에너지중심물리학의 반격

나는 앞의 글에서 에너지 중심의 기존 물리학에 대하여 '형이상학적인 물리학'이라고, 밀어붙였습니다. 형이상학적인 '순수수학'과 함께 수리공간이라는 형이상학적인 공간에서 일반화되지 못한 가정으로부터 출발한 '불합리한 물리학'이라고 비판했습니다.

이 정도로 밀어붙여 놓으면, 반발이나 점잖은 충고의 비판이 나올 만도 한데, 아직 잠잠해서, 가상으로 에너지 중심의 물리학이 제시할 만한 논리를
나 자신이 가상으로 제기해서 반론을 제기해 보고자 합니다.

1. 자네가 에너지 물리학이 구조를 말하지 못한다지만, 우리는 에너지 중심물리학의 좋은 예가 되는 일반상대성이론을 중심으로 우주의 구조를 상당히 밝혀서, 우리가 138억년이라는 시간을 팽창해 왔다는 것을 밝혀 왔지 않은가? 이런 성과는 어떻게 할텐가?

일반상대성이론을 만든 분 자신이 정상우주론을 주장하셨고, 지금의 우주의 모습과는 다른 생각을 가지고 있었습니다. 이 수식을 통하여 우주의 구조를 해석하는 데에는 우주를 관찰하며, 얻은 데이터를 적용해서 얻는 결과입니다. 우주를 관찰한다는 것은 우주의 구조를 만든 엔트로피의 결과를 보는 것입니다. 관찰로 얻은 결과로 해석한 결과는 우주의 외관이고 구조 자체는 아닙니다.

우주의 시간을 알게 된 것은 엘런 구스가 잠열이론을 적용하여 인프레이션이론을 만들어서 가능한 것입니다. 잠열이론의 바탕에는 엔트로피가 구대칭으로 구조를 만들 때, 열엔트로피가 구조를 유지하는 에너지로 작용하는 것을 보이는 것입니다. 여기에는 엔트로피 이론이 포함되어 있습니다. 에너지 이론의 성과로만 보기 어렵습니다.
구조 자체에 대한 좋은 결과는 서스킨트의 '우주의 풍경'에서 보는 것처럼,  정보중심, 엔트로피 중심으로 보고 있는 양자역학 쪽이라고 할 수 있을 것입니다.

2. 우리가 단지 에너지 중심의 물리학만 하는 것은 아니라는 것을 인정했군. 당신이 쓰는 전기는 E=MC2 이라는 특수 상대성이론을 응용한 원자력에너지일 수 있는데, 에너지 중심의 물리학을 그렇게 말해도 될까?

원자력 에너지가 E=mC2 이라는 특수 상대성이론으로부터 나오는지 살펴보겠습니다.

물 1g 을 1도 올리는 데는 1칼로리가 올라가는데, 100도의 물이 100도의 수증기로 변화하는 데는 g당 540칼로리가 필요하다고 합니다. 얼음 1g당 물로 변하는 데는 80칼로리가 필요하다고 합니다. 이것을 잠열이라고 하며, 이 이론은 물 뿐 만아니라, 물질 전체의 일반적인 성질이라고 생각하여 인프레이션이론을 만든 것이 엘런 구스입니다.
그러면, 원자력에너지가 질량변화의 결과이겠습니까? 아니면, 상변화의 결과이겠습니까?

내가 볼 때는 질량에 비례한 변화가 아니고, 엔트로피가 정렬되어 구대칭 구조로 차원이 상승되면서 상이 변하는 과정에 처리된 열 엔트로피가 잠열로서 저장된다고 할 것입니다. 우주가 식는다는 것은 엔트로피가 덩어리(입자, 물질)을 만들면서, 열엔트로피를 구대칭으로 정렬해서 감추기 때문에 차가운 열로 바뀐 결과라고 보아야 하는 것입니다. 원자력에너지는 차가운 구대칭 구조체인 입자가 해체하면서 열 엔트로피로 엔트로피가 증가한 결과라고 생각됩니다. 상이 변한다고 해서 질량이 에너지로 변하는 것이 아니고, 엔트로피만 변하는 것이고, 엔트로피 변화를 에너지라고 하는 것입니다. 이렇게 보는 것이 엘런 구스가 인프레이션 이론을 만드는데 적용한 생각인 것입니다.

다시 말해서 에너지가 질량에 비례한다는 특수상대성의 결과는 재미있기는 하지만, 물리학의 바탕에서 볼 때 옳지 않다고 생각합니다. 옳지 않은 결과도 영감으로 작용해서 무엇인가 결과를 만듭니다. 이것이 미스터리라면 미스터리일 것입니다. 우리 역사에 이런 예는 너무나 많습니다.
인도에 가려다가 아메리카 대륙을 발견하는 것처럼.

그런데 에너지가 질량에 비례한다는 E=mC²이라는 식은 어떻게 나왔을까요?
이 식이 나오는 과정에 이해가 안 되는 가정이 포함되어 있습니다.
특수상대성이론은 좌표변환이라는 방법으로 γ라는 특수한 값을 만들어 내는데, 좌표변환이라는 트릭이 사용됩니다.  좌표변환이라는 것이 3차원좌표계의 좌표축 x, y, z라는 세 개의 축 중에서 x 축에 대해서만 좌표변환을 하는 것이 가능하다는 것입니다. 이렇게 해서 미스터리하게 γ라는 값을 만듭니다. 그런데 세 개의 축으로 된 좌표공간에서 하나의 좌표축만 좌표변환이 가능하지 않습니다. 한 축이 좌표 변환(회전되려면)되려면, 반드시 나머지 두 축 중에 적어도 한 축이 좌표변환 되어야 합니다. 박스를 들고 여섯 개 모서리 중에 하나의 모서리를 잡고 돌릴 때, 하나의 모서리만 돌릴 수 있는지 보면 간단합니다. 인접한 모서리 중에 한모서리는 안돌아가도 되지만, 다른 모서리는 반드시 돌아가야 합니다. 이렇게 아인슈타인의 생각대로 좌표변환이 안 되면, E=mC2 이라는 특수 상대성이론은 성립이 안 됩니다. 이 구도는 일반상대성이론에도 사용이 됩니다. 이것이 안 되면 일반상대성이론을 성립시키는데도 문제가 됩니다.

이런 문제를 내가 '일반화'라는 것으로 일관되게 비판합니다.

법칙이 되려면, 반드시 일반화라는 장벽을 넘어야 한다는 것입니다. 어느 쪽으로 돌려보아도 모순이 없어야 한다는 것입니다. 그런데 물리학은 어떤 특수한 목적을 위해서 이런 일반화를 너무나 쉽게 무시하고, 용인합니다. 수퍼스타 아인슈타인부터 이런 트릭을 써서 '이론'이라는 것을 만들었고, 이게 무지 아름다워서, 우주에서 입자에서 잘 쓰이고 있습니다. 이것의 후손들이 양산됩니다, 루트 x^2+y^2+z^2+A^2+B^2+C^2..... 해도, 별 문제가 없더라. 왜냐면 아인슈타인도 그렇게 했으니까. 이런 구도로 만든 것이 끈이론의 10차원-26차원을 만든 생각입니다. 이런 상대성이론의 후속 아이디어로  다차원을 만든 사람들은 형이상학적인 꿈같은 얘기를 합니다. 
1차원 선 속에  6개 차원의 공간이 들어있다 ?????
앞에서 본 것처럼, 서스킨트 등 양자역학 쪽에서  한 것처럼, 엔트로피 문제로 풀 때,  수학의 기초에서부터 차근차근 모순없이 쌓아 올릴 때,  비로소 올바른  결과가 나올 수 있는 것입니다.
필요하다고 아무렇게나 이론을 만드는 것을 막을 수 있는 방법은 '일반화' 뿐입니다.
내가 생각은 '일반화'되지 않은 이론은 반드시 모순을 짊어지고 갈 수 밖에 없고, 그것을 가지고 이론을 넓게 외연을 넓혀 갈수록. 그 모순은 더 크게 확장될 것이라는 것입니다.  

에너지중심 물리학에서 좋은 반박을 할 수 있을 텐데,
너무 조용해서 일부러 이렇게 제가 혼자 대본을 써서 독백으로 주고 받았습니다