[제 목] Quantum Quackery: 양자 돌팔이 시술

번역하신 분 : 이재원님 (Mandark)

이재원님은 xpert 사이트에 홈페이지를 가지고 계시다.

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양자 돌팔이시술(quantum quackery)

 

 

20세기 초에 빛과 원자의 특이한 행동을 설명하기 위해 발전한 혁명적 이론인 양자론의 어떤 해석은 생각만이 실재고 물리적 우주는 인간의 마음이 시공간으로 연결된 우주적 마음의 산물일뿐이라는 잘못된 생각을 가져왔다. 이 해석은 ESP에서 대체의학까지 유심론적 주장의 표면적으론 과학적인 근거가 됐다. "양자 신비주의(Quantum mysticsm)"는 또한 과학은 객관적 실재를 설명못한다는 포스트모던한 주장의 지적인 배경을 줬다.

"양자"란 단어는 뉴에지와 현대 신비주의 문헌에 자주 등장한다. 예를 들어 의사 Deepak Chopra(1989)는, 그가 양자치유(quantum healing)라 부른 ,우리가 모든 병을 충분한 정신력으로 치유할수 있다는 생각을 퍼트리는데 성공했다.

초프라에 따르면 이 심오한 결론은 "우리 몸을 포함한 물리적 세계는 관찰자의 반응이다" 를 보여주는 양자물리에서 유도된다. 우리는 우리세계의 경험을 만듦으로써 우리의 몸을 만든다.(Chopra 1993.5) 초프라는 또한 "믿음, 생각, 감정 등이 우리의 생명의 모든 세포를 떠받드는 화학물질을 만든다", 그리고 " 당신의 몸의 경험을 포함해 당신이 살고 있는 세계은 전적으로 그걸 어떻게 받아들이냐에 달려있다." 라고 말한다.(1993.6) 고로 질병이나 노화는 환상일 뿐이며 우리는 초프라가 말한 "ageless body, timeless mind"에 완전한 의식의 힘으로 도달할수 있다.

Amit gosami는 "자각하는 우주: 어떻게 의식이 물질세계를 만드는가" 에서 양자역학이 초자연 현상을 지지한다고 주장했다.

그러나 150여년간의 노력에도 불구하고 확실하고 재현가능한 초심리현상이 발견되지 않았기 때문에 이것은 양자의식론의 부서지기 쉬운 근거일뿐이다.

비록 신비주의가 지난 수백년간 유명물리학자들의 저술에 나오더라도( Wilber 1984) 현재의 일시적 유행은 1975년 Fritjof Capra의 "물리학의 도"(Capra 1975) 에서 비롯됐다 할수 있다. 거기서 카프라는 동양신비주의의 전통적 가르침: "인간의 의식과 우주가 연결돼서 나눌수 없다"을 확증했다고 주장한다. 예를들어

카프라의 책은 뉴에이지의 영감이었고 "양자"는 유사과학적 심령주의(spirituality) 유행을 지지하는 유행어가 됐다.

 

< Wave-Particle Duality.> 입자파동이중성

양자역학은 심지어 많은 물리학자들에게 있어서 많은 미스테리와 역설로 가득찬걸로 여겨진다. 신비주의는 이걸 근거로 삼는다. 이 주장들의 근원은 소위 양자론에서 파동-입자 이중성에서 찾을수 있다. 물리적 실재는 양자 수준에서 그것의 위치또는 파장을 재는가에 따라 국소적이고 환원가능한 입자로 또 비국소적이고 전체적인(holistic) 파동의 성질을 다 가진다.

이 두가지 성질, 입자와 파동,은 상반적(incompatible) 이라 말해진다. 한 양의 측정은 종종 다른양의 미래 측정에 영향을 준다. 더구나 미래의 측정량은 비결정적이다; 즉 예상불가능하다. 비록 비슷한 측정의 통계적 분포의 앙상블은 측정가능하지만. 이런식으로 양자역학은 하이젠버그의 불확정성원리라 불리는 비결정론적 성질을 가지게 된다. 일반적으로 양자역학의 수학적 포말리즘은 통계적 분포만 예견한다.

입자파동의 이중성에도 불구하고 입자관점은 대부분의 양자역학의 적용에 유지된다. 원자,핵 전자, 쿼크는 어떤 수준에서 입자로 다뤄진다. 동시에 고전적 빛과 소리같은 고전적 파동은 양자효과가 나올때는 국소적 광자와 포논으로 대체된다.

일반적 양자역학에서는 입자의 파동의 성질은 파동함수라 불리는 수학적인 양으로 기술되는데 특정한 장소에서 입자가 발견될 확률을 계산할때 쓰인다. 만약 측정이 이뤄지고 위치가 매우 정밀하게 알려진다면 그 파동함수는 그림1처럼 "붕괴 (collapse)" 한다고 말해진다.

아인슈타인은 "유령같은 원격작용"이라며 끝까지 파동함수 붕괴를 좋아하지 않았다. 그림 1에서 신호가 A에서 입자가 검출된것을 B에 알려주기 위해 A에서 B로 무한대의 속도로 전파된것처럼 보일것이다. 결국 그 신호는 우주에 무한대의 속도로 전파된다 왜냐면 검출되기 전에는 전자는 어디서든 검출될 수 있기 때문이다.

이것은 물론 아인슈타인의 광속이상의 신호는 없다는 주장에 반한다.

비록 분명하진 않지만 양자 신비주의는 파동함수를 우주에 퍼진 전체적인 에테르의 일종의 진동으로 여긴다, 공기중의 소리만큼 실재적으로. 파동함수 붕괴는 그들의 관점에선 우주적 의식의 의지가 실린 행동을 통해 즉각적으로 일어난다.

그들의 책 "The consious Universe"에서 Menas Kafatos 와 Robert Nadeau는 파동함수를 "스스로 존재하는것"이라고 여겼다.

" 따라서 존재는 최소한 물리적 유사성으로 파동함수에 "나타난다"...
우주와 심오한 통일의 감각은 결정론적인 파동함수의 작용과 연관돼 있을것이다.
"(1990,124)

 

고로 그들은 양자역학이 마음과 우주를 통일시킨다는 상상을 함으로써 카프라의 뒤를 따른다.

보어가 전파하고 여전히 대부분의 물리학자들이 믿는 양자역학의 일반적 해석은 의식에 관해서 아무 말도 하지 않는다. 그것은 측정될 수 있는 것과 통계적 앙상블 분포에서 예상될 수 있는 것만을 말한다. 알려졌듯이 파동함수는 확률을 계산하기 위한 단순한 수학적 도구일 뿐이다. 수학적 구성은 스타쉽 엔터프라이즈나 만화 로드러너만큼 인간의 상상력의 환상일 수 있다. 어디에도 엔터프라이즈호나 로드러너는 없다. 어디에도 실제물체나 신호가 광속 이상으로 간다는 증거는 없다. 사실 초광속 신호전달은 일반적인 상대론과 양자역학과 일치하는 어떤 이론에서도 있을수 없다는 것이 증명됐다. (Eberhard and Ross 1989)

 

 

< 낭만적 해석>

 

모든 사람들이 파동함수의 붕괴를 잘 설명못하는 양자역학의 일반적 해석에 행복해 하지 않는다. 양자역학해석의 실재론적 공감대를 만들려는 욕망이 일년에 수백편의 제안을 내는데 그중 어느것도 철학자와 물리학자의 다수의 지지를 얻지 못한다.

양자역학이 불완전하다는 아인슈타인의 고집 " 신은 주사위 놀이를 하지 않는다"에 박차를 받아서 "숨겨진 변수"라는 현재 관측하지 못하는 한계 이하의 힘이 존재한다는 양자이론이 연구됐다. (Bohm and Hiley 1993) 그런 이론이 가능할지라도 그런 힘에 대한 증거는 아직 발견되지 않았다. 더구나 실험에 따르면 그런이론은, 결정론적이라면, 초광속 연결을 필요하다는 것이 거의 확실하다.

그럼에도 불구하고 양자신비주의는 비국소적이고 전체적인 숨은변수의 가능성을 의식의 파동함수때처럼 환영했다. 그런식으로 그들은 세번째 해석, Hugh Everett(Everett 1957)의 다세계 이론도 받아들였다.

에버렛은 측정의 양자이론에서 파동함수 붕괴를 어떻게 제거하는게 가능한지 쓸모있게 보였다. 에버렛은 측정이 이뤄질때마다 갈라지는 평행우주에서 각 가능한 경로가 어떻게 남는지 제안하였다. 이것은 양자 신비주의에 모든 우주에 있으면서 인간의 마음이 개개의 우주의 경로에 남는 경로를 고르는 "채널 선택자" 로 역활한다는 주장에 문을 열어주었다. (Squires 1990) 말할 필요도 없이 평행우주의 아이디어는 그 모든 우주에서 그들만의 열광적 선전가들을 끌어모았다.

 

< 실효적 비국소성> Effective Nonlocality

고전적 뉴턴역학이 지배하는 일상생활의 경험의 세계와 양자세계는 다르다는걸 인정할 수 있다. 상식과 고전역학을 넘어서는 그 이상의 뭔가가 원자와 핵안의 근본적 현상을 서술하는 데 필요하다. 특히 전형적인 비상식적인 양자현상, 즉각적 "양자 도약(quantum leap)", 겉보기 비국소성은 설명돼져야한다.

입자들이 잘 정의된 시공간의 경로를 따르지 않는다는 흔히 듣는 얘기와 달리 입자물리학자들은 50여년간 그런 그림을 사용했다. 그것이 원자전이와 그 유사한 현상을 특징짓는 양자도약과 어떻게 융화되는가? 우리는 그림2에서 이걸 볼수 있다.

Fig.2.
실효적인 비국소성. 공간의 두점에서 어떻게 겉보기 순간적 양자도약이 가능한가. 전자-양전자 쌍이 C에서 양자요동에 의해 진공에서 생성되었다. A에서 양전자는 다른 전자와 소멸되면서 초기의 양자요동이 한일을 없애버리고 그래서 에너지는 보존된다. 그래서 전자는 A에서 B로 순간적 양자도약을 한 것처럼보인다. 거리 AB는 그 입자의 파장과 비슷해서 전체적 파동의 성질이 나온다.
 

 

왼쪽에서 전자(e-)는 잘정의된 경로를 따라가고 있다. 전자양전자 쌍(e- e+)는 C에서 양자요동으로 생성됐는데 불확정성원리에 의해 허용된다. 양전자는 A점의 전자와 소멸되고 다른 짝전자는 B를 지나간다. 모든 전자가 구별 불가능하므로 초기전자가 순간적으로 A에서 B로 간거처럼 보인다.

그림2에서 모든 관련입자는 명확한 경로를 간다. 어느것도 빛보다 빨리 움직이지 않는다. 그러나 실제로는 A에서사라진 후 B로 나타나 전자가 빛보다 빨리 움직인거처럼 보인다. 어떤 실험도 좌측과 우측의 전자를 구별못한다. 간단한 계산이 거리 AB가 드르보이파장정도임을 보인다. 이런식으로 "전체적" 입자의 파동성질은 인간의 의식과 초광속의 힘을 도입하지 않고도 이해된다.

고로 양자역학은 일반적으로 경험하듯이 상식을 너무 지나치게 극적인 양자도약없이도 양자도약을 잘 기술한다. 분명히 어떤 양자 현상으로도 신비주의의 주장이 지지되지 않는다.

 

<결론>

현대물리의 핵심중 하나인 양자역학은 인간의 의지가 실재를 지배할수 있고 우주가 일반적인 부분환원으로 이해될수 없다는 식으로 잘못 인식돼있다.

그러나 어떤 주장이나 증거도 양자역학이 인간의 의식의 핵심이고 즉각적이고 전체적인 우주적 연결을 제공함을 보여주지 못한다. 양자역학을 포함한 현대물리는 모든 과학적 관찰과 부합하면서도 전적으로 유물론적이고 환원주의적으로 남아있다.

겉보기의 전체적이고 비국속적인 양자현상, 입자의 두곳 동시 출현등으로 예가 되는, 같은 입자가 시공간에서 명확한 경로를 따른다는 상식을 버린다거나 신호가 광속이상으로 전파된다는걸 도입하지 않아도 이해될수 있다.

상대론에서 제한되는 어떤 초광속 운동이나 신호도 관찰되지 않았다. 더구나 양자역학의 해석이 꼭 모든 스케일에서 특히 인간이 작용하는 큰 스케일에서, 고전역학이나 상식을 뒤집어 작동못하게 하는것은 아니다. 거의 모든 거시적 현상을 성공적으로 설명하는 뉴턴물리는 양자역학의 다체계 극한으로 부드럽게 잘 유도된다. 그리고 상식은 인간의 스케일까지 계속 적용된다.

 

 * 이재원님에게 제가 확인한 결과 이 해석이 일반적으로 받아들여지는 해석입니다. 이와 다른 해석으로 데이비드 봄의 해석이 있기는 하지만 그리고 몇몇 과학자들이 이것을 주장하기도 하지만 대부분의 학교에서는 봄의 해석을 거의 가르치지도 않는다고 합니다. 그것은 여러 가지 복잡한 이유가 있지만 한가지 분명한 것은 과학자들이 봄의 해석을 모르고 받아들이지 않는 것이 이 아니라는 점입니다. 국내에 이 해석 말고 데이비드 봄의 해석을 받아들이면서 데이비드 봄이야 말로 대단한 사람이고 나머지는 별로라는 식으로 글을쓰는 사람이 있습니다. 그런 사람들 중에 양자론 전공한 사람이 거의 없음을 기억하시길 바랍니다.