물리법칙

    열역학 1, 2법칙, 불확정성 원리, 상대성이론, 양자이론을 하나의 통합적 모형으로 이해해야 한다. 장님 코끼리 만지기식 개별적 접근은 곤란하다. 통합적 모형이 없다면 알아도 아는게 아니다. 운전할줄 모르면 자동차를 아는 것이 아니다. 글자인줄은 아는데 읽을 줄을 모르면 글자를 아는 게 아니다.

    모든 것의 출발은 에너지다. 에너지energy는 안en에서 일한다ergy는 뜻이다. 그렇다면 관측자는 밖에 있는 셈이다. 다섯가지 법칙 중에서 첫째는 불확정성이다. 불확정성은 존재의 안과 밖을 나누는 경계에 대한 문제다. 어떤 것이 ‘거기에 있다.’고 말하려면 거기와 해당되지 않는 바깥부분 사이에 금을 그어야 한다. 국가를 논하려면 국경선을 그어야 하는 것과 같다.

    외부에서 작용을 가했을 때 내부로부터 반작용이 있다면, 우리는 ‘거기에 무엇이 있다.’고 말할 수 있다. 외력에 맞서 반작용을 하려면 자기 내부에 대칭과 축이 있어야 한다. 내부에 그 대칭과 축이 없다면? 에너지는 ‘안에서 일한다.’는 뜻이다. 밖에서 건드리면 안에서 일하여 대칭과 축을 만들어낸다. 그것은 원래부터 갖추어져 있는 것이 아니라 관측하는 순간에 도출해내는 것이다.

    존재의 근본은 ‘외력에 대항한다.’는 것이다. 대항하려면 대칭과 축이 필요하지만 그것이 없으므로 불확정성이다. 존재의 본래상태는 반작용의 조건이 갖추어진 상태, 곧 ‘입자의 자궁’ 상태이다. 관측되려면 자궁이 깨져서 입자가 만들어져야 한다. 우리는 언제나 깨진 것만 관측할 수 있다.

    물리학의 혼선은 입자를 첫 번째로 놓은데서 비롯된다. 입자 이전에 질이 있다. 질은 입자의 자궁이다. 자궁상태는 위치도 없고 운동량도 없다. 외력이 개입하면 질이 깨지면서 입자를 유도하는 것이다. 도공이 가마를 헐어야만 잘 구워진 도자기가 나오는 것과 같다. 옥수수 튀밥과 같다. 뚜껑을 여는 순간에 만들어진다.

    질에서 입자를 유도하는 불확정성이 물리학의 첫 번째 원칙이며, 두 번째는 열역학 2법칙이다. 열역학 2법칙-엔트로피의 법칙은 다시 그 입자를 깨뜨려 위치에너지를 운동에너지로 바꾼다. 그리고 세 번째 열역학 1법칙-질량보존의 법칙은 그 운동에너지를 다시 위치에너지로 환원시킨다. 물론 질량보존의 법칙은 다른 의미로도 해석될 수 있지만 구조론의 통합적 모형에서는 이 순서다.

    히로시마와 나가사키에 떨어진 원자폭탄 리틀보이와 팻맨을 인용할 수 있다. 모형으로 보면 팻맨이 상부구조의 위치에너지를 닮고, 리틀보이가 하부구조의 운동에너지를 닮는다. 단 여기서는 힘의 방향만 논한다. 실제 원자폭탄과는 상관없다.

    우리가 눈으로 보는 운동은 리틀보이 꼴이다. 그런데 실제로 에너지를 만드는 것은 팻맨 꼴이다. 보이는 것은 운동에너지-리틀보이다. 운동에너지는 수도꼭지에서 수돗물이 나오듯이 연속적으로 진행한다. 보이지 않는 것은 위치에너지-팻맨이다. 위치에너지는 간헐적으로 증기를 뿜는 간헐천처럼 불연속적으로 작동한다. 에너지는 안에서 일한다고 했다. 안에서 일하는 위치에너지가 에너지의 진짜 모습이다.

    우리 주변에서 관찰되는 운동은 대부분 연속적 운동이다. 연속적 운동은 자동차의 6기통 엔진처럼 실린더를 여러개 모아서 하나로 묶어내므로 외부에 그렇게 보일 뿐이고, 내부적으로는 팻맨의 불연속성을 가진다. 사람이 팔다리를 연속적으로 움직여도 실제로 근육세포의 작동은 불연속적이다. 모든 운동은 중앙과 주변의 대칭을 만들며 힘의 방향이 꺾이는 순간에 짧게 멈추므로 불연속성을 가진다.

    인간에게 인식되는 순서는 반대다. 우리는 1법칙을 먼저 본다. 위치에너지는 나중에 추론으로 아는 것이다. 그런데 실제로는 운동에너지도 볼 수 없다. 보이는 것은 운동에너지가 외부환경과 비교된 것이며 실제로는 ‘에너지의 전달’을 본 것이지 에너지 자체를 본 것은 아니다. 밖에서는 볼 수 없기 때문에 에너지다.

    에너지는 위치에너지가 만드는 대칭 2에서, 운동에너지의 비대칭 1로 가며, 인간은 남는 1을 쓴다. 운동에너지는 비대칭이므로 남는게 없어서 쓸 수 없다. 위치에너지가 진짜고 운동에너지는 에너지의 전달인데 이를 에너지로 착각하므로 무한동력과 같은 헛소동이 일어난다. 엔진이 자동차의 동력인데 바퀴를 자동차의 동력으로 착각한 것이다. 모든 움직이는 것은 엄밀한 의미에서 에너지가 아니다. 그 움직이는 것의 자궁이 에너지다.

    구조론은 간단히 하나가 더 있다는 거다. 잘 모르겠으면 하나가 더 있으니 잘 찾아보라. 상부구조가 있다. 엄밀한 의미에서 우주 안에 입자는 없다. 외부에서 작용했을 때 반작용하면 입자로 친다. 반작용은 많은 입자들의 집합에 의해 가능하다. 입자를 딱 하나만 분리해내면 반작용을 하지 않으므로 위치와 운동량을 동시에 측정할 수 없다. 측정은 반작용을 측정하는 것이기 때문이다.

    입자는 시간 상에서 성립한다. 그러므로 파동에 가깝다. 파동이 아닌 이유는 공간의 진동이 입자 주변에서 반대쪽으로 움직여 대칭을 만들어주기 때문이다. 입자는 공간의 진동을 타고 간다. 그림에서 낚시바늘처럼 표현된 것은 입자의 진행방향과 반대쪽으로 가는 공간의 진동이다.

    대칭되어야 입자다. 대칭은 방향이 맞아야 대칭된다. 공간의 진동과 입자의 방향이 맞지 않으면? 빛이 휘어진다. 혹은 공간이 휘어진다. 닫힌계에서 방향이 맞지 않을 수가 있으므로 운동에너지를 위치에너지로 바꿀 수 없다. 방향을 맞추면 되므로 열린계에서는 에너지 보존의 법칙이 성립한다. 그러나 전체적으로는 방향이 안맞게 된다. 우주 전체는 하나의 닫힌계이기 때문이다.

    어떤 남자와 여자가 있다면 닫힌계다. 당연히 방향이 맞지 않아 시간이 흐르면 무조건 커플이 깨진다. 궁합이 좋다해도 시간이 흐르면 반드시 사별한다. 엔트로피 증가다. 그러나 100만명이라면 어떨까? 열린계는 맞는 사람을 찾아낼 수 있다. 그러나 100만명이라도 한 두 명은 끝까지 맞는 짝을 찾지 못한다. 그러므로 전체적으로는 무조건 엔트로피가 증가하는 것이다.

    ◎ 불확정성 원리 – 방향이 맞아야 대칭된다.
    ◎ 열역학 2법칙 – 시간을 더하면 방향은 맞지 않는다.
    ◎ 열역학 1법칙 – 공간을 더하여 방향을 맞출 수도 있다.
    ◎ 상대성이론 – 방향과 순서의 조건을 외부에서 충족한다.
    ◎ 양자이론 – 방향과 순서는 동시에 공존할 수 없다.

    주사위 두 개를 던져 6.6이 나오면 방향이 맞다. 주사위를 한 번 더 던지면? 당연히 6.6이 안 나올 확률이 높다. 백만개의 주사위를 던지면? 어딘가에 반드시 6.6의 조합이 나온다. 그 맞는 짝은 보나마나 바깥에 있다. 한 개의 주사위만으로는 절대로 6.6 조합을 맞출 수 없다. 위치-방향은 축이 내부에 있다는 말이고, 운동량-순서는 대칭이 깨져서 축이 외부로 나왔다는 말이다. 축이 내부에 있으면서 동시에 외부에 있을 수는 없다.

    구조의 전개는 구조가 깨지는 과정이다. 에너지가 일하는 것은 무언가 깨지기 때문이다. 부부가 깨지면 외부의 두 사람이 좋아한다. 그러므로 계 안에서 상황은 점차 나빠진다. 상황은 반드시 나빠지므로 이기려면 조직을 특정한 방향으로 유도해야 한다. 지도자는 리더십을 발휘하여 조직이 나아가는 방향을 제시해야 한다.

    통합적 모형

    34년 전에 이 모형을 만들었다. 지금껏 잘 써먹고 있다. 잘 모르겠으면 이 모형에다 때려맞추면 된다. 해보니까 잘 맞더라. 아이디어가 필요하다? 그냥 여기에 맞춰보면 된다. 뭔가 헷갈린다? 역시 이 모형에 대입해보면 된다. 안철수의 운명이 어떻게 될까?

    역시 팻맨-리틀보이에 대입하면 된다. 안철수가 팻맨 행동을 하면 대통령이 되고, 리틀보이 행동을 하면 개털된다. 팻맨의 중심의 플로토늄을 기폭하는 주변의 폭약은 국민이다. 국민에게 호통을 치면 승리하고 민주당을 개혁하려 하면 실패한다. 그거 원래 안 되는 거다.

    사람들은 리틀보이 모형만 안다. 뜯어고쳐야 하는 것은 민주당이 아니라 국민의 정신상태인데 말이다. 친노-반노 식으로 대칭된 리틀보이 모형에, 지도자-국민으로 대칭된 팻맨 모형을 덧씌우면 된다. 하나가 더 있어야 완전하다. 상부구조가 있어야 한다. 보이지 않는 손이 있다. 그것은 축이 계를 장악하는 절차다.

    이 모형은 ‘제논의 궤변’을 풀다가 만들었다. 간단히 발이 빠른 아킬레스가 한 걸음 앞서 출발한 거북이를 어떻게 추월하느냐다. 복잡하므로 궁금한 분은 구글로 검색해보기 바란다. 그때 생각한 답은 아킬레스는 거북이를 추월할 필요가 없다는 거다.

    이미 추월해 있기 때문이다. 추월하지 않은 상태와 추월된 상태가 공존한다. 이것은 제논이 기대한 답변이 아니다. 알렉산더가 고르디우스의 매듭을 잘라버리듯이 오히려 제논을 정면으로 깨뜨리는 거다.

    아킬레스가 움직이려면 대칭을 만들어야 하고, 대칭은 2로 성립되므로 2보다 작은 크기는 없으며, 2 안으로 진입하면 시공간이 거꾸로 되어 앞뒤도 없고 과거와 미래도 없다.

    왜냐고? 확실한건 우주가 있다는 거다. 우주가 있다는 것은 운동이 있다는 말이고, 운동은 움직임이며, 움직임은 현재위치를 이탈하고, 그 과정에서 대칭을 만들며, 하나가 저쪽으로 가려면 반드시 하나가 이쪽으로 와야 하므로, 이도 저도 아닌 중첩된 시공간이 있어야 한다.

    그때 필자가 상대성이론이나 양자역학이나 불확정성 원리나 엔트로피의 법칙을 알았을 리 없다. 그런데 말이다. 최근에 알려진 힉스입자부터 양자역학과 관련된 여러 이야기들이 모두 이 모형과 맞다. 상대성이론도 이 모형으로 쉽게 이해할 수 있다. 광속의 불변도 마찬가지다. 이 안에 다 있다. 과학자들이 규명하지 못한 중력도 너무 잘 이해된다. 거의 모두 들어맞고 있다.

    이 모형으로 보면 우주는 점차 균일해져서 시공간이 0이 된다. 어떤 물리적 거리는 불균일의 정도를 나타내기 때문이다. 불균일이 0이면 시공간이 사라져서 빅뱅을 일으키는 특이점이다.

    1천억년쯤 후에 혹은 더 먼 미래에 우주는 어떻게 될까? 완전히 균일해지면 완전한 0이다. 우주는 한 점이며 외부에서 건드리면 다시 빅뱅이 일어난다. 우주가 축소된 것은 아니다. 크기는 원래 없다. 공간의 크기란 불균일을 나타내는 편의적 표현일 뿐이다.

    우리는 1에서 2를 바라본다. 뒤집어서 2에서 1을 바라보면 모든 문제가 단번에 풀린다. 팻맨은 2, 리틀보이는 1이다. 우주 안에 1은 없다. 입자는 1이다. 그러므로 우주 안에 입자는 없다. 양자는 2다. 그러므로 양자는 있다. 양자는 중심과 주변의 대칭으로 존재한다. 그러므로 불연속적이다. 깨져야만 모습을 드러내기 때문이다.