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by 김신엽 Jan 10. 2017

'너의 이름은.'과 '다중 세계' 가설

불확정성의 원리에서 초끈 이론까지

인기리에 상영되고 있는 애니메이션, ‘너의 이름은(君の名は.)’이 사실, 현재 양자물리학의 주류로

논의되고 있는 하이젠 베르크의 ‘불확정성 원리’에서부터 모든 이론의 이론이라는 ‘초끈 이론’까지

연결되는 양자 물리학의 개념 해설서였다니!!

이에 그 내용을 옮겨봅니다.

먼저 기초!

‘타키’와 ‘미츠하’가 만난 세계와 만나지 못한 세계가 동시에 존재할 가능성에 대해

혹은 3년 전 ‘미츠하’의 세계와 3년 후 ‘타키’의 세계가 동시에 존재할 가능성에 대해서

1. 하이젠 베르크의 불확정성의 원리

독일의 물리학자 ‘베르너 하이젠 베르크’가 제안한 ‘불확정성의 원리’는 ‘관찰자의 특성이 현상 자체에 개입되기 때문에 정확한 측정은 불가능하다’, ‘위치의 측정이 운동량을 변화시키고 운동량의 측정이 위치를 변화시켜 정확한 측정은 불가능한데 이러한 원리는 측정 때문에 생기는 것이 아니라 측정하고자 하는 입자 자체가 가지고 있는 물리적 성질에 기인한다'고 하였습니다(관찰자의 위치에 따라 입자가 보였다가 사라졌다 하는 현상을 확인하고).

이후 양자 물리학은 여러 가지 가능성을 가질 확률적 가능성을 가지고 논의하게 되었는데 이는 철학으로까지 지평을 넓히게 됩니다.

2. 1927년 제5차 솔베이 회의의 코펜하겐 해석

이러한 '불확정성 원리'에 대해 코펜하겐에서 온 ‘닐스 보어’를 중심으로 하는 학파는

관찰자와의 상호작용 때문에 파동이 무너져 일어날 수 있는 여러 가지 가능성이 한 가지 결과로 오그라져 나타나기 때문인데 ‘전자’는 관측하기 전에는 ‘파동’이었지만 관측하는 순간 ‘입자’가 된다고 하며 결국 ‘파동’이 ‘입자’로 관측될 때 일어날 가능성의 확률이 중요한 것이라고 해석합니다.

그런데 이것은 하나의 ‘입자’가 다중으로 존재할 가능성에 대해 ‘시사’하게 되지요.

3. 슈뢰딩거의 고양이

1927년 제5차 솔베이 회의에서는 ‘닐스 보어’ 외의 참가자로서 '불확정성 원리'를 반박하기 위해 ‘아인슈타인’과 ‘슈뢰딩거’는 하나의 ‘사고 실험’을 제안합니다.

‘50%의 치사율의 방사능에 노출된 상자 안의 고양이는 그 뚜껑을 열면 살아있든지 죽어있든지 할 텐데 당신(코펜하겐 학파)들의 말대로라면 그 고양이는 살아있을 수도 죽어있을 수도 있는 상태가 중첩되어야 한다. 즉 한 개의 입자가 위치가 정해져 있지 않은 ‘가능성의 파동’이라면 인간을 포함한 모든 우주가 모든 가능성이 서로 겹쳐진 파동 같은 존재라고 할 수 있다 그러면 우주에 있는 모든 가능성은 동일한 시간과 공간 안에 서로 겹쳐있다는 것인데 그것이 말이 되느냐? 결국 우리가 목격하는 고양이는 살아있거나 죽어있는 고양이 한 마리뿐이다.' 하면서요

그러나 논란을 일으켰던 '슈뢰딩거의 고양이'는 고양이뿐만이 아니라 관측하는 사람 역시 다중으로 존재한다는 시각으로 이어져 결국 내가 존재하는 세계가 다중으로 존재하며 다세계가 존재한다는 ‘에버릿’의 가설로 이어집니다.

[참고] 에버릿의 가설

일어날 가능성이 조금이라도 있는 사건(양자 확률이 0이 아닌 사건)은 분리된 세계에서는 하나도 빠짐없이 ‘실현’된다.

출처] 위키피디아

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8B%A4%EC%84%B8%EA%B3%84_%ED%95%B4%EC%84%9D

[참고] 가능세계 이론

물리학이 아닌 철학 관점에서는 ‘가능세계 이론’이 있습니다. 가능세계 이론이란 한 마디로 ‘파란 풀밭이 당연한 세계가 있다면 빨간 풀밭이 당연한 세계도 있을 수 있다(조지프 미디어)’ 이죠

출처] 트랜스미디어와 콘텐츠 / 김희경(2015)

그렇습니다. ‘타키’와 ‘미츠하’는 서로 다른 세계에서 각각 존재하는 인물이되 3년 전 세계와 지금의 세계는 같은 세계가 아닌 서로 다른 세계입니다.

우리가 같은 세계로 착각하는 것은 3년 전 ‘미츠하’가 소멸된 원인과 이유가 3년 후 세계에서 연결되기 때문인데, ‘코펜하겐 해석’에 따르면 3년 후 세계에서는 ‘미츠하’가 존재할 가능성의 확률이 없기 때문에 그 세계에서는 그녀가 존재할 수 없는 것입니다.

즉, 3년 후 세계는 이미 혜성이 충돌한 사실을 바탕으로 존재하는 세계이죠

앞에 밑줄 친 ‘파동은 관측하는 순간 입자가 된다’는 말을 생각해보면,

여기서 입자라 함은 관측할 수 있는 물리적 실체(존재 혹은 사건 일체)라는 말로서 혜성이 충돌한 사실을 바탕으로 존재하는 세계에서는 ‘미츠하’가 입자로(실체로) 나타날 가능성이 없는 것입니다.

그러나 물론 혜성이 충돌하지 않은 3년 후의 다른 세계 역시 존재할 것이고 그곳에서 ‘미츠하’는 분명 존재할 것입니다.

이런 관점에서 타임머신을 타고 과거를 바꿀 수 있다 등의 이야기는 근거가 없을 수도 있습니다.

다중 세계의 각각의 세계는 과거-현재-미래로 연결된 세계가 아닌 각각 무한히 분기할 뿐이며 각각의 세계는 파동이 입자로 실체화될 수 있는 가능성의 확률로 구현된 세계이니까요.

다만 타임머신을 타고 간 새로운 존재가 출현하고 그 존재가 일으키는 사건이 발생할 세계로 가는 것은 가능할 수도 있겠습니다.

자, 그럼 여기서 다시 중요한 이야기,

그렇다면 ‘다중 세계’의 ‘미츠하’와‘타키’는 모두 각각 별개의 존재인 것인가?

이는 ‘초끈이론’을 생각해 봐야 할 것 같습니다.

4. 초끈 이론

이론 물리학자 존 슈바르츠와 마이클 그린 등이 발전시킨 이론으로 우주를 구성하는 최소 단위를 양성자, 중성자, 전자 같은 소립자나 쿼크 등의 구 형태가 아니라 훨씬 작으면서도 끊임없이 진동하는 아주 기다란 끈으로 보는 이론으로 우주를 생성과 소멸의 과정으로 보는 빅뱅이론과는 달리 영원히 성장과 수축을 반복하는 존재로 본다. 또 우리가 살고 있는 우주 외에 수많은 다른 우주가 각각의 물리 법칙에 따라 존재한다고 가정한다.

출처] 두산백과

http://terms.naver.com/entry.nhndocId=1225662&cid=40942&categoryId=32290

초끈 이론 역시 다중 세계를 가정하고 있지요.

여기서 애니메이션 ‘너의 이름은(君の名は)?’에서 중요한 모티브 중 하나가 무스비(むすび: 매듭)로 일컬어지기도 하고, 이어진 끈 혹은 인연이라고도 하는 어떤 연결을 말하고 있음을 애니메이션을 감상한 우리는 알 수 있습니다.

이를 초끈 이론으로 해석한다면 ‘미츠하’나 ‘타키’는 각각의 다중 세계에서 개별적인 존재가 아니라 하나의 긴 초끈이 각각의 다중 세계에서 일어날 가능성의 확률로 각각 실체화된 것이라 말할 수 있을 것 같습니다(파동이 입자로).

이렇게 양자물리학의 세계에서 ‘미츠하’와 ‘타키’는 각각의 세계에서 별개로 존재하는 것이 아닌 본질적으로 하나이며 동양의 순환적 세계관을 말하고 있는데, 서로 다른 세계를 넘어 하나로 이어진 ‘타키’와 ‘미츠하’ 그리고 우리 모두의 존재론적 실체일지도 모르겠습니다.

어쩌면 매듭(무스비)란 각각의 연결이 이어지고 분기된다는 또 다른 주제의 강력한 ‘은유’ 일지도...

물론, 여기까지 물리학에 대해 아무것도 모르는 아마추어로서 온갖 자의적 해석(?)을 담아 본 내용입니다.

초끈 이론 등도 아직도 규명되지 못한 가설적 논의 상태이기도 하고 다중 세계에 관해서도 이미 ‘결정된 미래’와 ‘인간의 의지’라는 측면에서 철학적 고민이 계속되고 있지요.

다만 상상의 재미로 읽어주시기 바라오며 총총.