Quantum Realm이 뭐지?

보드게임 Hero Realms를 찾아보니, 엉뚱하게 Marvel영화인 Quantum Realm이 검색이 됩니다. 영화 '앤트맨과 와스프'에서 1대 와스프를 찾으러 양자영역(Quantum Realm)을 연구 하기 때문에 Realm으로 검색이 되는 것 같습니다. 양자역학 및 물리학 용어에 대해서 궁금해져서 관련 용어들을 확인 해 봤습니다.

Quantum Realm

먼저 quantum은 양자라고 합니다. 양자는 물리학에서 더 이상 나눌 수 없는 가장 작은 물질의 단위로써, 원래 자연은 에너지가 연속적인 값으로 이루어져 있지만 양자는 더 이상 나눌 수 없기 때문에 에너지가 정수 배로 존재한다고 합니다.

그리고 Realm은 영역, 범위를 의미하며 왕국(kingdom)의 격식 있는 표현이기도 합니다. 왕국(realm)은 다른 나라의 법과 법칙이 통하지 않는 독립적인 세계입니다.

Quantum Realm 또한 우리가 살고 있는 세상의 법칙이 통하지 않는 특별한 세계 입니다.

나노종합기술원 이종권 박사는 '양자 영역'에 대해 "양자 영역의 시간과 공간은 현실과 완전히 다르다. 공간은 확률적으로 존재하고, 시간도 역행할 수 있다"면서 "영화 속 장면처럼 앤트맨이 여러 개로 보이듯 띄엄띄엄 존재하는 게 맞다. 양자 세계에선 띄엄띄엄 존재하는 불연속성을 가지는데, 이 간격이 너무 작아 현실에선 연속적으로 보인다"라고 말했습니다.

참고로 양자 역학은 Quantum Mechanics 이라고 합니다.

the Principle[theory] of Relativity

현대 물리학의 2개의 축은 양자역학과 상대성이론이라고 합니다. 아인슈타인은 양자역학이 가지고 있는 우연과 불확정성, 확률의 개념을 싫어했기 때문에 죽는 순간까지  양자역학을 불신했다고 합니다. 양자역학의 세계에는 결정론과 인과율이 적용되지 않습니다. 아마 뉴턴이 살아 있었다 해도 아인슈타인과 마찬가지고 양자역학을 믿지 않았을 것 같습니다.

상대성 이론은 the Principle of Relativity 또는 the Theory of Relativity 라고 하는데, Principle는 원칙, theory는 이론이란 뜻이고 relative는 상대적인 이란 의미 입니다.

양자역학이나 상대성이론 자체는 제가 설명할 능력도 안될 뿐 아니라 제가 다루고자 하는 범위를 벗어나기 때문에, 상대성이론 자체에 대한 이야기는 아래 링크로 대신합니다. 박홍균님의 홈페이지( http://hkpark.netholdings.co.kr/)에 상대성 이론에 대한 이야기가 쉽고 재미있게 나와 있습니다.

아인슈타인에게 철학적 통찰의 요람이 된 철학토론 모임 '올림피아 아카데미' 회원들. 콘라드 하비히트, 모리스 솔로빈, 알버트 아인슈타인(왼쪽부터). 출처: 위키피디아

the law of universal gravitation

만유인력의 법칙은 지상의 사과는 떨어지는데 왜 하늘의 별과 달은 지구로 떨어지지 않을까? 하는 물음에 답을 해주었습니다. 지상에서의 법칙과 하늘에서의 법칙이 서로 다르지 않고 같은 만유인력의 법칙이 적용된다는 것을 알게 해준 거지요. 여기서 gravitation은 만유인력, 중력을 뜻합니다.

뉴턴의 만유인력의 법칙을 통해 이제 사람들은 우주에 로켓을 쏘아 올리는 일도 할 수 있게 되었습니다. 하지만 뉴턴은 중력이 무엇인지 어떻게 작용하는지 몰랐지요.

이는 나중에 아인슈타인의 일반 상대성 이론(theory of General Relativity)에 의해 '중력의 힘이 아니라 시공간의 휘어짐'이라고 밝혀집니다.

Principle, Theory, Law에 대하여

이 포스팅에서 Principle(원리), Theory(이론), Law(법칙)이란 용어가 사용이 되었는데, 일반적으로 Principle은 대부분의 과학에서 가장 궁극적으로 지향하는 것입니다.

즉, 실험과 논리구조 모두가 완벽하며 그 내용이 심오하지만, 간단하게 표현될 수 있는 것들에 대해서는 Principle라는 이름을 붙이게 됩니다.

따라서 Principle는 Theory(이론)과 Law(법칙)보다 상위에 있는 개념이라고 볼 수 있습니다.

Theory(이론)은 그 자체로 상당히 일관성과 유용성이 검증되어있지만 아직 실험적으로 완벽하게 증명되지 않은 상태의 것들이고,

많은 경우 심오한 법칙보다는 현상의 기술에 불과할 경우가 많습니다.

반면, Law(법칙)은 실험적으로 증명된 현상의 기술에 관한 합의를 말하지만 모든 합의가 Law가 되는 것은 아닙니다.

그중에서 오류가 발견될 가능성이 극히 적은 것들에 대해서만 법칙이라는 이름이 붙게 됩니다.

좀 더 Theory(이론)과 Law(법칙)에 대해서 부연설명을 하자면, Theory는 예외가 있는 경우가 많은 것인 반면, Law는 예외가 거의 없는 것이라고 할 수 있습니다.