장회익의 자연철학 이야기 5-8은 2021년 1학기 경희대 [철학자를 위한 물리학] 강의에서 나온 질문들을 놓고 나눈 이야기입니다. 양자역학 부분 공부하면서 나온 질문들을 놓고 주로 측정과 변별체에 대해 11가지 주제로 이야기를 나누었습니다. 영상 안에 담긴 주요한 내용들은 아래와 같습니다. 아래 유튜브 링크로 가시면 대담영상을 보실 수 있습니다.
I. Q-5-1. 측정과 미래 예측
II. 대상의 존재와 측정
- ‘대상이 있느냐'(존재)의 문제와 ‘대상이 어디에 있느냐'(위치)의 문제는 다른 것
- 대상의 존재 자체는 전제를 하고 측정에 임하는 것
- 대상이 있다는 것 자체는 이미 전제하고 측정을 통해 상태에 대한 새로운 정보를 얻는 것
III. 초기상태 측정
- 상태를 안다는 것과 상태를 설정한다는 것은 같은 말
- 측정 결과를 가지고 대상의 미래상태와 과거상태 모두 서술할 수 있나?
- 양자역학은 미래상태를 예측할 수 있고 예측한 바를 확인할 수도 있다
- 다만 양자역학에서 과거상태를 되짚어 서술하는 것에는 어려움이 있다
- 상태함수는 매순간 바뀌어 나가는가?
- 대상의 상태는 계속 바뀌되 슈뢰딩거 방정식의 해가 되는 함수로써 바뀐다
- 변별체를 조우한 이후 대상의 상태는 공리 4에 따라 바뀌지만 이 역시 예측가능한 함수이다
- 상태함수 자체는 결정론적으로 결정된다
- 단, 어떤 일이 일어날 거냐를 예측하는 것은 확률적
IV. 측정과 양자역학 활용
- 양자역학에서 측정은 현실적으로 대부분 불가능
- 거시적인 대상의 경우 대개 통계역학을 이용하여 파악
- 양자역학은 거시상태를 갖는 계의 미시상태를 결정해주는 역할
- 통계역학이 없었다면 양자역학은 별 쓸모가 없었을 것
- 양자역학의 현실적 활용은 통계역학적 방식을 통해서
- 양자역학 이론을 거시적인 대상계에 적용하면 대상계의 양자역학적 상태를 정확히 얻을 수 있다
- 통계역학적으로 예측하고 검증하는 방식으로 양자역학을 활용하는 것
- 입자가속기를 통한 개별 입자 검증이나 발견 등은 우주 전체로 볼 때 극히 특수한 경우를 연구하는 것
V. 변별체의 역할
- Q-5-2. 변별체의 인식
- 변별체를 통해 그 위치에 대상이 있는지 아닌지를 확인하는 것
- 변별체가 대상의 존재 자체를 확정하는 것이 아니다
- 대상의 존재 자체를 확인하는 경우는 특별한 경우
- 측정이 되어야 대상이 있고, 안 되면 존재 자체를 이야기할 수 없다는 건 그릇된 이야기
- Q-5-3. 변별체의 변별
VI. 변별체의 맥락
- 변별체는 우리가 눈으로 확인할 수 있는 존재들
- 변별체부터 우리까지는 보통 의미의 정보 채널
- 변별체로부터 우리까지는 정보 프로세스이지 동역학 프로세스가 아니다
- 우리는 사물을 내다볼 수 있고 사고할 수 있는 존재라는 것을 전제로 하고 과학을 하는 것
- 주체가 존재한다는 것이 과학의 전제
- 양자역학의 측정문제 – 대상과 주체를 혼동하는 데에서 비롯되는 문제
- 양자역학적 이해는 변별체까지. 변별체 이후부터는 통상의 정보 프로세스의 문제로 보아야 한다.
- 어떤 것이 변별체가 될 수 있는가 하는 문제는 별개로 다루어야
VII. 변별체의 자격
- 변별체의 자격은 우리가 사건 발생 여부를 확인할 수 있는 것 이상
- 그러나 변별 역할을 하는 것, 즉 사건을 일으킬 수 있는 것의 폭은 더 넓다
- 원칙적으로 우리가 정보를 얻을 수 있는가와 무관하게 사건을 일으킬 수 있는 것은 다 변별체
- 현실적으로는 우리와 정보적으로 연결될 수 있는 변별체만 남긴 여건에서 측정
- Q-5-4. 어떤 대상의 부분이 그 대상의 변별체가 될 수 있나?
- 정의상 변별체는 대상 이외 다른 어떤 것. 대상의 부분은 변별체가 될 수 없다.
VIII. 변별체의 보편성
- 양자역학적으로 서술할 수 있는 대상에는 크기에 제한이 없나?
- 현실적으로 어렵지만 원칙적으로는 어떤 대상도 양자역학적으로 서술가능하다
- 돌멩이처럼 큰 존재물도 변별체를 통해서 우리가 알게 되는 것이다
- 동역학 종류에 관계없이 우리는 모든 대상물을 변별체와 그에 연결된 정보 채널을 통해 알게 된다
- 이상적인변별체
- 이상적인 변별체의 예 : 날아가는 돌멩이를 변별하기 위한 거미줄
- 이상적인 변별체 : 대상에 최소한만으로 영향을 미치고 정보만 확인할 수 있는 것
- 이상적으로 영향을 최소화하고 정보를 얻으려면 변별량이 최소가 되어야 한다
- 이상적 변별체는 0이 아닌 최소한의 에너지만 가지고 정보를 전달해야 한다
IX. 변별체의 사례
- 겹실틈 실험에서는 실틈 이외의 나머지 스크린 전체가 다 변별체
X. 큰 물체의 위치 변별
- Q-5-5. 사람의 위치도 변별체로 파악한다고 할 수 있나?
- 사람 수준의 큰 물체도 변별체로 변별되면 그 위치에 있고, 그렇지 않으면 그 위치에 없는 것
XI. 정지질량이 공간변수의 함수?
- Q-5-6. m0의 의미
- 정지질량이 공간변수의 함수일 수 있다는 것은 장회익만의 독특한 견해
- 힘을 받는 대상의 경우 정지질량 m0에 힘 F를 받는 특성을 가졌다고 보아도 되고,
- 힘에 해당하는 내용을 정지질량 m0의 값이 달라지는 것으로 봐도 된다
- 어떤 힘을 받고 있는 대상이냐 하는 것까지도 그 질량 속에 포함된 것으로 보자는 것
- 이렇게 하면 힘 부분이 정지질량의 공간적 변화로 처리되어 방정식이 간단해진다
- 힘을 받는다는 말을 빼고 정지질량이 위치에 따라 달라진다고 해도 마찬가지
- 질량과 상호작용으로 특성을 규정하는 대신 위치에 따라 달라지는 함수인 질량만으로 특성을 규정한다는 것
- 이 방식을 취하면 대상의 특성은 정지질량 하나에 다 담긴다
- 단, 상호작용의 영향이 대상에만 미치고 나머지는 고정되었다 볼 수 있는 경우에만 적용할 수 있다
- 『장회익의 자연철학 강의』에는 널리 인정된 것이 아니라 장회익 스스로 생각하기에 옳다는 것을 담았다
영상 제작 및 편집 : 최우석(녹색아카데미)
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