힘과 운동에 대하여

    팟캐스트 모임에서 나온 이야기입니다.

    구조론은 특별히 설명할게 없다. 질, 입자, 힘, 운동, 량은 똑같은 이야기를 5회 반복한 것이다. 질이 입자고, 입자고 힘이고, 힘이 운동이고, 운동이 량인데 힘과 운동의 차이를 설명해달라고 하면 난감하다. 힘은 힘이고 운동은 운동이지 달리 설명할게 뭐 있다는 말인가? 무엇보다 이게 에너지에 대한 이야기라는 사실을 똑똑히 알아야 한다. 

    설명을 요구한다면 이게 에너지에 대한 논의라는 사실 자체를 모르고 있는게 아닌가 하는 의심이 든다. 에너지를 논하는데 그게 에너지라는 사실을 모르면 수학시간에 국어교과서 펴놓고 있는 격이라서 애초에 말이 안 통하는 장면이 된다. 그렇다면 설명할 것이 아니라 500방을 앵겨야 할 일이 아닌가? 정신 못 차리고 한눈팔고 그러기냐?

    숭산처럼 막대기를 들고 있다가 머리통을 때려줘야 할 장면이다. 에너지는 사건 안에서 계의 통제가능성이다. 사건은 1회의 에너지 입출입에 따른 변화다. 인간은 먼저 변화를 포착한다. 즉 모두 변화에 대한 이야기다. 변화는 복잡하므로 마디를 끊어주되 그 마디가 사건이며 사건의 원인은 에너지이며 1회의 에너지 출입에 따른 변화를 논한다.

   질은 그 에너지가 모여서 사건을 일으키려는 상태이며 입자는 축과 대칭으로 교착되어 안정된 상태이며 힘은 외력의 작용으로 그 안정이 깨져서 축이 움직이는 상태이며 운동은 축이 움직여서 변화가 바깥으로 드러난 상태이며 량은 그 사건의 종결이다. 이걸로 설명은 끝났으며 구체적인 적용은 내게 묻지 말고 본인이 직접 관찰하면 된다. 

    모를만한 구석이 없다. 어디를 모를 수 있다는 말인가? 중요한건 의사결정 중심으로 보는가이다. 필자가 컵이나 저울이나 공으로 설명해도 실제로는 그 안의 에너지 방향을 설명하는 거지 컵을 설명하는게 아니다. 전봇대로 이를 쑤시면 이쑤시개다. 그건 이를 쑤시는 사람이 결정하지 전봇대가 결정하는게 아니다. 전봇대는 에너지가 없다.

    이를 쑤시는 사람에게 에너지가 있는 것이다. 그러므로 전봇대에서 질 입자 힘 운동 량을 찾지 말고 그 전봇대로 이를 쑤시는 사람이 전봇대를 어떻게 사용하는지를 봐야 한다. 어차피 그 관측대상과 상관없는 거다. 우리가 사용하는 도구들은 사용목적이 있기 때문에 용도에 따라 질 입자 힘 운동 량이 정해져 있다. 그것은 인간이 만든 거다.

   예컨대 컵에 손잡이가 있지만 있어야 한다는 법은 없다. 손잡이를 질로 놓는 것은 사람이 손잡이를 쥐니까 그런 거다. 즉 질은 에너지의 입구이며 사람이 손잡이를 입구로 쓰니까 입구인데 성격이 괴팍한 사람이 손잡이 놔두고 다른 곳을 잡으면 그곳이 질이 된다. 그냥 에너지의 입구가 질이지 꼭 컵의 그 부분으로 에너지가 들어가란 법은 없다.

   에너지가 들어가면 그 에너지가 작동하며 그 작동의 시작점인 코어는 있을 수밖에 없다. 코어가 없어도 코어 역할을 하는 무언가는 있다. 우리가 만든 도구들은 대개 코어가 있다. 그것은 인간이 편의로 만들어놓은 것이다. 자연에서 그것은 순간적으로 결정된다. 수학적으로 대칭에 의해 에너지 균형점이 도출되는 것이다. 그럴 수밖에 없다.

   움직이려면 움직임의 시작점이 있어야 하기 때문이다. 이런건 수학적으로 논리적으로 접근하기다. 필자가 컵의 코어는 여기다 하고 가르쳐주면 아 거기구나 하고 외어서 추상적 논리를 구체적 사물로 바꿔치기 할 것 같아 설명할 수가 없다. 설명할수록 왜곡해서 받아들인다는 느낌이 든다. 손가락을 보지 말고 달을 보라고 꼭 토를 달아야 하나?

    힘은 용수철이 눌려있는 것으로 보면 된다. 놔버리면 어떻게 될까? 그냥 안정되게 눌려있는 상태는 입자다. 놓으면? 스프링이 튀면서 펼쳐진다. 어디로? 여러분은 스프링이 어디로 튀는지 안다. 왜? 만져봤거든. 눈으로 봤거든. 그러나 자연의 에너지가 튀는 방향은 모른다. 스프링이 어디로 튈지 안다면 정부규제로 집값이 어디로 튈지 알어?

    국민 여론이 어디로 튈지도 알겠네? 진짜 알어? 알긴 개뿔을 알어. 스프링이 어디로 펼치는지는 스프링 내부의 밸런스가 순간적으도 도출하는 것이다. 김연아가 연기하며 움츠린 몸을 펼칠 때 어디로 튀지? 투수가 와인드업 했다가 어디로 튀지? 스프링은 알면서 김연아는 모르고 오승환도 모르고 강남 집값도 모르고 국민 여론도 모른다면? 

    즉 스프링이 어디로 튈지는 여러분은 그냥 봐서 알지만 스프링 안에서는 결정해야 한다. 자기들끼리 가위바위보 해서 정하는 거다. 이 말 듣고 스프링이 어떻게 가위바위보를 하지? 이러는 사람은 오백 방을 맞아야 한다. 어휴. 밸런스를 말하는 거다. 중요한 건 그 방향이 결정된다는 거다. 운동은 그 진행을 멈추지 못한다. 이론적으로 보자.

    우주 공간에서 총을 쏘면 총알은 영원히 날아간다. 날아가는 상태로 정지하기 때문이다. 여기에 추가설명이 필요한데 운동하는 물체는 두 개의 축이 내부에 있으면서 교대한다. 부메랑을 떠올리면 된다. 그 둘의 상대적인 관계는 안정적으로 균형을 이루므로 정지해 있는 것이다. 물론 외부 관측자에 대해서는 움직인다. 내부에 축이 두 개이다.

    축은 원래 한 개인데 계속 바뀌는 거다. 아령을 회전시키며 던져보자. 명왕성과 카론처럼 서로를 공전한다. 모든 운동은 명왕성과 카론 상태로 서로를 공전하는 것이다. 그냥 허공을 진행하는 공도 내부적으로 에너지는 그런 상태에 있다. 하여간 이런 것은 몰라도 된다. 힘은 그냥 축이 위치를 바꾸는 것이고 운동은 둘이 교대를 하는 것이다.

    그래서 운동은 인간의 눈에 보인다. 둘이 자리를 바꾸기 때문이다. 사람이 걷는 것도 두 다리가 자리를 바꾸는 것이다. 허공을 날아가는 총알도 에너지적으로는 내부에서 자리를 바꾼다. 광자의 경우 그것을 파동으로 설명할 수 있다. 운동은 보통은 마찰력이나 중력에 의해 정지되지만 이는 외부의 개입이고 자체로는 영원히 진행하는 것이다.

    중요한 것은 이것이 결정되어야 한다는 점이다. 즉 힘은 각도가 정해져야 하고 운동은 시간 곧 속도가 정해져야 한다. 눈에 보이는 물체에서 질 입자 힘 운동 량을 찾으려 말고 에너지의 의사결정을 봐야 한다. 아무리 설명해도 말귀를 못 알아 잡수는 것 같이 느껴져서 언어를 보태는 것이다. 하나의 사건 안에서 에너지는 다섯차례 결정한다. 

    물체를 외부에서 타격하면 즉 계에 에너지를 투입하면 밸런스 붕괴로 그 물체는 깨지거나 반작용하거나 정해야 한다. 그걸 정하는 것이 질이다. 깨질지 반작용할지는 밀가루반죽이냐 유리냐 돌이냐 나무냐로 정하며 그것이 질이다. 깨지면 사건은 사망이고 반작용하면 반작용의 시작점을 정해야 한다. 내부적인 에너지의 밸런스가 결정한다. 

    보통은 원심력과 구심력 사이에서 코어를 정한다. 인간이 미리 정해놓은 것도 있다. 일부러 심을 삽입해 둔 것이다. 야구공 골프공에도 코어가 있다. 축구공은 비어 있지만 그 비어진 것이 코어가 된다. 딱딱한 코어든 빈 코어든 반드시 반작용의 시작점이 있다. 밸런스의 균형점은 수학적으로 있다. 인간의 근육이라면 뼈가 코어가 되는 것이다.

    문어는 뼈가 없어도 코어가 있다. 대신 문어는 코어를 정하는데 시간이 걸려서 동작이 사람처럼 재빠르지 않다. 뱀은 코어를 잘 못 정해서 몸을 S자로 꼬아서 그 S의 중간점을 코어로 삼는데 이게 꽈배기 하는 시간이 걸려 뱀은 동작이 느리다. 문어나 낙지도 느릴 수 밖에 없다. 그래도 탄력 받으면 잘 간다. 지렁이도 코어를 만드는데 느리다.

    뼈가 있으면 확실히 코어를 정하는 속도가 빨라 대응이 빠른 것이다. 갑각류는 속이 비어있지만 대신 껍데기가 대칭을 이루므로 코어를 의외로 빨리 정한다. 그래도 척추동물보다 느리다. 껍데기의 대칭에 의지하므로 복잡한 동작을 하지 못한다. 갑각류는 대칭적인 동작에만 능한 것이다. 어떤 경우에도 코어는 있다. 없어도 즉각 도출한다. 

    축구공 속은 비어서 코어가 없는데요? 이런 소리 하는 사람은 500방을 맞아야 한다. 대나무라도 코어는 에너지적으로 반드시 있다. 균형점이 코어다. 힘을 가하면 균형이 생기므로 코어는 있을 수 밖에 없는 것이며 없어도 있고 있어도 있는 것이다. 단 코어가 있어야 그 코어의 이동이 빠르게 되어 동작이 빠르다. 게는 동작이 빠를 수가 없다.

    코어가 있으므로 반작용이 진행되는 방향 곧 코어의 이동이 있는 것이며 힘은 그 이동방향을 정하는 절차고 운동은 코어를 이동하면 멈출 수 없으므로 운동거리가 벌어지는 것이다. 량은 브레이크 역할을 한다. 이걸 추상적으로 이해하려고 하지 않으면 곤란하다. 추상을 추상으로 받아들여야 한다, 그래야 무한복제 되어 어디든 적용할 수 있다.

  볼펜이 하나라고 하면 알아들을 것이다. 볼펜을 갖고 와서 어디가 하나냐고 묻는 사람은 없다. 하나라는 것은 볼펜과 상관없다. 숫자 1과 대응시킨 것이다. 마찬가지로 질 입자 힘 운동 량도 볼펜과 상관없이 에너지의 매개변수에 따라 대응시킨 것이다. 볼펜을 쓰려면 일단 잡아야 한다. 볼펜을 잡으려면 다섯개 루트로 에너지가 들어가야 한다.  

   마찬가지로 볼펜은 다섯개 루트로 에너지를 받아야 한다. 그러므로 볼펜에는 다섯개의 발이 있어야 하며 다섯개의 발은 볼펜을 구성하는 인자들이 서로를 붙잡고 있는 결합력 그 자체다. 강력 약력 전자기력 중력 등이 결합력을 결정한다. 발이 네개면 로봇은 볼펜을 잡을 수 없다. 포크로 음식을 집을 때는 콱 찌르면 되니 발이 한개면 된다?

   아니다. 우주공간의 허공에 떠 있는 음식을 포크로 찍을 수 있나? 접시를 이용하여 뒤를 받치고 중력으로 붙잡아놓고 있으미 이미 두 개의 발을 써먹었다. 로봇의 발이 둘이면 옆으로 삐져나온다. 음식의 무게가 지탱하는 역할. 접시의 받침역할. 이미 두 개의 발을 제공받고 있다. 우주공간에서 다섯 발이 아니면 움직이는 물체를 집을 수가 없다.

    이미 잡았으면 발가락을 하나씩 제거하면서 통제한다. 다섯발을 사용한 상태에서 물체를 원하는대로 조작할 수 없다. 다섯손가락 중에 하나를 빼야 한다. 손가락을 하나씩 빼서 0에 도달하면 물체는 원하는 위치에 가 있다. 그럼 손가락을 다쳐 네 손가락인 사람은 어쩌지? 그 경우 한 손가락을 교묘히 움직여 두 손가락의 역할을 겸해야만 한다. 

    이건 단순히 수학이다. 아직 이런 분야를 연구하는 수학이 없지만 조만간 나와야 한다. 이 수학이 만들어지지 않으니 로봇이 걷지를 못하는 것이다. 로봇이 걷는 것도 다섯 손가락을 쓰는 것이며 로봇의 무게와 지표면의 단단함이 둘을 해주므로 발이 두 개이면 되는데 이는 발바닥의 길이가 하나의 역할을 대행하기 때문이다. 다섯발로 걷는다.

    젓가락으로 물체를 집어도 일단 그릇이 받치고 음식의 무게와 질감이 받치니 두 개를 날로 먹는다. 젓가락 두개+젓가락 길이+음식의 질감+접시로 5개의 발을 사용한다. 우리가 노상 젓가락으로 음식을 먹으면서도 이런 것을 세어보지 않은 사람과 대화를 해야 하는지 모르겠다. 이건 그냥 세어보면 된다. 음식을 먹는 건 거기서 하나씩 뺀다.

   집으면 접시가 떨어져 나간다. 입속에서 혀와 목구멍이 젓가락을 대체하므로 0까지 가는 절차가 복잡하다. 최종적으로 음식의 중력을 버리면 위장에 투하된다. 투수가 공을 던져도 먼저 5를 완성한 다음 하나씩 빼는 것이다. 투수의 와인드업은 지구 중력까지 끌어와서 5를 만든다. 5, 4, 3, 2, 1을 거쳐 0에 이르면 공읕 투수의 손을 떠나 있다.