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3기 새 자연철학 세미나 [양자역학 이해 강독모임] 6회
6월 16일 8:30 오후 – 10:30 오후 KST
녹색아카데미는 3기 새 자연철학 세미나의 후반부 모임으로 2025년 5월 12일부터 <양자역학 이해 강독모임>을 시작합니다. 자연철학자 장회익의 『양자역학을 어떻게 이해할까?』 (2022, 한울아카데미)를 이해하기 위해 저자와 함께 책을 읽으면서 묻고 토론하는 모임입니다. 이 강독모임을 통해서 ‘양자역학이 불러온 존재론적 혁명’을 말하는 ‘양자역학의 장회익 해석’을 만나고 이해해보고자 합니다. 자세한 계획은 2025 <양자역학 이해 강독모임> 계획을 참고해주시기 바랍니다.
3기 새 자연철학 세미나 ⟪양자역학을 어떻게 이해할까?⟫ 강독모임 6회
때 : 2025년 6월 16일 월요일 오후 8시 30분 ~ 10시 30분
곳 : 온라인 Zoom 모임공간 ID – 818 2881 9155 (https://khu-ac.zoom.us/j/81828819155)
읽으며 이야기 나눌 부분 및 주제 :
- 제2장 고전역학
- 2.1 예측적 앎으로의 고전역학
- 2.1.2 고전역학의 전형적 사례들
- <사례 2> 용수철에 달린 물체의 운동 (pp. 67~69)
- <사례 3> 포물선 운동 (p. 70)
- 2.1.3 힘의 성격과 기본적인 상호작용 (pp. 71~72)
- 2.1.4 뉴턴의 중력 상호작용 (pp. 72~73)
- 2.1.5 3차원 공간에서의 운동 (pp. 74~77)
- 2.1.6 에너지 개념을 통한 고전역학의 정식화 (pp. 77~80)
- 2.1.2 고전역학의 전형적 사례들
- 2.1 예측적 앎으로의 고전역학
지난 시간에는 제2장 1절 1항 “사과는 왜 떨어지나?” 부분을 읽으면서 공간에 관한 바탕관념에 대해 많은 이야기를 나누었고, 고전역학의 특성과 상태 설정, 상태변화의 법칙 등을 살펴본 뒤, 낙하운동에서 나중 상태인 나중 위치와 나중 운동량을 어떻게 예측하게 되는지를 살펴보았습니다.
여러 전통사회들에서 볼 수 있듯이 앞뒤좌우 방향에 비해 위아래 방향은 아래로 떨어지는 성질을 갖는 특별한 방향이라는 관념이 있었습니다. 사방을 대등하게 보고, 위아래를 이와 다른 성격의 방향으로 보는 공간관념입니다. 이를 우리 공간이 사방 2차원에 위아래 1차원으로 구성되어 있다는 2+1차원 관념으로 부를 수 있습니다. 이러한 관념 위에서는 모든 물체는 위에서 아래 방향으로 떨어지는 것이 당연합니다. 안 떨어지는 물체가 있다면 “왜 안 떨어지는가?”가 설명해야 할 질문이 됩니다. 고전역학은 이와 다르게 앞뒤좌우상하 모든 방향이 다 대등하여 어느 방향으로도 위아래앞뒤좌우를 삼을 수 있다는 공간 관념 위에서 구성되는 이론입니다. 3차원 공간관념입니다. 이 때문에 고전역학은 “사과는 왜 떨어지는가?”를 설명해야 하게 되었습니다. 앞뒤나 좌우로는 물체가 떨어지지 않는데 유독 위아래로만 떨어지니까요. 고전역학은 3차원 공간 관념으로 공간에 대한 바탕관념을 혁신함으로써 설명해야 하는 질문을 뒤바꾸었다고 할 수 있습니다.
고전역학은 ‘질량’과 ‘외력’을 만물의 보편적인 ‘특성’으로, ‘위치’와 ‘운동량’을 가질 수 있는 ‘상태’ 개념으로 규정하고, “단위 시간당 운동량의 변화, 곧 운동량의 시간적 변화율은 이 물체가 받은 힘과 같다”는 ‘상태변화의 법칙’에 따라 개념 및 경험표상 사이의 관계를 정식화하는 이론이라 할 수 있습니다. 이 점을 몇 가지 사례들을 통해 살펴볼 수 있는데 9일에는 갈릴레오 갈릴레이가 정립한 낙하운동을 이 틀을 통해 살펴보았습니다. 자유낙하하는 대상은 질량 $m$과 아래 방향으로 $mg$만큼의 힘을 받고 있는 물체입니다. 낙하 직전까지 처음 위치(높이) $h$, 처음 운동량 $0$의 상태에 있다가 낙하를 하게 되면 시간에 따른 운동량의 변화율이 낙하하게 만드는 힘 $-mg$와 같다는 상태변화의 법칙에 따라 운동합니다. 이 상태변화의 법칙 $\frac{d}{dt}p=F$와 초기 상태 $(h, 0)$로부터 t초 후의 상태, 즉 나중 위치(높이) $x(t)$와 나중 운동량 $p(t)$를 알아낼 수 있습니다. $t$초 후의 상태 $(x,p)=(h-\frac{1}{2}gt^{2}, -mgt)$입니다. 알고 싶은 시점 t초 후의 높이와 운동량은 여기에 t값만 지정하면 다 알 수 있게 됩니다. 또 운동량으로부터 얻어낸 임의의 시점의 속도 $v(t)=-gt$라는 관계를 통해 낙하운동하는 모든 물체의 속도는 질량과 무관하게 같다는 점도 알 수 있게 됩니다.
6월 16일에는 고전역학의 앎의 틀을 잘 보여주는 사례로서 용수철에 매달란 물체의 운동과 포물선 운동을 살펴보고, ‘작용-반작용’으로 익히 들어온 힘, 즉 기본 상호작용의 성격과 그 중 가장 익숙한 중력 상호작용에 대해 살펴보겠습니다. 시간이 되면 케플러 법칙을 중심으로 하여 3차원 공간에서의 운동에 대해서도 정리를 해볼 예정입니다.
참고할 만한 자료 :
- 장회익, 『장회익의 자연철학 강의』 (2019, 추수밭)
- 제2장 고전역학 가운데 ‘내용 정리’ 부분 (pp. 110~123)
- 대담녹취록 [장회익의 자연철학 이야기]
- 녹색아카데미 새 자연철학 세미나 게시판의 자료글
