만약이라는 이름으로
공시성 part 2 _ 제5화
공시성 part 2 _ 제5화
만약이라는 이름으로
나는 그동안 자문자답으로 ‘몰입과 공시성’을 경험해 왔다. 몰입과 공시성을 만들어내는 자문자답은 다른 말로 표현하면 생각 실험이기 때문에 “질문이란 도구를 활용한 시뮬레이션”을 통해서 다양한 실험들을 해 왔다. 그중에서 내 나름대로 알게 된 양자 운동의 의미와 개념들을 재정의 하며 나온 결과물을 정리해 봤다. 이 결과물들은 어디까지나 내가 나에게 주는 의미이자 숙제라는 것을 기억해주길 바라며, 일반인인 내가 자문자답과 몰입 그리고 공시성으로 어디까지 접근할 수 있었는지가 중요한 부분이다. 양자 운동을 통해서 펼칠 수 있는 내 상상 속 경험이 어디까지 나아갔는지 ‘만약’이라는 주제를 붙여 이야기를 공개한다. 아직 그 누구도 생각해보지 못한 미지의 영역 같은 생각이자 내 보물 같은 생각이다.
[ 만약 세상에 생명이 가득하다면 ]
인간의 호기심은 지구를 중심으로 망원경을 우주에 띄워 우주를 저 멀리 갈 수 없는 곳까지 관찰할 수 있는 힘을 키웠다. 그렇게 새로운 별과 은하, 성운, 블랙홀, 항성 등 꿈에도 보지 못 할 모습들을 수많은 사람들은 편하게 집 앞 컴퓨터에서 또 스마트폰으로 바로바로 볼 수 있게 되었다.
그런데 불현듯 이런 생각이 들었다.
우리는 우리가 사는 지구를 중심으로 저 멀리 밖 우주를 본다면 그와 반대로 저 멀리 우주 어딘가에서 우리가 사는 지구를 본다면 어떻게 보일까란 질문이었다.
바로 태양이란 항성이 보일까? 우리가 관측하듯 지구가 태양을 지나갈 때 그 그림자로 외계 존재들은 우리가 있음을 알까? 아니면 행성들의 고향인 오르트 구름 영역에 가려져 우리의 존재를 보기 전에 오르트 구름 영역을 보게 될까
오르트 구름 영역은 네덜란드 천문학자 얀 헨드릿 오르트가 발표한 혜성의 기원인 지역이자 고향으로 불리는 곳이다. 태양계 경계면 가장 끝자락에 지구의 5배 정도의 질량이 구름처럼 얼음 알갱이와 파편들로 둘러 싸여 있다고 하는 지역을 말한다.
이 오르트 구름 영역이 먼저 보게 된다면 그리고 오르트 구름 영역이 태양계 끝자락에 퍼져 있다면 오르트 구름이 사실 별의 실제 크기는 아닐까? 우리는 태양을 기준으로만 생각했지 저 멀리 밖에서 우리를 관찰해보지 않았기 때문에 한 번은 생각해 볼 필요가 있다.
어쩌면 우리 지구가 실제로 살고 있는 곳은 오르트 구름 크기만큼의 별에서 살고 있고, 살고 있는 위치는 오르트 구름 크기만큼의 별의 운동으로 생긴 별의 중심핵 옆에 3번째 위치에서 살고 있는 건 아닌지 생각해 본다. 이 중심핵을 우리는 “태양”이라 부른다.
결론은 오르트 구름 크기의 별 속에 들어가면 그 별의 중심핵 옆에 지적 생명체가 사는 지구 같은 별들이 있을 것이라 생각한다. 나무에 열매가 열리 듯, 때가 되면 식물에서 꽃이 피 듯, 성인이 된 사람이 결혼을 해서 아이를 낳듯, 그렇게 다 자란 별에서는 지구와 같은 생명이 꿈틀거리는 별이 마치 씨앗처럼 자라고 있을 것이라 생각해 본다.
어쩌면 우주에서 또 다른 우리이자 생명이 가득한 별을 찾는다면 그 별은 분명 지금의 우리처럼 지구를 품고 있는 엄마 별일 것이다. 멀리서 사과를 찾기 위해서 사과를 찾는 것보다 사과나무를 찾는 것이 더 빠른 것처럼 말이다. 만약 세상에 생명이 가득하다면......
[ 오르트 구름 가상도 ]
(출처 : EBS 사이틴 : 우주는 얼마나 클까? 편에서 )
[ 만약 입자와 파동이 중첩되어 있다는 양자역학이 입자는 파동이고 파동이 입자라는 의미로 해석한다면 어떻게 될 까, 이 말은 입자와 파동은 사실 같다고 보는 것이다. ]
가장 작은 세계의 이야기를 참 들으면 신기하고 그 속을 알 수 없는 이야기들로 가득 차 보인다. 빛은 입자이면서 동시에 파동이라니 어떻게 가능한가, 나는 물리학자가 아니니 실험할 순 없지만 위대한 과학자들이 밝혀낸 사실이라고 하니 나는 그 신기한 현상을 그저 이야기로 들을 뿐이다. 그리고 원자를 넘어 쿼크, 그리고 그보다 깊은 심연 같은 초끈이론도 있다고 한다. 이야기를 드는 것 많으로도 나 같은 일반인은 접근 불가한 영역이다. 이런 대단한 생각을 하고 밝혀내는 사람들은 정말 존경받을 만하다고 생각한다.
하지만 나도 내 인생의 숙제가 있다, 몰입과 공시성으로 알아낸 양자 운동이라는 관찰대상자가 내 숙제이다. 그런데 곰곰이 생각해보면 내가 생각하는 양자 운동도 어느 면에서는 양자역학 같은 느낌이 든다. 그래서 상대적이지만 하나처럼 운동하는 양자 운동이라는 개념을 양자역학에서 말하는 입자와 파동의 중첩을 고민해 봤다.
이번에도 ‘생각이란 공간’에서 ‘질문이란 도구’로 수천……. 아니 수만……. 아니 몇 년을 생각했는지 모른다. 생각을 깨고 또 생각하고 또 깨고……. 그렇게 시간을 흘러 드디어 답이 나왔다. 그 답은
입자는 파동이고 파동은 입자이다. 입자와 파동은 같다. 다만 입자 상태와 파동 상태를 결정하는 에너지의 운동 상태가 서로 다른 지점에서 발생한다. 그 운동 상태를 좀 더 이해하기 쉬운 단어로 바꿔 보면 ‘온도’로 표현할 수 있다. 극고온과 극저온의 상태에 따라서 입자는 파동이 될 수 있고 파동은 입자가 될 수 있다. 예를 들어 [극고온일수록 입자는 파동]이 된다. [극저온일수록 파동은 입자]가 된다. 물을 여기에 대입해서 생각하면 좀 더 이해하기 쉽다. [물은 운동 상태에 따라서 고체, 액체, 기체, 플라즈마 상태]로 변화한다. 같은 재료가 운동 상태에 따라 형태가 달라지는 것이다. 다시 돌아와서 극고온일수록 파동의 상태와 극저온일수록 입자 상태라는 과정이 서로 묶여 운동을 하면 그 결과로 극고온의 입자와 극저온의 파동이라는 결과물을 만들어 낸다. 그래서 극고온은 파동인 동시에 입자가 되고 극저온은 입자인 동시에 파동을 만들어 낸다. 이런 상태가 가능하게 하려면 그에 맞는 운동이 필요하다. 이 운동이 바로 “원운동”이다.
ㆍ입자와 파동은 같다는 생각으로 직접 생각 실험을 해봤다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 1 ]
ㆍ우선 원자 크기의 원운동 하나를 상상 속에 띄워놓고 시뮬레이션을 시작한다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 2 ]
ㆍ원자 크기 원운동을 둘로 나누면 파동과 입자가 있다.
ㆍ그리고 원자는 양성자(+)와 전자(-)로 구성되어 있기도 하다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 3 ]
ㆍ(+)와 (-)를 자석의 운동방향으로 표시해 보면 (+)는 안에서 밖으로 운동하고 (-)는 밖에서 안으로
운동한다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 4 ]
ㆍ자기력을 파동으로 생각해보면 유사한 형태가 물, 바람, 소리, 열이 파동 또는 파장으로 볼 수 있지 않을까 생각해 본다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 5 ]
ㆍ파장(파동)은 운동 상태에 따라서 밀도가 결정된다.
ㆍ열 운동량이 낮으면 밀도가 높아지고 파장(파동)은 입자 성질
ㆍ열 운동량이 높으면 밀도가 낮아지고 파장(파동)은 더 커짐
[ 생각 시뮬레이션 그림 6 ]
ㆍ입자와 파동이 중첩되어 있다는 것은 이 두 개의 상태가 한 공간에서 동시에 일어난다는 의미이다.
ㆍ입자와 파동은 한 공간에서 서로 얽혀 상호 영향을 준다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 7 ]
ㆍ흔히 말하는 원자의 모습을 그려보면 아래 사진과 같다.
ㆍ현대는 원자 모형은 오비탈 모형이라고 해도 내가 궁금한 점을 해결하기 위해서는 아래 그림이 더 좋아서 그림을 그려봤다.
ㆍ중성 지점은 내력과 외력이 만나는 교차점이라 생각해 본다.
ㆍ가장 중요한 지점은 양성자와 양성자의 중심부 운동이다. 어떻게 이런 구조가 가능하고 또 가능하기 위해서는 어떻게 운동해야 하는지를 시뮬레이션해보는 것이 목표이다.
ㆍ단위는 원소주기율 1번인 수소를 기반으로 표기했다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 8 ]
ㆍ모형 중에 양성자를 먼저 시뮬레이션을 해본다.
ㆍ이미 힘이 적용되어 있다고 보고 스핀 운동을 가정했다.
ㆍ힘의 표시는 자석의 운동방향을 기반으로 기술한다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 9 ]
ㆍ1차(중심에서 밖) 스핀 운동은 자석의 운동방향으로 운동한다.
ㆍ1차 힘은 내력, 스핀력 등의 운동을 기반으로 한 설정이다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 10 ]
ㆍ2차(밖에서 중심) 스핀 운동은 자석의 운동방향으로 운동한다.
ㆍ2차 운동은 외력, 스핀력의 반발력 등을 기반으로 한 설정이다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 11 ]
ㆍ스핀 운동은 1차 운동과 2차 운동의 총합이다.
ㆍ정방향은 물리적 운동이고 역방향은 에너지 운동이다.
ㆍ자석 표시를 기준으로 힘이 모이는 지점을 알 수 있다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 12 ]
ㆍ스핀 운동을 통해 원자의 힘은 입자 존, 중성 지점, 파동 존으로 나뉠 수 있다.
ㆍ입자 존은 저항력 맥스이자 인력, 파동 존은 스핀 운동 지점으로 척력, 입자 존과 파동 존 사이에 (+)(-)의 중성 지점이 있다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 13 ]
ㆍ양성자 하나만 보면 구조적으로 유지하기 어렵다. 구조가 유지되기 위해서는 이 방식의 힘이 한번 더 쌓여야 한다.
ㆍ앞서 단계를 그대로 밟아 1차 스핀 운동을 한다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 14 ]
ㆍ앞서 단계를 그대로 밟아 2차 스핀 운동을 한다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 15 ]
ㆍ양성자의 1차 스핀 운동 완성으로 2차 운동에 영향을 준다.
ㆍ2차 운동이 완성되면 양성자는 구조적으로 입자 존이 되어 안정을 찾을 수 있게 되면서 형태가 유지된다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 16 ]
ㆍ2중으로 스핀 운동이 완성이 되면 비로소 수소 구조가 완성된다.
ㆍ양성자는 중심에서 밖으로 운동하는 내부 운동은 척력이 작용하지만 양성자 밖에서 양성자를 중심으로 운동하는 인력은 양성자를 저항력 맥스의 입자 존으로 만들면서 형태가 유지된다.
ㆍ모든 경계면은 인력과 척력이 동시에 일어나는 현상이다.
ㆍ1차와 2차의 스핀 운동은 의도적으로 나눈 것일 뿐 실제로는 동시에 일어나야 된다.
ㆍ양성자(+) 중심에는 입자 형태의 전자(-)가 있다.
ㆍ이 과정의 결과와 외력의 합이 양성자를 다시 입자로 만들고 그 결과가 양성자 주변의 중성 지역(괘도)을 만든다. 여기에는 파동 형태의 전자가 존재한다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 17 ]
ㆍ원자가 입자인 동시에 파동적인 형태를 띠는 것은 중심이 입자인 동시에 외각 경계면이 파동이고 또 그 파동이 다시 한번 쌓여 입자의 형태를 띠는 프렉탈 구조이기 때문에 가능하다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 18 ]
ㆍ입자와 파동이 존재한다는 것은 스핀(원) 운동을 한다는 것이고 스핀(원) 운동을 해야 만 입자와 파동이 중첩되어 나타난다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 20 ]
[ 만약에 시뮬레이션한 원자 그림을 저 우주에 떠 있는 별에도 적용할 수 있을까? ]
우리가 살고 있는 우주도 앞서 시뮬레이션한 그림대로 적용해 볼 수 있을까? 똑같이 원운동을 한다면 운동방식은 같지 않을까 예상해 본다. 앞서 말했던 내가 생각한 양자 운동의 개념적인 접근으로 바라보면 운동은 다 같다. 예를 들어 이진법에서의 0과 1을 물리학의 양자역학 하고 대조해 보면 이진법의 0은 양자역학에서의 –1 이이고 이진법의 1은 물리학에서 +1이다. 물리학에는 그 중간에 0이라는 기호가 더 있는데 이 0의 의미는 –1, +1의 합이라 측정이 안 된 다고 한다, 이 0이 이진법에서는 0과 1을 중첩시킨 상태이다.
이런 생각을 그대로 별에도 적용해 보면 태양, 블랙홀, 지구 같은 별의 의미를 좀 더 잘 이해하는데 도움이 되지 않을까 싶은 생각에 생각 시뮬레이션을 해 보았다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 1 ]
ㆍ 앞서 시뮬레이션 결과를 지구에도 적용해 보자
[ 생각 시뮬레이션 그림 2 ]
ㆍ자석을 기준으로 힘의 방향을 설정한다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 3 ]
ㆍ외력으로 인한 순방향과 역방향을 설정해보자
[ 생각 시뮬레이션 그림 4 ]
ㆍ외력이 지구에 미치는 첫 번째 힘의 이동이다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 5 ]
ㆍ첫 번째 힘은 다음 방향으로 이동한다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 6 ]
ㆍ앞서 외력으로 인한 힘의 이동을 연속적으로 보자
[ 생각 시뮬레이션 그림 7 ]
ㆍ힘의 이동을 통해서 자석 방향이 가장 주목할 지점은 중심이다.
ㆍ위, 아래와 좌, 우는 서로 바라보는 극이 같은 극이다.
ㆍ또 다른 “위 좌, 위 우, 아래 좌, 아래 우”는 서로 상대적인 극을 나타내고 있다.
ㆍ화살표를 통해 힘이 어떻게 빠져나가는지를 보여준다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 8 ]
ㆍ정 중앙은 가장 강력한 척력이 발생하고 그 주변은 상대적인 극이 마주하고 있어 인력이 작용하면서 원(스핀) 운동을 한다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 9 ]
ㆍ이 중심 운동을 기반으로 좀 더 거시적으로 보면 극지방으로 흘러 들어오는 외력(인력)은 중심에 모인다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 10 ]
ㆍ중심에 모인 인력은 다시 내력(척력)으로 중심에서 밖으로 나간다. 밖으로 나갈 때는 원운동의 가장 가장자리로 나간다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 11 ]
ㆍ외력(인력)과 내력(척력)은 운동에너지의 흐름이어서 자연스럽게 연속적으로 더해서 봐야 한다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 12 ]
ㆍ외력(인력)과 내력(척력)이 더해졌을 때 움직임을 단편적으로 나타내 봤다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 13 ]
ㆍ좀 더 확장해서 이 힘이 지구 밖으로 나간다고 가정해 볼 때 고온은 원(스핀) 운동의 가장 바깥 면으로 흐르게 된다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 14 ]
ㆍ바깥 면으로 흐르는 고온은 외력을 만나 한계 지점까지 흐르면 다시 그 힘은 반발력(역 힘)으로 원운동의 중심에 영향을 준다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 15 ]
ㆍ중심애 다시모인 힘은 원(스핀) 운동의 극지점으로 빠져나간다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 16 ]
ㆍ1차 정방향 힘과 2차 역방향 힘이 더해지면서 힘의 순환고리가 만들어진다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 17 ]
ㆍ중심 운동 또한 1차 정방향 힘과 2차 역방향 힘이 더해지면서 원운동의 가장 중심 운동과 그 주변 운동의 마찰력이 커진다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 18 ]
ㆍ원(스핀) 운동으로 활발해진 중심 운동은 그 마찰력으로 인해 고온이 되고, 이 힘이 강해질수록 고온은 중심에서 밖으로 밀려나 정 중앙에는 고온이 밀리고 남은 저온상태가 만들어진다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 19 ]
[ 생각 시뮬레이션 그림 20 ]
ㆍ정방향, 역방향 운동을 자석의 자기력 표기로 바꿔서 본다.
ㆍ정방향, 역방향 힘은 서로 얽혀 상대적인 상호작용을 한다.
ㆍ이 힘은 생각보다 더 복잡하게 작용하지만 그럼에도 힘의 통로는 동일하게 작용된다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 21 ]
ㆍ원(스핀) 운동을 할 때 수직면과 수평면이 힘의 꼭짓점이다.
ㆍ힘의 꼭짓점은 힘이 모이는 지점으로 수직면은 저온, 수평면은 고온이 나타나는 지점이다.
ㆍ원(스핀) 운동을 할 때 내력과 외력으로 인해 한 면에 청력과 인력이 동시에 작용한다. 중력이 작용하는 면 반대 측면 에는 척력이 작용한다는 의미이다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 22 ]
ㆍ지구에 힘을 대입했을 때 힘의 모형을 나타내 봤다.
ㆍ힘의 끝자락에 달이 위치할 수 있는 내력과 외력의 교차점인 중성 지점이 있다,
[ 생각 시뮬레이션 그림 23 ]
ㆍ질량이 커질수록 힘은 힘을 통로를 통해 드러난다.
ㆍ별의 극저온 상태가 클수록 별의 고온은 별의 수평면으로 밀려난다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 24 ]
ㆍ별이 오르트 구름 정도의 크기가 되면 그 중심 핵 운동은 태양정도 크기가 된다고 예상된다.
ㆍ수직면과 수평면이 힘의 통로를 표시한 것이다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 25 ]
ㆍ은하 정도의 크기가 되면 태양 면포다 더 중앙에 위치한 입자형 태의 극저온인 상태는 현재 블랙홀이란 지점으로 예상된다.
ㆍ블랙홀은 은하의 가장 중심부 운동인 동시에 원(스핀) 운동의 가장 중심에서 나타나는 현상이 은하 정도의 크기가 되면 관측이 가능할 정도의 크기로 나타난다고 예상된다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 25 ]
ㆍ원(스핀) 운동을 한다면 어디에나 태양면과 블랙홀면이 존재한다.
ㆍ지구 중심에도 크기의 차이만 있을 뿐 태양면과 블랙홀 면이 존재한다고 본다.
ㆍ태양면과 블랙홀면은 원(스핀) 운동의 결과이자 힘의 상호작용인 양자 운동이다.
[ 생각 시뮬레이션 그림 26 ]
ㆍ우리가 살고 있는 은하에 모든 별들 중앙에는 태양면과 블랙홀면이 있다면 태양면은 독립적이고 다양성을 나타내 주는 역할을 하고 블랙홀은 크기와 수는 상관없이 마치 하나처럼 거대한 뼈대를 이룬다.
ㆍ아래 그림은 태양면을 지우고 난 후 상상해본 은하를 블랙홀면으로 나타내 본 그림이다.