그린 유니버스 우아한 초끈 이론 모든 것의 이론

Greene 우주론, 우아한 초끈, 만물 이론

브라이언 그린

로베르 라퐁 출판사에서 출간된 책의 저자:

우아한 우주

서른다섯 살, "끈 이론의 세계적 전문가 중 한 명"으로 소개됨. 표지에는 이렇게 적혀 있다:

과학적 혁명:

무한히 큰 것에서

무한히 작은 것까지,

물리학의 모든 이론의

통일.

다음은 그의 책에서 발췌한 몇 문장이다.

61쪽: 84년에서 86년 사이에 전 세계 물리학자들은 끈 이론에 관한 천 편이 넘는 연구 논문을 발표했다.

189쪽: 그러나 미학적 판단이 과학적 진리를 중재하지는 않는다. 결국 이론은 냉혹하고 차가운 실험적 현실에 얼마나 잘 견디는가로만 판가름된다.

그리고 그 다음 쪽:

..*.*이론가들이 내리는 결정은 오로지 미학적 이유에 의해서만 동기가 부여되는데, 그에 따르면 이론은 우리가 관찰하는 세계와 나란히 가는 우아함과 구조적 아름다움을 드러내야 한다. 물론 이 전략이 진리로 이어진다고 말하는 것은 아무것도 없다.

247쪽: 초대칭성은 경이로운 통일 개념으로 나타난다 (*)

(*) 경이로운: 상상에 속하는, 공상적인 (라루스).

235쪽: 아이러니하게도, 우리는 끈 이론이 물리학자들이 지금까지 연구한 것 중 잠재적으로 가장 예측력이 높은 이론임에도 불구하고, 그들이 실험 데이터와 대조될 수 있을 만큼 정밀한 예측을 할 수 없다는 것을 보게 될 것이다.

235쪽: 끈 이론은 올바른가? 우리는 아무것도 모른다.

252쪽: 한 세대 이상의 물리학자들이 끈 이론의 연구와 발전에 일생을 바치면서도 그 대가로 단 한 번의 실험적 메아리도 받지 못할 가능성은 충분히 있다.

300쪽: 에드워드 위튼()은 살아 있는 가장 위대한 물리학자 역할에서 아인슈타인의 합당한 후계자로 여겨진다. 어떤 이들은 더 나아가 그가 모든 시대를 통틀어 가장 위대한 물리학자라고 말한다.*

(*) 위튼은 필즈 메달 수상자이며 이 이론의 창시자 중 한 명이다. 다음은 그의 사진이다:

에드워드 위튼

308쪽: 물리학에서 중요한 관측 가능한 현상의 부재가 커다란 흥분의 원천이 되는 드문 사례 중 하나다.

...이 책에 대한 나의 개인적 의견:

...그린의 책은 무서운 전쟁 기계로, 그를 이론물리학의 위베르 레브스로 만들 수도 있다. 실제로, 인정할 것은 인정하자, 그는 뛰어난 대중화가다. 그의 책 처음 150쪽은 현대 물리학의 핵심 개념이지만 매우 고전적인 개념들의 대중화에 전적으로 할애되어 있다. 책은 465쪽이다. 사실 독자들 중 그 이상으로 훨씬 더 나아가는 사람은 거의 없다. 나는 "평균 독자"를 말하는 것이다. 이 처음 150쪽에서 꽤 잘 짜인 여러 가지를 이해한 독자는 저자에게 백지수표를 건넬 준비가 되어 있다. 표지에서 우리는 다음과 같은 광고를 보았다:

무한히 큰 것에서 무한히 작은 것까지, 물리학의 모든 이론의 통일.

...거기에는 "...물리학의 모든 이론의 통일을 향하여"라고 쓰여 있지 않다. 따라서 독자는 이 책에서 예고된 통일의 연대기에 대한 요소들을 찾을 권리가 있을 것이다. 그러나 이 책은 입구에서 입장료를 낸 후 독자가 "갈색, 금발, 빨강", 그다음 "큰, 작은, 중간" 등의 팻말이 붙은 연속된 문들과 마주하게 되는 유곽 같다. 상당한 수의 문을 통과한 후 그는 앞에 마지막 문 하나를 보고, 그것을 밀면... 거리에 서 있게 된다.

...서점에서 이 책을 넘겨본다면, 호기심에 곧바로 415쪽으로 가 보라. 그러면 책 끝에서 다섯 쪽 앞, 한창 결말 부분에 있게 된다. 장 제목은 이렇다:

끈 이론은 실험적으로 검증될 수 있는가?

...거기서 긍정적인 답도, 심지어 암시도 찾지 못할 것이다. 그런데도 초끈 이론은 "TOE"("theory of everything": "만물 이론")라는 평판을 가지고 있다. 그러나 그것은 자루만 가지고 있는 도구와 같으며, 비록 그 자루에 무엇이든 끼울 수 있더라도 마찬가지다. 이 결론에서 브라이언 그린을 인용하자면:

...물론, 우리는 더 낙관적일 수도 있고 (...), 앞으로 10년 안에 - 제네바의 대형 강입자 충돌기(LHC)가 가동되기도 전에 - 끈 이론이 충분히 진전되어, 그토록 염원하는 초대칭 입자들이 발견되기 전에 그것들에 관한 상세한 예측을 할 수 있기를 바랄 수도 있다. 그들의 확인은 과학사에서 기념비적인 성공이 될 것이다.

...그런데 도대체 이 빌어먹을 이론에 대해 어떻게 생각을 만들어야 한단 말인가? 어떤 논거를 제시해야 한단 말인가?

...이론물리학은 60년대 중반 이래로 위기에 처해 있다. 양자전기역학(파인만)은 사실 현대 기초과학의 마지막 위대한 진보다. 그것은 설명적이면서 동시에 예측적이다. 이에 관해서는 리처드 파인만의 뛰어난 책 "빛과 물질, 하나의 기묘한 이야기"(Points-Sciences 총서)를 읽어 보라. 그것은 놀랍도록 잘 작동하는 이론이지만, 파인만 자신이 가장 먼저 강조하듯이: 왜 그것이 작동하는지는 모른다. ...양자물리학의 위대한 성공은 이 기묘한 역설을 잊게 해서는 안 된다: 그것은 기능적인 이론, 오, 그렇고말고, 하지만 어떤 이론가도 왜 이 이론이 작동하는지, 그 "존재론적 기반"이 무엇인지 말할 수 없다. 그것은 유비적 고찰에서 태어났다. 슈뢰딩거 방정식은 처음부터 "양자 이론의 기반이 되기 위해" 고안된 것이 아니다. 사람들은 단지 그것이 처음에 부여된 것보다 훨씬 더 많은 보물을 품고 있고, 훨씬 더 많은 미덕을 지니고 있음을 깨달았을 뿐이다. 끈 이론 사람들도 같은 추론을 했다. 누군가가 실재가 수많은 진동 모드를 지닌 "극미한 끈"으로 구성될 수 있다고 상상했다. 최근 소식을 조금이라도 따라가는 사람들은 최근 몇 년간 초끈 이론가들이 끈에서 진동하는 막, 즉 2차원(막, 또는 2-브레인) 또는 심지어 2차원 이상(n-브레인)으로 넘어가는 것을 고려했음을 안다. 그러나 슈뢰딩거 방정식과 달리, 그 방정식은 선험적으로 아무것도 출발점으로 삼지 않았다. 그것은 나중에 훨씬 더 많은 수의 현상을 처리할 수 있기를 바랄 수 있는 특정 부류의 현상을 설명하기 위해 만들어진 방정식이 아니었다. 끈 또는 초끈의 형식 체계는 선험적으로 아무것도 출발점으로 삼지 않았다. 그것들은 처음에는 순전히 수학적 놀이에 불과하다. 마치 누군가가 어느 날 "10차원 바이올린을 사용해서 어떤 음악을 만들어낼 수 있을까?"라고 자문한 것과 비슷하다.

...선험적으로 무언가에서 출발하지 않는다는 사실 자체가 비난받을 일은 아니었다. 중요한 것은 어쨌든 이 형식 체계를 어느 시점에서든 어떤 실재에 연결할 방법을 찾는 것이었다. 그러나 30년 동안 그렇지 못했다. 초끈 이론은 정신분열증, 강력하게 조직된 자폐증이다. 그런데 왜 이런 광기가 갑자기 이론물리학계를 사로잡을 수 있었을까? 답은 간단하다: 손에 쥘 다른 것이 없기 때문이다. 그린이 그의 책에서 지적하듯이 "비끈 이론가들"은 제안할 것이 없다.

...이론물리학, 그리고 물리학 전반은 (우주론과 천체물리학도 마찬가지로) 중대한 위기를 겪고 있다. 방금 CERN이 문을 닫았다. 이 복잡한 구조물은 수많은 실험을 수행하기 위해 설계되었고, 그 실험들은 모두 이루어졌고 다시 이루어졌다. 그런 에너지로는 더 이상 고려할 것도, 제안할 것도, ... 설명할 것도 없었다. 따라서 CERN의 실험가와 이론가들은 그들의 가게가 문을 닫은 후 완전한 기술적 실업 상태에 놓이게 되었다.

...잠시 과거로 돌아가 보자. 세기 초에 원자, 전자, 양성자, 중성자가 발견되었고, 그다음 "핵 게임"에 연루된 수많은 다른 입자들, 예컨대 중간자가 발견되었다. 물리학자들의 전략은 단순했다. 그들은 점점 더 격렬한 발사를 구조물에 가함으로써 물질을 그 구성 요소로 "분해"하려 했다. 분자, 원자, 핵의 경우에는 꽤 잘 통했다. 이제 양성자와 중성자를 차례로 분해하는 일이 남았다. 가장 간단한 방법은 두 대의 가속기를 사용하여 두 무리의 양성자에 에너지를 전달하는 것이었다. 아마도 아시겠지만 그것은 시간, 심지어 몇 시간이 걸린다. 매 회전마다 양성자는 조금씩 더 속도를 얻고, 상대론적 한계에 점점 더 가까워진다. 그런 다음 이 두 저장 고리가 연결되고, 두 무리의 양성자가 반대 방향으로 서로 충돌하면서 "충돌기"가 만들어진다.

...쿵.....

...어떤 이들은 이렇게 해서 양성자가 만들어졌다고 여겨지는 요소들, 즉 쿼크를 회수할 수 있기를 기대했다. 자유 상태의 쿼크를 확인하는 것은 문제가 되지 않아야 했다. 왜냐하면 그것들은 분수 전하 2/3, 1/3을 가지고 있었기 때문이다. 그러나: 자유 상태의 쿼크는 그림의 떡이었다. 따라서 이 부재의 이유를 이해해야 했다. 이 질문에 대한 "답"을 공식화하는 방법은 여러 가지가 있는데, 예를 들어 두 쿼크를 묶는 힘이 다른 알려진 힘들과 달리 거리에 따라 증가한다고 말하는 것이다. 따라서 만약 이 자유 상태의 쿼크들이 존재할 생각을 했다면, 이 독신적 존재는 매우 짧은 지속 시간에 불과할 것이며, 양자색역학이라고 불리는 것으로 묘사되는 온갖 짐승들을 형성하기 위한 재결합은 "거의 즉각적"이었다.

...내가 감히 비유하자면, 쿼크는 프톨레마이오스의 주전원을 떠올리게 한다. 그것은 "모든 것이 마치 ...인 것처럼 진행된다"는 문장에 기초한 "실재"에 대한 일종의 현상학적 기술이다.

...다른 한편으로, 양자역학은 플랑크 길이라는 특징적인 길이를 "분비"한다. 이것은 이론 모델의 특성이다(그것들이 무언가를 기술하려는 야심을 가질 때). 그것들은 한계를 가지고 있다. 한 가지 예를 들겠다. 유체역학과 나비에-스토크스 방정식을 통한 기술을 들어 보라. 그것은 꽤 잘 작동한다. 그러나 그 이상의 길이와 시간 척도가 존재하며, 그 너머에서는 이 미분방정식 체계가 더 이상 유용하지 않을 것이다. 예를 들어 중력의 영향으로 가스 분자가 이웃 분자들 한가운데서 자유낙하하는 것을 연구하려는 경우, 또는 전하를 띠고 있어 전기장에 의해 움직이는 경우 말이다. "이 분자 주위의 유체 흐름"을 고려하고 계산하는 것은 불가능하다. 더 이상 의미가 없다.

...양자 이론도 플랑크 길이 10-33cm와 플랑크 시간 10-43초를 중심으로 짜인 유사한 한계를 가지고 있다. 더 작은 길이와 시간 척도를 다루는 현상을 연구하려는 것은 그냥 의미가 없다. 물론 이 크기들은 극도로 작고, 자연에는 그러한 크기 차수를 보여주는 현상이 존재하지 않는다. 사물을 보는 또 다른 방법이 있다. 플랑크 시간의 역수는 주파수다. 플랑크 상수를 곱하면 약 10억 줄 정도의 에너지를 얻는다. 전자볼트로 표현하면 1020GeV가 된다. 플랑크 길이를 파장으로 간주해도 같은 결과에 도달할 것이다. 어떤 이들은 그러한 에너지를 다루려면 은하만 한 크기의 가속기를 건설할 수 있어야 한다고 추정했다. 어떤 물리학자든 그런 것을 보면 어깨를 으쓱한다. 그러나 개념적으로 이 크기들은 우리를 자극한다. 우주론에서는 이것 때문에 사람들이 이런 질문을 던진다:

• 우주의 나이가 10-43초보다 작아질 때 무슨 일이 일어나는가?

...이 질문은 의미가 있는가? 모든 질문이 의미가 있는가? 모두 어떻게 공식화되느냐에 달려 있다. 만약 내가 당신에게 "왜 진공에서 비가 오는가?"라고 묻는다면, 당신은 "당신의 질문은 의미가 없어요!"라고 답할 것이다. 그러나 우리가 무엇에 대해 말하는지조차 모를 때, 질문이 의미가 있는지 없는지 어떻게 확인할 수 있단 말인가?

...다시 돌아가자. 실재란 무엇인가? 이론물리학자는 방정식의 도움으로 접근할 수 있는 연구 대상이라고 답할 것이다.

...그러나 방정식이란 무엇인가? 답: (예컨대 에너지의) 보존 현상을 표현하는 것, 다음과 같은 것

A = B

또는:

A - B = 0

...물리학의 방정식은 슈뢰딩거, 클라인-고든 등의 방정식을 포함하여 미분방정식이다. 따라서 하나의 전제가 있다: 실재가 연속체이며 무엇보다도 공간과 시간을 무한히 해부할 수 있다는 것. 이것이 미분가능성의 정의 자체다. 그런데 초끈 이론 사람들이 하는 것을 보자. 그들은 이 한계 거리, 플랑크 길이에서 출발한다. 그런 다음 그들은 "양자 이하" 규모에서 지배하는 격렬한 난류를 언급하는데, 그 난류는 항상 나에게 꿈같은 성격을 지닌 것으로 보였다. 왜냐하면 어떤 방정식도 그것을 기술할 수 없고 어떤 현상도 그것을 설명할 수 없기 때문이다. 초끈 이론 사람들이 설정한 목표는, 그린의 책에 분명히 나와 있듯이, 이 성가신 문제를 사라지게 하는 것이다. 이를 위해 우주의 모든 구성 요소는 "끈"이라 불리는 물체의 진동 상태로 간주되며, 그 특징적 차원은 바로 이 악명 높은 플랑크 거리임이 드러난다. 이 끈, 초끈, 막 또는 n-브레인의 "진동 모드"는 거의 무한하다. 초끈 이론가들은 마침내 문제를 장악할 수 있는 "궁극의 방정식"을 발견하기를 희망한다("방정식"이라는 단어를 사용한다는 사실 자체가 기하학적 대상으로서 우주의 미분가능성에 대한 암묵적 믿음을 함축한다). 초끈 접근법은 덧붙여 우주에 추가 차원이 부여되어야 함을 함축하며, 각각에 이 극미한 특징적 차원, 즉 플랑크 길이를 다시 부여한다. 이 차원들은 뒤섞이고 감기며, "대칭성 고려"는 그것들이 칼라비-야우라 불리는 특정 기하학적 구조를 이루어야 함을 보여준다. 다음은 Mathematica 소프트웨어로 얻은 2차원 칼라비-야우 기하학으로, 그린이 그의 책에서 재현한 것이다:

...칸들은 방정식으로부터 곡면을 생성하는 이 소프트웨어에서 선택된 해상도에 해당한다. 선험적으로 접평면은 존재하고 연속적으로 변한다. 대상은 얼룩덜룩하지만, 기하학자에게는 특이점, "첨점", 꼬임 등이 있든 없든 "몰입"일 수 있다. 그럼에도 이 일종의 2차원 배꼽은 "플랑크 칸" 안에 완전히 자리 잡고 있다.

...그린은 "끈 이론" 접근법이 바로 양자 이하 세계의 격렬한 난류를 가릴 수 있게 해준다고 덧붙인다. 왜냐하면 그것들은 우주의 궁극적 대상을 구성하면서 동시에 분석 도구, 즉 "메스"이기 때문이다. 우리가 소시지 조각을 자르는 데 사용하는 칼날의 두께보다 더 얇게 소시지를 자를 수 없다는 것은 잘 알려져 있다. 그린에 따르면, 끈 또는 초끈이 플랑크 길이를 특징적 차원으로 하는 궁극적 구성 요소이므로 더 낮은 규모로 내려갈 수 없으며, 양자 이하 요동은 극한에서 "존재를 멈춘다"고 그는 쓴다.

...그러나 그렇다면 어떤 도구로, 그것이 개념적일지라도, 칼라비-야우 구조를 해부하는가?

...수학적 차원에서 이 모든 것이 극도로 즐거운 놀이를 구성한다는 것을 나는 인정한다. 그린도 그의 작은 동료들과 함께 그것을 연습하며, 이 칼라비-야우 구조에서 일종의 "외과 수술"을 발견하는데, 이는 어떤 기하학자에게도 지극히 자연스럽게 보일 것이다. 예를 들어, 원기둥에 꼬임을 가하면 소시지 꾸러미로 바꿀 수 있다. 그 꼬임을 없애면 반대로 소시지 꾸러미를 원기둥으로 진화시킬 수 있다. 그쪽으로는 즐길 거리가 거의 무한하다. 다음은 책 283쪽에서 찾은 이런 종류의 연습의 한 예이다.

2005년 9월: 한 독자의 작은 논평:

- 초끈이 무엇에 쓸 수 있는지 찾았다. 칼라비-야우 형태를 잡기 위해 그물을 땋는 데. 왜냐하면 겨자에 찍은 칼라비-야우는 최고니까.

그것이 극도로 즐거울 수 있다는 것을 나는 부인하지 않는다, 특히 2차원 이상의 차원 수로 넘어가면 더욱. 그런 작업이 저자에게 과학적 상을 안겨줄 수 있다는 것도, 왜 안 되겠는가(위튼은 필즈 메달 수상자다). 비록 이런 종류의 작업이 "지적 전율"(위튼)을 불러일으킨다는 것이 다소 우스꽝스러워 보일지라도. 그렇다면 이 모든 것에서 물리학은 어디에 있는가?

...나의 의견은 "초끈 이론"이 모든 시대를 통틀어 가장 큰 과학적 사기이며, 그 사기는 순수 수학 작업을 물리학으로 통과시키는 데 있다. 수십 년 동안 수천 명의 연구자들이 뛰어든 이런 신비화가 어떻게 가능했는가? 왜냐하면 그 외에는 아무것도, 아니 아주 아주 적은 것만 있기 때문이다. 실제로 경쟁 이론은 어떤 모습일 수 있겠는가? 단순히 우주의 차원에 대한 양자화된 시각일 것이다. 이 아이디어는 새롭지 않다. 그것은 하이젠베르크처럼 과학사에 이름을 남긴 수많은 과학자들에 의해 고려되었다. 그러나 이 접근법을 택하면 수학적 도구가 물러난다. 어떤 도구를 사용해야 하는가?

...기록을 위해 매사추세츠 하버드 대학 라이먼 물리학 연구소의 에얄 코헨의 연구를 인용하자면, 제목은

공간-시간 이론으로서의 무작위 격자

...초록에는 "이론은 이산적 공간-시간 공식화에 기초하며 일반 좌표 변환 아래 불변이다"라고 읽을 수 있다. "무작위 격자"는 "무작위 네트워크 또는 격자"를 의미한다. 현재로서는 그것은 멀리 가지 않지만, 단지 대안적이고 근본적으로 다른 무언가를 인용하기 위한 것이었다. 왜 수천 명의 연구자들이 이 길에 뛰어들지 않았는가? 왜냐하면 이 접근법이 초끈보다 덜 "비옥"할 수 있기 때문이다. 잘 읽었다: 84년에서 86년 사이에 전 세계에서 그 주제에 관해 천 편이 넘는 논문이 발표되었다. 그것은 단순히 이 물체들을 "진동"시키는 아주 많은 방법, 칼라비-야우 형태를 꼬이게 하는 아주 많은 방법이 존재하며, 각각의 꼬임이 훌륭한 박사 학위 논문 주제이자 훌륭한 출판 소재를 구성한다는 것을 의미한다. 무작위 네트워크를 뜨개질하는 것은 아마 훨씬 더 어려울 것이다. 게다가 과학에서 공급자이면서 동시에 고객인 사람들은 즉시 학술지를 만들어야 할 것이다:

예를 들어

양자 격자 저널

...초끈 세계는 빠르게 강력하게 조직되었다. 그것은 학술지, 심사위원, 전문가 시스템을 가지고 있다. 그것은 또한 구루, 위튼을 가지고 있다. 그런 인물의 승인을 받는 것은 이 폐쇄된 세계에서 정신분석가에게 라캉의 인용을 받는 것과 같은 축성과도 같다.

...우리는 이미 수리오가 이론물리학에 대해 내린 정의를 알고 있었다:

...브라이언 그린의 책 출간 후 그의 반응:

• 오늘날 이론물리학은 거대한 정신병원이 되었고, 아아, 미친 자들이 권력을 잡았다....

...나는 현대 이론물리학의 이 극도로 당혹스러운 진화의 이미지를 주려 한다. 당신이 전장을 꽤 높이 날아간다고 상상하라. 아래에서는 "백"과 "흑"이 대치하고 있다. 이 수십만의 "백"과 "흑"은 꽤 높은 곳에서 보면 연속적인 직물을 구성하는 것처럼 보인다. "흑"이 더 낮은 밀도를 보이는 곳은 "회색"으로 나타난다. 등등...

...고도를 낮추면, 당신은 갑자기 연속적으로 보였던 것이 그렇지 않다는 것을 깨닫는다. 사실 아래에서 벌어지는 것은 일종의 게임이다. "대상" 또는 대상들의 집합처럼 보이는 것은 실제로 움직이지 않는다. 체스에서처럼, 이 우주는 이산적인 칸으로 이루어져 있다. 현재 자체도 유한한 두께, 즉 수의 지속 시간을 가진다.

...체스 선수에게 물어보라, 왕이 d1에서 d2로 이동하는 사이에 무슨 일이 일어나는지. 이 "양자 이하 여행" 동안 그에게 무슨 일이 일어나는가? 그는 당신을 동그란 눈으로 쳐다볼 것이다. 두 수 사이에, 체스판에서, 물론, 또는 말이 어떤 재료로 만들어졌는지, 정확한 모양이 어떤지 물어봐도 같은 태도일 것이다.

...이 체스판 칸들을 진동시키는 것도 고려할 수 있으며, 그 특징적 차원은 물론 플랑크 길이일 것이다. 그 과정에서 "2-브레인"으로서 그것들을 진동시키는 방법이 절대적으로 환상적인 수만큼 존재한다는 것을 발견할 것이다. 여기에 몇 가지 추가 차원을 붙이면 게임은 더욱 풍부해질 것이다. 그때는 n차원 초입방체를 진동시켜야 하며, 그것들은 아마 트론헤임-발누코프 또는 말콤-베레니치코비치 초곡면 형태로 구조화되어야 할 것이다. 이 초입방체들이 경련, 매우 복잡한 내부 재배열의 대상이 될 수 있다고 상상하기까지는 한 걸음이다. 섀독이 말했듯이 "복잡하게 할 수 있는데 왜 단순하게 하는가".

...물론 이 접근법의 충분한 이유, 궁극적 목표는 "수"를 인접한 칸들 사이의 진동 상호작용의 결과로 기술하는 것일 것이다. 이렇게 해서 이 수만 가지의 진동하는 칸들을 상호작용시키는 서로 다른 방식들 중에서 언젠가 예를 들어 체커나 체스를 되찾을 수 있기를 희망하는 것이다. 그러나 한 가지는 확실하다. 그렇게 함으로써 당신은 다음을 구축한 것이다:

TOEG

...영어로 "Theory of Every Game", 모든 게임의 이론.

...당신의 이론보다 잠재적으로 더 포괄적인 이론은 결코 고안된 적이 없을 것이다. 왜냐하면 그것은 선험적으로 모든 것을 포함할 것이기 때문이다. 그것은 절대적인 악기, 10차원 개퍼폰, 궁극의 하프일 것이다.

...시도해 볼 만하다....

초끈에 관한, 브라이언 그린이 진행한 ARTE 방송 다음 날

대사기극의 시대

2005년 3월 10일

나는 끈 이론과 초끈 이론의 위대한 선구자인 베네치아노의 임명에 관한 한 특집을 할애했으며, 그 문서에 (수리오의 말을 빌리자면) "비물리학의 50년"이라는 제목을 붙였다. 그것은 이미 내가 재앙적이라고 여기는 소식이다. 어제, 두 동료와 함께 우리는 1905년 알베르트 아인슈타인의 특수상대성이론 발명 100주년에 관해 Arte 채널이 제안한 방송 중 하나를 보기 위해 의자에 몸을 붙이고 있었다. 제목은 "아인슈타인이 보지 못한 것, 또는 이해하지 못한 것..." 같은 것이었던 것 같다.

그리고 우리는 작은 화면에서 무엇을 보았는가? 작은 브라이언 그린.

브라이언 그린, 초끈으로 목을 매달 가치도 없는 남자

나는 의자에 몸을 붙이고 있어야 했다.

****"브라이언 그린의 과학적 작업"에 대해 더 알고 싶다면 이 페이지를 처음부터 다시 올라가면 될 것이다.

이 방송을 보았다면, 당신에게 제시된 것을 다시 생각해 보라: 헛소리, 완전한 사기. 충격적이었다. 사실 젊은 그린은 20~30년 전 칼 세이건이 그의 시리즈 "코스모스"(TV 방송 시리즈, 곧바로 국제적 베스트셀러가 된 책, 강연 등)로 만들어낸 것과 동등한 것을 시도하고 있다. 특수상대성이론 발견 100주년을 맞아 "물리학자들의 정예"를 찾아간 것이다. 무슨 진열인가. 그들은 모두 있다: 미하엘 더프, 레너드 서스킨드, 위튼, 호로비츠, 슈바르츠, 앨런 구스(그는 점잖게 "나는 무를 좋아하지 않는다"고 선언한다).

그린이 내내 자신을 돋보이게 하며 심지어 카메라 앞에서 다섯 명으로 분신하기까지 하는 이 방송을 본 시청자들이 이 모든 담론이 공허하고, 완전히 공허하다는 것을 깨달을 수 있었을까. 모든 제안은 조건법이다.

우리 고모가 가졌다면, 내 삼촌일 텐데!

나는 몇 문장을 적어 두었다:

- 아인슈타인이 항상 옳았던 것은 아니다, 라고 평생 아무것도 발견한 적 없고 아무것도 남기지 않을 이 작은 건방진 그린이 말한다.

- 끈은 "혼돈을 진정시킨다"

- 끈은 "공간을 깁는다"

- 입자는 작은 끈이다. 끈은 자연의 모든 입자를 생성한다 (반면 오늘날까지 끈에 의한 입자 기술은 없다. 그것은 단지 ... 꿈, 완전히 실체가 없는 관념일 뿐이다)

여러분, 이 과학자들은 당신의 세금으로 당신을 그냥 놀리고 있다, 아무런 제재도 없이, ... 무려 30년 동안. 그들의 발언의 공허함은 이론물리학이 30년 동안 빠져드는 위기를 드러낸다. 그리고 작은 그린은 조건법으로 계속 열변을 토한다:

- 만약 "끈의 리듬을 장악"할 수 있다면, 그때 모든 것을 설명할 수 있을 것이고 이 이론은 그 약속, 즉 "만물 이론"이라는 약속을 지킬 수 있을지도 모른다.

Quousque tandem abutere, Catilina, patientia nostra?

(사전의 노란 페이지)

언제까지, 어디까지 계속 우리의 인내를 남용할 것인가, 카틸리나?

나는 도전장을 내민다, 아마 결코 받아들여지지 않을 도전장. 할 말이 조금 있다고 생각하는 나로서는 프랑스 콜레주에서 베네치아노 앞에서, 또는 고등연구소에서 티보 다무르 앞에서(후자는 자기 나름대로 내 접근을 막았다) 그것을 할 수 있기를 바란다. 그 두 사람에게 도전장을 내민다, 그들의 말은 모두 바람에 불과한 그 두 사람에게. 우리의 박학한 아카데미 회원이 자신의 빅뱅 이전 이론에 관해 한 발언을 보라, 그에 따르면 그 이론은 "완전히 성숙하지 않았다".

그럼요....

균형을 맞추려면 샤르파크도 초대해야 할 것이다. 기초물리학은 너무나 막다른 골목에 있어서 결국 측정 기기 설계자들에게 노벨상을 주기에 이르렀다. 내 친구 자크 방브니스트를 조각내고 명예를 훼손하는 데 주저하지 않은 남자. 그러나 왜 나 같은 물리학자에게 덤비지 않겠는가? 나는 즉시, "동료들" 또는 언론인들 앞에서, 그가 원한다면, 폐쇄된 경기장에서의 대결을 받아들이겠다. 그가 미디어에서 그렇게 말하기를 좋아하고 검열관 노릇을 하니까.

- 이리 와 봐, 이 녀석아, 네 분야에 속한 상대에게 덤벼 봐, 그렇게 큰 입을 가진 네가!

코스믹 부대원들이 거리를 장악하고 있는 반면, 실제로 무언가를 발견한 연구자들은 ... 파문당하고, 배척당하고, 미디어에서 금지된다. 충격적이고, 한심하다. 나는 화가 났고 그것을 말한다.

나는 이 악몽 같은 방송으로 돌아간다. 모든 "챔피언"이 차례로 등장한다. 이 서커스의 사회자를 연기하는 그린이, 왜냐하면 그것은 한심한 서커스에 불과하니까, 우리에게 1984년 이전에는 다섯 가지 끈 이론이 있었지만 그해에 이 집단의 선봉인 에드 위튼이 진정한 "천둥소리"를 울렸다고 가르쳐 준다. 그는 순수 수학의 어떤 파급 효과로 필즈 메달(수학상)을 받았지만 "초끈에 관한 그의 작업으로" 받은 것은 아니다. 위튼은 이 혼란스러운 무리의 정당화이자 "명예", 유일한 "귀족 증서"다. 생각해 보라, 그는 상을 받았다, 노벨상에 해당하는 상을, 그러나 수학에서! .....

이 "혁명"을 언급하며 그린은 말한다:

- 모두에게 충격이었다, 그러나 우리는 그것과 함께 사는 법을 배웠다.

듣는 것만 못한 말이다. 그러나 시청자인 당신은 이 녀석이 당신 눈앞에서 그저 멍청한 소리를 계속 늘어놓고 있을 뿐이라는 것을 이해했는가?!?

그의 책에서 그린은 "위튼이 아인슈타인 이래 가장 위대한 물리학자로 여겨진다"고 쓰고, 그가 어쩌면 "모든 시대를 통틀어 가장 위대한 물리학자"일 수 있다고 쓴다. 얼마나 바보 같은 거창함인가! 위튼은 .... 물리 없는 물리학자, 가변 기하학적 사고의 챔피언, 발표 효과, 완벽하게 공허하고 근거 없는 "천둥소리"의 전문가(예: "우주 끈", 그의 또 다른 발명품), 학문 없는 전문가, 경기 없는 챔피언. Arte에서 방영된 영화에서 그는 심지어 M 이론이 "M은 똥(merde)의 M"일 수 있다고 말하는 호사까지 부린다. 어리둥절하다.

그런데, 위대한 신들이여, 물리학자란 무엇인가? 현상을 설명하고, 해석과 모델을 제공하고, 무언가를 예측하고 다른 것을 설명할 수 있는 사람이 아닌가(내 쌍둥이 이론이 페이지마다 하는 일이다. 그러나 내 책 "우리는 우주의 절반을 잃었다, 1997"는 과학 미디어와 그냥 미디어에서 메아리를 얻지 못해 서점에서 서둘러 사라졌다). 그런데 위튼은 무엇을 했는가? 그런 종류의 것은 아무것도. 끈 이론은 현실에 완전히 등을 돌린다. 그것은 ... 아무것도를 통해 실재와 접촉하지 않는다. 그렇다, 잘 읽었다. 대사기극의 시대다. 그러나 1984년 위튼은 이 다섯 이론이 ... 하나로 환원될 수 있음을 보여줌으로써 센세이션을 일으켰다고 그린은 말한다. 그리고 그린은 덧붙인다 "위튼은 이론을 부스트했다".

그들은 떠든다, 떠든다, 그것이 그들이 할 줄 아는 전부다...

무엇을 기술하는 이론? 잠깐만, 나비야. 아직 거기까지 이르지 않았다. 다섯 이론에서 하나로 가는 것은 이미 "큰 진보"다. 여기서 위튼이 "M 이론"이라 명명한 이 통일 이론이 무엇에 쓸 수 있는지 묻기까지는 아마 시간이 좀 걸릴 것이다. 그린이 나중에 말하듯이:

- 이 이론이 실제로 유효한지 알려면 아마 한 세기, 백만 년이 걸릴 것이다. 그러나 이 모든 것이 굳건히 서 있다는 증거가 없다는 사실에도 불구하고, 과학자인 우리는 이 이론이 진실이라고 믿는다.

그린은 영화에 그로테스크한 장면을 흩뿌린다. 그는 긴 시간을 들여 매우 박식해 보이려 애쓰며, 경악했을 평범한 미국인에게 도넛(고리 모양의, 고전적인 미국식 도넛)과 컵이 같다고(같은 위상을 가진다) 설명한다. 합성 이미지. 도넛이 컵으로 변하고 그 반대도 된다. 군중이 환호한다. 무슨 경이인가, 이해한다! 그러나 그것이 무엇을 보여주는가? 아무것도. 그린은 클럽의 또 다른 회원인 킵 손이 아끼는 "웜홀" 문제를 언급한다.

이 웜홀은 그린에 의해 "우주적 지름길"로 불리지만, 그는 서둘러 점잖게, 마치 세상을 안심시키려는 듯이 덧붙인다:

- 공간을 찢을 수는 없다.

우주가 접히는(사실 맨해튼 시) 합성 이미지, 그다음 신기루처럼 흔들리는 웜홀. 가상 속에서 진화하는 과학.

폭발할 만하다. 이 "웜홀" 이론도 이론이 아니다. 세 문장으로, 세미나에서, "전문가들로 가득한 청중" 앞에서 나는 이 또 하나의 사기의 저자를 조롱할 수 있을 것이다. 그 구조는 수학적, 기하학적 차원에서 존재하지 않는다. 그것은 단지 단어, 또 하나의 단어일 뿐이다. 물리학과 천체물리학은 수십 년 동안 단어만 생산해 왔다. 웜홀, 블랙홀, 자기 단극자, 퀸테센스, 암흑 에너지, 브레인 등등 등등...

고(故) 장 에드만의 문장이 떠오른다. 그는 수십 년 동안 우주론의 선두 주자였고, 별들에게로 떠날 때까지 그랬다.

- 블랙홀을 말할 때는 상식을 옷장에 맡겨야 한다.

또 한 명의 아무것도 발견하지 못하고 떠나면서 아무것도 남기지 않은 사람. 호킹도 마찬가지일 것이다, 그의 유명한 정리 "블랙홀은 머리카락이 없다"를 제외하면: 블랙홀은 "매끄럽다".

천체물리학자가 단어가 아닌 다른 것을 내놓으면, 사람들은 못 들은 척한다. 나는 2001년 마르세유 천체물리학 및 우주론 학술대회(학술대회의 총제목: "물질은 어디에 있는가?")에서, 내가 1992년에 얻은, 우주의 거대 구조 VLS(Very Large Structure)와 극적으로 맞아떨어지는 계산 결과를 내놓은 후의 무겁고 긴 침묵의 순간들을 기억한다.

겁쟁이들, 겁쟁이들, 수천의 사기의 공범들, 한심한 자들, 사기꾼들!

이 줄들을 읽으며 독자는 아마 이렇게 말할 것이다:

- 그런데 그는 어떻게 그런 발언을 할 수 있는가? 어떻게 그렇게까지 나댈 수 있는가? 저자는 자신을 누구라고 생각하는가?

나는 자신의 작업에 그림자가 없고, 단어가 잘 정의되어 있고, 이론이 관측으로 뒷받침되고 확인되었으며, 모든 사자굴에 뛰어들 준비가 되어 있고, 가장 박학한 자들의 화살에 자신을 노출시킬 준비가 되어 있고, 공개적 불명예와 조롱을 감수할 준비가 되어 있는 과학자라고 생각한다. 나는 연구자다, 여전히 활동 중이며(내 마지막 작업 참조), 35년 경력 동안 다룬 모든 분야(MHD, 기하학, 천체물리학, 우주론, 수리물리학)에서 세미나에서 결코 무릎을 꿇은 적이 없다. 그러나 반대편에는 얼마나 많은 비겁함이 있는가! 기억한다, 28년 전이었다. 마르세유 이론물리학 센터의 수학자 파트리크 이글레시아스가 그의 연구소 세미나에서 내가 발표하도록 제안했다. 그러나 그의 동료들은 이것이 "그들의 연구소의 명예를 실추시킬"까 봐 두려워했다.

• 무엇이냐, 이글레시아스가 내뱉었다(그는 1986년 내 책 중 하나에서 이것을 증언했다), 그렇게 그 유형의 이론들에 침을 뱉으면서, 그를 초대하고 공개적으로 그를 꺾어라, 그의 발언을 때려부숴라, 한 번에 끝내자!

그러나 그것은 이루어지지 않았다. 왜냐하면 얼굴을 맞대고 누군가 나를 공격하면, 정리와 관측 또는 실험 데이터와의 일치로 다른 사람들을 꺾는 것은 나이기 때문이다. 나는 결코 먼저 공격하지 않지만, 누군가 감행하면 그것은 과학적 클린트 이스트우드 같다. 내 육연발 권총 손잡이에는 적지 않은 홈이 있다. 마지막 것은 2003년 10월이었다. 마르세유의 자기 연구소에서 내가 한 세미나에서 나를 웃음거리로 여겼던 한 멍청한 수학자. 바보 같지만 그렇다. 많은 이들이 나를 단순한 만화 작가나 샹송 작곡가, "SF" 작가와 혼동했다. 내가 할 수 있었던 세미나들, 그것들이 적대적이고 신중한 침묵으로 끝난 것도 셀 수 없다. 파리 천체물리학 연구소에서처럼, 그곳이 오몽이라는 사람에 의해 운영될 때였다.

오몽, 파리 천체물리학 연구소 소장이었다

어떤 토론도, 겨루기도, 대면도 없었다. 내 발표 후 그들은 모두 서둘러 도망쳤고, 모두 서둘러 방을 떠났다. 그 세미나가 가능했던 것은 수리오가 개인적으로 오몽에게 "프티에게 새로운 아이디어가 있으니 들어 보라"고 편지를 썼기 때문일 뿐이다. 그러나 반응은 오히려 이런 쪽이었다:

- 내가 보지 못할 이 과학을 감춰 다오.

오몽은 또 한 명의 타르튀프, 또 하나의 타르튀프다. 1967년 안드레이 사하로프가 내놓은 이 우주 쌍둥이 개념, 즉 패러다임의 변화가 왜 그들을 그렇게까지 겁먹게 하는가? 왜냐하면 "우주적 지름길"이 이번에는 길모퉁이에 있을 것이고, 그것이 아무도 듣고 싶어 하지 않는 여행, 침입을 가능하게 할 것이기 때문이다. 레브스가 선두에 있는데, 그는 모래 요정처럼 4반세기 동안 그의 "별의 먼지"로 우리를 잠재워 왔다.

한 기억이 떠오른다. 25년 전 나는 파리에서 레브스를 발견한다, 생제르맹 대로를 라탱 구역 쪽으로 걸어 올라가고 있었다. 내가 그를 부르고, 대로를 건넌다. 그는 너무 감동한 나머지 이 대화 끝에 ... 반대 방향으로 다시 떠난다! 그러나 그 시절 센 강변 길의 메달 캐비닛은 이미 그의 얼굴로 메달을 찍어 두었다(베네치아노를 위해 또 하나를 준비하고 있을 거라고 상상한다).

질투, 원한? 아니다, 국가 재정의 낭비, 폐쇄, 사고의 몰수, 도처에 편재하는 지적 사기에 대한 분노다. 나는 세미나를 하러 온, 발언이 다소 가볍다고 여겨진 몇몇 연구자들을 열받게 한 적이, 한 번 이상 있었다. 그중 한 명이 생각난다. 그는 내가 속한 CNRS 부서의 틀 안에서 나에 관해 신랄한 보고서를 쓴 사람이고, 내 연구소에 와서 설쳐댔다.

그의 강연이 끝난 후 나는 그에게 내가 직접 "그의 영역에서" 발표하러 오겠다고 다시 제안했다. 동료들은 아직도 기억한다: 이 용감한 이는 곧바로 투명 필름을 챙겨 도망쳤다. 참석한 한 천문학자는 심지어 경악하여 일어나 말했다:

- 봤어! 너의 제안에 답하지 않을 뿐만 아니라 도망친다.

과학의 왕국에는 뭔가 썩은 것이 있다

블랑샤르, 우주론 사업가(그가 이 발언을 한 이래 일반적 틀은 실제로 붕괴했다)

또 다른 장면에서 그린은 우리를 빵집으로 데려간다. 새로운 광대극.

- 이 다중 우주 구조를 물리학자들은 "벌크"(덩어리, 꾸러미, 전체)라고 부른다. 또 하나의 단어, 또 하나 더, 그리고 또 다른 이미지들: 그린이 빵 조각을 자르고, 그다음 설탕이나 잼을 바른다.

- 이해하시겠지만, 중력자는 설탕과 같다. 그것들은 브레인에 달라붙지 않는다.

그러나 아무도 중력자가 무엇인지 모르고, 이론적 모델을 제공한 적도 없다. 우리는 중력을 양자화할 줄 모른다, 그렇다고 해서 아주 잘 알려진 학술지 "고전 및 양자 중력"이 존재하고 논문 수락에서 매우 "까다롭고 선별적"인 것을 막지는 못한다(사실 클럽 회원이면 된다, 그게 전부다).

그린은 빵 조각 위에 은하들을 새기게 한다.

- 우리는 "브레인" 위에 살 수 있을지도 모른다.

언제나 조건법.

- 만약 중력자가 도망치기 전에 그것을 붙잡을 수 있다면, 우리는 게임에서 이긴 것이다!

라케다이몬 사람들이 말하듯이 "만약". 과학이라고 자처하는 이 세계에서 사람들은 사고의 저류의 이 대표자가 조건법으로 한 선언의 미끼 거울을 따라가고, 그것을 전파한다, 반면 잘 작동하고, 결함이 없고, 그림자가 없는 것에서는 외면한다, 마치 눈에 똥이 끼고 귀에 밀이 들어간 것처럼. 그것은 작동 중인 인식론적 흐림이다.

그린의 다른 문장들이 기억에 떠오른다. 어느 순간 그는 빅뱅을 언급하며 말한다:

- 두 브레인이 서로를 향해 표류하기 시작했다....

"브레인의 표류"를 보여주는 합성 이미지. 이게 대체 무슨 헛소리인가?!?

100% 가상의 사고, 딸기 덩굴 가지로 지은 담론.

분명히 하자. 30년 동안 여러 나라의 납세자들은 연구자들, 이론물리학자들에게 돈을 지불해 왔다, 그들은 ... 아무것도 발견하지 못하지만, 떠들고, 산더미 같은 논문을 발표한다(하루에 하나! 수천 편이 발표되었다!) 앞뒤가 맞지 않게. 그들은 수많은 학술대회에서 만나고, 논문을 지도하고, 또는 아무도 감히 "임금님은 벗었다"고 말하지 않는 심사위원회 앞에서 논문을 옹호한다.

어떻게 여기까지 올 수 있었는가?

정지 질량 m인 입자를 생각하라. 그것은 에너지 mc2를 나타내며, c는 빛의 속도다. 양성자의 질량은

mp = 1,67 10-27 킬로

그것은 1,5 10-10 줄에 해당하는 에너지를 나타낸다. 그러나 "고에너지" 물리학자들은 이것을 다른 단위, 전자볼트를 사용해 표현하는 관습이 있다. e를 단위 전하, 전자(또는 양성자)의 전하라고 하자:

e = 1,6 10-19 쿨롱

에너지를 줄로 측정한 것에서 V를 "전자볼트"로 측정한 것으로 넘어가는 것은 다음과 같이 쓴다

mc2 = eV

이것을 양성자에 적용하라. 그러면 약 1.000.000.000 "전자볼트", 10억 전자볼트, 즉 1GeV의 에너지를 얻는다.

kEv는 천, Mev는 백만, Gev는 10억. 간단하다.

입자물리학의 역사는 "입자가속기"에서 다루어지는 에너지의 상승 속에 새겨져 있다. 그것들을 어떻게 가속하는지 아는가?

입자가속기는 당신의 ... 소장과 비슷하다. 당신은 연동운동 근육의 수축으로 "식괴"를 이동시킨다는 것을 안다.

연동운동 근육의 수축에 의한 소장 내 식괴의 이동

입자가속기는 초전도 코일로 둘러싸인 거대한 원환체다. 자기장은 코일 근처에서 더 강하며, 입자를 이 원환체의 심재에 가까운 영역에 "가둔다". 만약 "자연이 진공을 혐오한다"면, 하전 입자는 "자기장을 혐오한다", 그것들은 자기장을 피한다. 이것은 실험적이며 완벽하게 잘 이해되고, 이론적·실험적으로 숙달되어 있다. 플라스마 물리학은 하전 입자가 자기장이 가장 약한 공간 영역으로 향하는 경향이 있음을 가르쳐 준다. 우리는 이것을 가속에 이용할 것이다.

그러므로 우리의 입자가속기를 따라 당신이 솔레노이드 중 하나에 더 강한 전류를 통과시킨다고 상상하라. "자기력선"은 그 영역에서 더 촘촘해질 것이고, 하전 입자는 그곳에서 멀리 밀려나는 경향이 있을 것이다.

이제 당신이 이 자기장의 강화를 전파한다고 상상하라. 그것은 소장에서 식괴의 추진 이미지와 정확히 일치할 것이다.

가속기에서 자기장의 핀치에 의한 하전 입자의 견인

입자는 앞으로 밀려나고, 가속된다. 적은 사람들이 아는 것은 입자가속기가 기능을 다하고, 이렇게 추진하는 하전 입자에 최대 속도를 부여하는 데 필요한 시간이다. 이 시간은 ... 시간 단위로 계산된다. 입자를 가속하고 그 속도가 힘겹게 빛의 속도에 접근하게 하되 결코 도달하지 못하게 하려면 노를 저어야 한다.

또한 두 대의 가속기를 나란히 배치하여 갑자기 서로 "연결"함으로써 상대론적 속도로 가속된 두 입자 흐름이 서로를 향해 오게 할 수도 있다.

충돌기

이렇게 해서 충돌기라 불리는 것을 얻는다. 무엇을 가속하는가? 본질적으로 양성자, 즉 수소 핵이다.

연구자들이 핵을 깨서 충분히 가지고 놀았다고 판단했을 때, 그들은 "양성자를 분해"하려 했다. 그리고 그러기 위해서는 두 양성자를 잡아 가능한 한 격렬하게 서로 부딪히게 하는 것보다 나은 것이 없다. 어떤 에너지로? 그들의 에너지-질량 등가보다 큰 에너지로. 따라서 GeV, 기가 전자볼트 이상의 에너지를 부여하며 양성자를 실어 나르는 충돌기가 필요하다.

겔만이라는 사람이 양성자가 쿼크(정확히는 세 개)로 구성될 수 있다고 상상했다. 그러나 거기서 엄청난 놀라움이 물리학자들을 기다리고 있었다. 쿼크는 ... 분리되기를 거부했다. 모든 것이 마치 그것들을 묶는 힘이 거리에 따라 감소하는 대신 증가하는 것처럼 진행되었다.

양성자에 전달할 수 있는 에너지에 한계가 있는가? 선험적으로는 없다.

비상대론에서는 운동 에너지를 말한다

운동 에너지(비상대론)

그러나 상대론에서는 에너지가 다르게 쓰인다

상대성 이론에서의 에너지 표현

수재는 v가 c에 비해 작을 때 "급수 전개"를 하면 비상대론 공식을 쉽게 되찾는다는 것을 깨닫고 두 식의 연관성을 즉시 알아차릴 것이다.

상대론에서 비상대론으로의 이행

어쨌든, 어떤 입자의 속도도 엄격히 c로 제한되지만, 그것에 어떤 에너지든 부여할 수 있다. v가 c로 향하면 이 에너지는 심지어 ... 무한대로 향한다. 그러나 나는 그린처럼 잘난 척하며, 물리학 1학년생이라면 누구나 아는 과학의 잡화상 논거로 서민을 놀라게 하지는 않겠다.

사람들이 "양성자를 부수려" 했을 때 그들은 일정한 에너지를 공급한 다음, 그 구성 요소인 쿼크를 자유 상태로 관찰할 수 있게 되기를 기대했다. 그러나 실제로는 사정이 달랐다. 예를 들어 양성자에 그 질량에 해당하는 것보다 열 배 높은 에너지를 주면, 충돌은 매우 기이한 결과를 낳았다. 모든 것이 마치 이 양성자가 짧은 순간 부서지고 그 파편이 곧바로 다른 입자, 어쩌면 더 큰 질량의, 대개 불안정한 입자들을 재구성하는 것처럼 진행되었다. 그때 사람들은 쿼크를 끈 조각의 양 끝에 비유했다. 단순화하자면(이는 틀렸다) 양성자가 끈 조각의 양 끝에 비유할 수 있는 두 쿼크 q1과 q2로 구성된다고 가정하자. 쿼크를 분리하려는 것은 두 끝을 떼어내기 위해 끈을 당기는 것과 같다. 그러면 무슨 일이 일어나는가? 끈 조각이 끊어지고, 하나의 입자 대신 두 개, 각각 두 끝을 가진 두 개의 끈 조각을 갖게 된다.

새로운 입자의 출현을 동반한 에너지(장력)의 변환(끈 모델)

양성자의 분해는 불가능한 것으로 드러났다. 그러나 모델은 "모든 것이 실제로 양성자가 쿼크로 구성된 것처럼 진행되었다"는 의미에서 확인되었다. 이른바 소립자 물리학은 그때 기이한 게임과 닮아가기 시작했다. 강철 구슬을 망치로 때리며 점점 더 많은 에너지를 주는 대장장이를 상상하라. 망치는 이 에너지를 나타내며 그것이 물질화된다. 대장장이는 구슬을 부수려 하지만, 성공하는 대신 주입된 에너지가 물질 형태로 전환된 것, 즉 새로운 입자 형태로 "응축"된 것, 게다가 매우 불안정한 새로운 구슬들의 "다발"을 얻는다.

고에너지 물리학은 "표준 모형"이라 불리는 것에 도달했다. 이 모델에서 비롯된 수많은 실험이 준비되었고, 시간이 흐르면서 그것들은 모두 수행되었다, 기존 기계로 할 수 있는 모든 것이. 그때 새로운 막다른 골목에 이르렀다. 더 나아가려면 모델을 다시 정교화하고, 새로운 구조와 그 너머의 새로운 입자를 고려해야 했다. 초대칭성이라 불리는 경로에서 입자는 더 무거운 일종의 쌍둥이와 연관된다. 중성자는 이렇게 "뉴트랄리노"와, 광자는 "포토티노"와 연관된다. 등등. 그러나 이 "초입자"의 질량이 더 크므로, 실험에서 진전하려면 훨씬 더 큰 에너지를 다루어야 할 것이다. "힉스 보손"을 나타나게 하려면 물리학자들은 TeV, 테라 전자볼트, 즉 천 GeV 또는 백만 MeV 또는

1.000.000.000.000 전자볼트

에 도달하는 충돌기를 다루어야 한다고 추정한다.

에너지가 높을수록 기계는 더 크고 비싸다. 그때 우리는 플루토물리학, "비싼 물리학"의 영역에 들어선다(그리스어로 플루토스는 비싼을 뜻한다). 그것은 비쌀 뿐만 아니라, 정말로, 확실히 파산적이다. 그린이 "코치"한 영화는 경쟁하는 두 괴물 실험실을 보여준다: 미국 페르미 연구소, 그리고 제네바 CERN에서 건설 중인 실험실로, 2007년에 완공되어 미국 경쟁 기계보다 7배 강력할 것이다.

그것이 무엇을 의미하는가? 30년 동안 이론물리학자들이 스스로에게 맡겨졌고, 실험적 지침을 박탈당했다는 것이다. 물리학에서 실험이 안내자, 지지대로서 더 이상 없다면, 무엇이든 할 수 있다, 그리고 베네치아노가 한 이 "환상적 발견"과 함께 그들은 자폐적이라고 부를 수 있는 작업에 뛰어들었다.

왜 그들은 그런 길을 따랐는가? 답은 간단하다: 그들이 다른 어떤 것도 구상하지 못했기 때문이다, 그냥. 끈 외에는 아무도 제안할 아이디어가 없었다. 게다가 끈 이론은 "경이롭게 복잡했다". 덧붙여, 초끈을 다루는 실험을 하려면 무엇이 필요하겠는가? 쉽게 계산된다. 이 물체들은 스웨터의 코와 같다, 왜냐하면 그것들은 선험적으로 모든 것, 즉 내용물과 담는 것을 구성하기 때문이다, 평평하거나 요철과 꼬임으로 가득한 표면을 지닌 그 정교한 스웨터들처럼. 이 구조들을 건드리려면 "코 하나를 터뜨릴" 수 있어야 할 것이다. 그러나 이 직물은 유명한 영화 "하얀 정장의 사나이"에서 알렉 기네스의 것과 같다. 코들은 극도로 단단하고 촘촘하다. 특징적 차원: 플랑크 길이:

Lp = 10-33cm

양자 접근법에 익숙한 실험 물리학자는 즉시 이것을 파장 람다와 동일시한다. 모자에서 플랑크 상수를 꺼내면:

h = 6,67 10-34

그는 즉시 특징적 에너지를 도출하고, 그것을 전자볼트로 환산한다:

결과: 1025TeV

현재 건설 중인 가장 강력한 가속기 에너지의 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000배!

실험자는 어깨를 으쓱하고 떠난다. 그러나 이 "초이론"의 또 다른 신봉자인 미쇼 카쿠는 당신에게 그것이 "시대를 너무 앞선 물리학"이라고 말할 것이다. 그것은 어쩌면 ... 수백만 년 앞서 있을지도 모른다.

나는 이 망상의 이미지를 주려 한다. ... 음악을 이해하려는 사람들을 상상하라. 입자를 특정 소리, 특정 음색을 내는 악기에 비유하자. 소리, 음색은 입자, 그 질량, 그 전하를 나타낸다. 세부 사항: 우리는 왜 그것들이 다른 질량이 아니라 그 질량을 가졌는지 모른다. 그냥 ... 그렇다. 음악, 화음은 모든 현상과 자연 법칙의 유비적 이미지를 구성한다.

누군가 갑자기 하나의 소리, 즉 주기적 진동 현상이 서로 위상이 다른 기본 사인 진동들의 중첩으로 간주될 수 있음을 발견한다(프랑스 수학자 푸리에가 발명한 "스펙트럼 분해"). 그것을 발견한 사람은 "가능한 모든 소리"를, 심지어 ... "가능한 모든 음악"을 창조할 수 있는 이론을 발견했다고 선언한다. 그러나 누군가 그에게 "어떤 소리, 어떤 음악을 만들 것을 제안하는가?"라고 말하면 그는 무엇이라 답할지 모른다. 그는 어떤 소리를 고려해야 할지 모르고, 제안할 화성학이나 리듬론 개념도 없다. 그의 음악적 상상력은 심지어 완벽하게 제로임이 드러난다. 그는 단지 그의 이론이 작동할 때 "가능한 모든 음악"을 생성할 수 있을 것이라고 주장할 뿐이다.

그것은 내가 열 살 때 카르노 고등학교에서 만난 미술 선생님이 떠오르게 한다. 그는 종이 위에 일종의 연필 문지름을 놓고 그림을 그리라고 권하며 덧붙였다:

- 이렇게 하면 좋은 선이 거기 있다고 확신할 수 있지.

그림을 그리고 칠하던 어머니는 반대 의견이었고, 오히려 한 번에 하나의 선만 그어 그림을 그리려 하라고 권했다(나를 아는 사람들은 내가 보통 지우개 없이 그린다는 것을 안다). 따라서 나의 미술 선생님과 나는 반대 의견이었고, 나는 그에게 빠르게 살아 있는 악몽이 되었다, 그의 후임자들에게도 마찬가지였다. 왜냐하면 내가 그를 꽤 닮게 초상화를 그리기 시작했는데, 그는 그렇게 하지 못했기 때문이다. 사실 그는 서툴게 그렸다.

초끈 이론은 교향곡이 아니라, 열린 또는 닫힌 진동하는 끈들의 불협화음이다. 이 이론의 신봉자들은 모든 것이 끈의 특정 진동 모드로 환원될 수 있고 환원되어야 한다고 생각한다. 30년 동안 아무것도 거기서 나오지 않았으므로 그들은 더 많은 차원을 포함하는 공간에서 이 끈들을 진동시키는 것을 상상했다. 정확히 열 개. 그때 모든 것이 원하는 대로 복잡해졌다. 이 단계에서 소리를 생성하는 다섯 가지 방법이 있었다. 1984년 위튼은 추가 차원 하나를 더하여 총 열한 개로 늘리고, 이 다섯 가지 방법이 하나로 환원될 수 있음을 보여주었고, 그것을 "M 이론"이라 불렀다. 즉 다섯 개의 불협화음 대신 하나만 있게 된 것이다. 이 또 하나의 발표 효과 후 강당에 웅성거림이 있었다. 그러나 그렇다고 더 나아간 것은 아니었다.

초끈 이론이 개념적 공허에 더 깊이 빠질수록, 조롱을 피하기 위해 더욱 산과 기적을 약속하며 우리를 속이려 한다. 그렇게 해서 십여 년 전 TOE(Theory of everything 또는 만물 이론) 개념이 등장했다. 솔직히 이 사람들은 대담하고, 게다가 아무도 "하지만 이건 헛소리이고 헛소리일 뿐이야!"라고 외치기를 감히 하지 않는다. 모두가 앉아 있는 유일한 가지를 톱질하는 것이 아니다. 이론물리학과 우주론, 천체물리학에서 현재 지배하는 것은 단체 정신이다.

- 무슨 일이 있어도, 뭉치자.

- 할 말이 없다고 해서 입을 다물어야 하는 것은 아니다. 사람들이 새로운 것을 원하면 단어를 발명하면 된다.

레브스가 말하듯이:

- 나는 할 말이 없으면, 그렇다고 말한다.

소리 생성의 이미지는 그렇게 나쁘지 않다. 플루트를 들어 보라. 특정 음을 내려면 어떻게 하는가? 글쎄, 입 근처의 플루트 부분은 "가능한 모든 소리", 즉 배경 소음, "숨소리"를 낸다. 구멍 시스템(일부는 열리고 일부는 닫힘)으로 특정 진동 모드에 우선순위를 둔다. 이런 관점에서 끈 이론은 가스통 라가프의 개퍼폰과 비슷하다. 구멍을 무한히 많은 방식으로 배치할 수 있는 플루트다. 이 구멍들을 또 다른 무한한 방식으로 열고 닫는 것도 고려할 수 있다. 요컨대 이 "잠재적 플루트"로, 구멍을 뚫고 물체를 조작하는 모든 가능성을 고려하면, 가능한 모든 음악을 생성할 수 있는 악기를 가진다고 말할 수 있다.

어떤 음악? 이 이론가들 중 아무도 모른다. 그러나 끈에서 막으로 넘어갔다. 스피커 막 같은 막은 위상학적으로 말하면 원형 테두리를 가진 원판이다. 열린 끈은 두 점으로 테두리 지어진 선분이다. 닫힌 끈의 2차원 등가물은 닫힌 곡면, 2-브레인이며, 닫힌 끈은 1-브레인, "1차원 구 S1"이다. 그러나 기하학은 그때 3-브레인, 10-브레인 등을 고려할 수 있음을 보여주며, 모든 것이 경이롭게 복잡해진다.

Arte에서 방영된 다큐멘터리에서 당신은 그린(작은 그린 남자)이 우리 우주가 "브레인일 수 있다"고, "빅뱅이 두 브레인의 충돌에서 비롯될 수 있다"고 선언하는 것을 들을 수 있었을 것이다.

그리고 네 누이는?

그것은 헛소리다. 이 사람들은 다른 우주가 존재할 수 있고, 다른 브레인에 해당한다고 장엄하게 선언하며 빠져나간다.

• 어떤 곳에서는 생명이 존재할 수 있다. 다른 곳에서는 물리 법칙이 완전히 다를 수 있다, 고 그린은 말한다.

... 픽션 속에서 진화하고 픽션일 뿐인 사고.

이해했겠지만, 초끈과 브레인의 탐구 분야는 "가능한 모든 물리학"의 분야다. 정상적으로 그런 담론을 하는 사람은 치료하고, 약을 먹게 하고, 쉬라고 권한다. 수리오가 현대 이론물리학이 미친 자들이 권력을 잡은 거대한 정신병원 같다고 말한 것은 틀리지 않았다. 심지어 베네치아노 같은 사람이 콜레주 드 프랑스 임명 시 취임 연설에서 "이것이 기초 연구"라고 감히 단언하기까지 한다. 사실 그것은 과학적 초현실주의로 간주될 수 있다. 몇 년 전 언어를 가지고 노는 것을 좋아하던 한 그룹이 울리포, 즉 "잠재 문학 공방"을 만들었다. 나는 그 회원 몇 명, 그중 리옹 사람을 알았다. 그것은 매우 즐거웠다. 아마 기억할 것이다:

슬리퍼들이 굶주린 창공 속을 날아다녔다

그때 갑자기 내 미국 삼촌이 나타났다

그리고 바닷가재들은 주랑 주위를 날며

더 잘 보려고 그들의 스웨터를 벗었다

그리고 석유는 길가에 앉아

그 모든 것을 보며, 이해하지 못한 채.

조르주 푸레스트의 "금발의 흑인 여자"라는 책에서 발췌

재미있긴 하지만 앞뒤가 안 맞고 우리를 웃게 하는 것 외에 다른 기능도 없다. 이건 이야기라고 할 수 없다. 어쩌면 그린이 “우아하다”라고 표현한 초끈 이론은 새로운 초현실주의의 높이에 도달하려는 것 외에 다른 야심이 없을지도 모른다. 위의 글을 보면 리듬이 남아 있다. 시다. 그러나 각운을 없애고 문법과 통사론, 심지어 철자법까지 폐지하고, “가능한 모든 단어”와 “가능한 모든 이야기”를 담은, 문자를 죽 이어 붙이고 공백과 쉼표와 마침표로 구성된 훨씬 풍요로운 담론을 상정할 수도 있다. 얼마나 풍요로워지는가!

사실 초끈 이론은 일종의 새로운 불확정성 원리의 표현처럼 보인다.

계획이 야심차면 야심찰수록 결실은 적어진다

이 글은 간단한 문구로 끝맺겠다.

거인 같은 두뇌 때문에 생각하지 못하는 자들

나는 예순여덟 살이다. 내 직업 인생은 연속된 실패, 논스톱 낭비의 연쇄다. 아주 멋진 플라스마 물리학 실험에 성공하고, 1966년 세계 최초로 온도가 하나가 아닌 두 개인 MHD 발전기를 작동시킨 뒤, 나는 아무도 들어보려 하지 않는 실험들을 제안하기 시작했다. 예컨대 초음속 기류에 잠긴 모형 주위의 충격파를 없애는 것 같은 실험이었다. 그것은 혁명적인 개념, 즉 극초음속 비행, ‘뱅’ 없는 “MHD 비행”으로 이어졌다. 과학 소설이 아닌 기술이었다(미국인들은 1990년 이후 비행하는 현실로 만들었다). 이 연구는 10년간의 투쟁에도 불구하고 질식당했다. 사람들은 밀을 베지 않고 일부러 밭에서 썩게 내버려두었고, 결국 그 막힘은 그 멍청한 군인들이 조장한 끝에 20년 전 나로 하여금 포기하게 만들었다.

주요 책임자들에게는 이름과 얼굴이 있다. 비록 최근에 사망했지만. 그들은 다음과 같다.

• 르네 펠라, 원자력 고등판무관 및 CNRS 총재 역임 - 위베르 퀴리앵, CNRS 소장, CNES 소장, 장관, CERN 소장 등을 역임했고 그 밖에 또 뭐가 있겠는가.

프랑스에서 MHD 분야의 따라잡을 수 없는 30년 지체는 그들의 탓이다.

천체물리학과 우주론에서는 아카데미 프랑세즈 회원인 샤츠만 쪽을 보라.

이론물리학에서는 20~30년 후 티보 다무르에게 책임을 물을 수 있을 것이다. 뷔르쉬르이베트 고등연구소의 문지기인 그는 끈 이론에 기반한 자신의 빅뱅 이전 이론이... 익기를 기다리고 있다. 그러나 그때쯤이면 나는 이미 저승으로 갔을 것이다. 그리고 언젠가 다른 것보다 더 요란한 천둥소리를 듣게 된다면, 그것은 저승에서 내가 펠라, 퀴리앵, 샤츠만, 어쩌면 티보 다무르와도 셈을 정리하고 있다는 뜻일 것이다.

아름답지 않은가, 과학은? ---

2005년 9월 4일: 초끈 이론에 대한 노벨상 수상자, 프린스턴 대학 Philip W. ANDERSON의 의견 ** **

http://www.edge.org/q2005/q05_10.html

| Philip

끈 이론은 내가 믿는 것처럼 물리학으로서 무익한 작업인가? 그것은 흥미로운 수학적 전문 분야이며 다른 맥락에서 유용한 수학을 낳았고 앞으로도 낳을 것이다. 그러나 수학으로서 다른 매우 추상적이거나 전문화된 수학 분야보다 더 중요해 보이지 않으며, 그 점만으로 그토록 엄청난 노력이 투입된 것을 정당화하지는 못한다.

내 믿음은 끈 이론이 수백 년 만에 처음으로 베이컨 이전 방식으로, 즉 적절한 실험적 지도 없이 추구되는 과학이라는 사실에 근거한다. 그것은 자연이 우리가 보는 방식이 아니라 우리가 바라는 방식이라고 제안한다. 그리고 자연이 우리와 같은 방식으로 생각할 가능성은 낮다.

슬픈 것은, 여러 젊은 이론가 지망생들이 내게 설명했듯이, 그것이 너무 고도로 발달해서 그저 따라가는 것만으로도 전업이 된다는 점이다. 그것은 총명하고 상상력 넘치는 젊은이들이 다른 길을 탐구하지 못하고, 대안 경력 경로가 막혀 있음을 의미한다.

번역:

끈 이론은 물리학에 속한다고 여겨지는 연구로서 무익한 작업인가? 나는 그렇다고 생각한다. 그것은 흥미로운 수학의 전문 분야로 이미 유용한 요소들을 낳았고 앞으로도 낳을 것이다. 그러나 이 분야는 수학에서 다른 많은 분야보다 더 흥미로워 보이지 않으며, 이 방향으로 전개되는 엄청난 노력을 전혀 정당화하지 못한다.

내 의견은 끈 이론이 수백 년 만에 베이컨이 정한 원칙에 역행하여, 즉 실험적 성격의 어떤 지침도 따르지 않고 발전한 최초의 이론이라는 것이다. 그것은 자연이 우리에게 나타나는 모습이 아니라 우리가 바라는 모습으로 자연을 기술하는 방식이며, 자연이 현재 우리가 하는 방식으로 생각할 가능성은 낮다.

슬픈 점은, 이론물리학자가 되고 싶어 하는 젊은이들이 내게 말했듯이, 이 학문이 이제 너무 발달해서 그 길을 따라가는 것만으로도 전업이 되었다는 것이다. 그것은 다른 연구 방향이 재능 있고 상상력 넘치는 젊은이들에 의해 탐구되지 않을 것이며, 이 유일한 길을 받아들이지 않고는 경력을 쌓을 다른 방법이 없다는 것을 의미한다. 다른 길은 그저 막혀 있다.

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