 진공압과 분출압은 다음과 같이 진화한 것으로 보인다.

 


암흑에너지

진공으로부터 진공상태에 균열을 가하는 대규모의 에너지 분출이 있었다(빅뱅). 이에 대하여 거시적으로 작용한 진공압(분산력, 진공상태로 되돌리려는 관성력)으로 암흑에너지가 출현하였다. 암흑에너지는 공간자체를 팽창시키면서 고밀도로 집적되어/중첩되어 분출하는 에너지의 출현 확률을 분산시킴으로서 진공상태로 되돌리려는 압력으로 작용한다. 빅뱅으로 분출한 고밀도로 집적된 거대한 에너지에 대한 반작용으로 분산력으로 작용하는 암흑에너지에 의해 인플레이션이 발생한다.

 

 

중력

공간자체의 급격한 팽창(출현 확률의 급격한 분산)으로 인하여 발생한 위기(?)에 대한 저항, 즉 출현을 지속적으로 유지하기 위한 저항으로 생겨난 것이 만유인력(중력)이다. 입자들(다양한 에너지 파동패턴들)은 중력적 방식으로 상호작용(중력적 방식으로 상호간의 출현확률을 공유, 제한, 혹은 결합) 하면서 진공압(분산력)에 저항한다. 무자비한 중력 극단까지 치달은 중력적 저항은 출현확률을 극도로 집중시키면서 블랙홀을 만든다. 그리고 여기로부터 새로운 우주, 즉 극도로 집중된 출현확률을 다시 분산시키는 과정이 시작된다.(스몰린의 새로운 아기 우주의 탄생 가설)

 

 

강한 핵력

우주의 온도가 점점더 차가와 지면서 쿼크는 더 이상 독립적인 상태(자유쿼크)로의 파동패턴을 유지할 수 없게 되고 쿼크 파동패턴은 그 자신의 파동패턴의 출현확률을 유지하는 대신에 3개의 쿼크가 모여서 바리온(양성자 또는 중성자)의 형태로 자신의 출현(생명)을 유지한다. 강력은 쿼크입자에 작용하는 분산력(파동패턴의 소멸)에 대한 강력한 저항으로 작용한다. 그런데, 강력은 중력처럼 전적으로 분출압에만 기여하는 힘은 아닌 것 같다. 주기율표상 철 이하의 원소에서 일어나는 핵융합반응에서는 원자핵들이 출현확률을 공유하면서 결합되지만 이러한 과정에서 일부의 에너지가 유출된다(분산된다). 중력을 통해서 실현되는 집중력의 일부가 중력을 벗어나서 분산된다. 유출되는 에너지만큼은 분산압에 기여하는 것이다.(태양에너지의 발생과 태양의 수명) 집중을 유지하는 대가로 일부를 분산시킨다.

 

 

전자기력

전자기력은 진공압과 분출압의 관점에서 보면 특이하게도 명백하게 중도적이다. 전자기력은 진공압에 기여할 수도 있고 분출압에 기여할 수도 있다. 중력은 오로지 하나의 방향으로만 작용하는 무자비한 힘이지만 전자기력은 인력(+/-)으로 작용할 수도 있고 척력(+/+, -/-)으로도 작용할 수 있다.

 

 

약력

약력의 작용을 받으면 기본입자는 다른 기본입자로 변환된다. 양성자 속에 있는 업쿼크가 다운쿼크로 변환되면서 중성자가 된다. 이러한 과정에서 약간의 질량(에너지) 결손이 생기고 이것을 원천으로 하는 것이 원자력발전 또는 원자폭탄이다. 약력은 주로 분산력(핵분열)으로 작용하는 힘인 것 같다.

 

기본 힘들은 무수한 입자들에 동시적으로 작용하는 분출압(집중력)과 진공압(분산력)이 만들어낸 우주적 <끌개>이지 않을까 생각된다.