난 공대 석사과정중인 릾붕이임
사실 이번 출석문구를 보고 평소 좋아하던 양자역학 관련 내용이라
갤에 글을 쓰려다가 숙취로 인해 이제야 대충 글을 쓰게됨
릾기준 오늘이 한시간도 안 남았네
사실 양자역학 관련 내용이지만 CPT대칭은 직관으로 이해하기 쉬운 내용이라
최대한 전문지식 쫙 빼고 비전공자도 그렇구나 하고 넘어갈 수 있을 정도로 설명하려함
그냥 이걸 기회로 이쪽에 흥미를 가졌으면 좋겠어서 쓰는 글임
1. 대칭성
대칭이란게 뭔지는 릾붕이들도 다 알거임
사실 유치원때부터 데칼코마니 하면서 배우니까....
대충 축을 중심으로 접어서 겹치면 선대칭, 점을 중심으로 돌려서 겹치면 점대칭
이런식으로 배웠을거임
근데 물리학자들, 수학자들은 이걸 좀 더 확장해서
"어떤 변화를 주었을 때 변하지 않는 것"을 대칭이라고 함
쉽게 말해 보존성을 대칭성이라고 말하는 거임
우리가 알던 선대칭은 "뒤집는다"는 변화를 줘도 모양이 "변하지 않"고
점대칭도 "돌린다"는 변화를 줘도 모양이 "변하지 않"잖음?
그런거임
그리고 현대 과학자들은 "우주는 CPT대칭이다!"라고 말함
자 그럼 얘네가 말하는 CPT대칭이란게 뭐냐?
우주가 정확히는 "CPT 변환에 대해 대칭"이란 얘기인데
여기서 CPT 변환은 C변환, P변환, T변환을 동시에 한 거임
이 변환들이 뭔지 말하려면 일단 입자물리학자들이 뭐하는 놈인지 알아야함.
2. 입자물리학
입자물리학자들은 쉽게 말해
"빨간 당구공과 노란 당구공이 부딪히면 뭐가 나올까"
하는 놈들임
근데 그 당구공이 원자보다 작음
사실 공도 아님
사실 부딪히지도 않음
그냥 "뭐가 나올까"만 남은 상태인거임
심지어 혼자 가만히 있어도 뭔 일이 일어남
이게 뭔 페이커 카페에 가서 커피먹는 소린가 하겠지만
원래 양자역학은 그냥 페이커인 상태인 상황이 밥먹듯이 일어나는 곳임
아무튼 이 당구공들이 부딪히는 현상들에서 규칙을 찾는게 목적임
그래서 일단 과학자들은 가장 당연해보이는 규칙부터 검증함
3. CPT 변환
"어제 했던 실험을 오늘 해도 똑같겠지?"
맞음. 우주는 시간 이동에 대해 대칭임
"서울에서 했던 실험을 부산에서 해도 똑같겠지?"
맞음. 우주는 공간 이동에 대해 대칭임
"동쪽을 보고 했던 실험을 북쪽을 보고 해도 똑같겠지?"
맞음. 우주는 회전 변환에 대해 대칭임
근데...
"아까 한 실험을 좌우대칭으로 바꿔서 해도 똑같겠지?"
근데 씨발 이게 아님.
정확히는 거의 다 맞는데 가끔 아닌 놈들이 있음.
가장 대표적으로 "중성미자"라는 놈들은 일단 만들어졌다 하면 다 왼쪽으로 돎
오른쪽으로 도는 놈들이 없음
이게 P변환을 했을 때 P대칭이 깨졌다는 거임
P는 parity의 p임
난 아직도 왜 거울대칭이 parity인지 모르겠지만 아무튼 그럼
"입자를 반입자로 바꿔서 해도 똑같겠지?"
자 여기서 반입자가 뭐냐
당구공의 무게, 크기 등등 싹 다 그대로 두고 색깔만 반대로 입힌 거라고 생각하면 됨.
입자 입장에서는 정확히는 "전하(charge)"만 + - 를 뒤집는다고 보면 됨.
상식적으로 이거 바뀐다고 딱히 달라질 이유가 없잖음?
지능영감을 영혼영감으로 바꾼다 해도
적들도 다 같이 반대로 바뀌면 상성 대미지 받는 정도가 그대로일거 아님?
근데 아까 P변환처험 얘도 좀 달라짐
이게 C변환에서 C대칭이 깨진거임
그리고 이 두개가 각각 깨진다는걸 추측한게 리정다오와 양전닝이고
실험적으로 검증한게 출석문구에 나온 여성 물리학자 우젠슝임
반전성 보존을 만족하지 않는다 어쩌구 가 P대칭이 깨졌단 얘기임
"오냐 시발 그래도 둘 다 동시에 바꾸는건 그래도 보존되겠지?"
당연히 맞을거라 생각한 두 대칭성이 깨지는걸 본 물리학자들은
그래도 두 변환을 동시에 적용하면 대칭성이 깨지지 않을거라 생각함
마치 좌우나 상하대칭이 아닌 바람개비도
좌우 한번 뒤집고 상하 한번 더 뒤집으면 대칭인 것 처럼
바람개비
이게 CP변환임.
합리적인 추측이였음.
앞서 말했던 왼쪽만 도는 중성미자도 반중성미자는 오른쪽으로 돔
그럴듯+그럴듯=존나 그럴듯함이라는 논리로
물리학자들은 얘는 그래도 맞겠지라고 생각했으나
안타깝게도 그 믿음은 10년을 가지 못함.
8년후인 1964년, 케이온의 붕괴에서 CP대칭이 깨지는걸 발견함
그리고 이렇게 중요한 입자인 케이온은 21세기에 나온 어느 씹덕애니로 인해 서치하기 힘들어짐
"실험을 역재생해도 똑같겠지?"
마찰이 없는 당구대 위에서라면
노랑이 빨강에 부딪혀서 빨강이 튀어나가는거나
빨강이 노랑에 부딪혀서 노랑이 튀어나가는거나
둘다 그럴듯한 현상이라 이게 영상을 역재생한건지 아닌지 판단하기 힘들잖음?
그래서 "시간 역변환"에 대해 대칭일 거라고 생각했는데
얘도 아님....
얘는 직접적으로 밝혀졌다기 보단
CP가 안맞기 때문에 T도 안맞을 거라는게 얼추 증명되기때문에
덤으로 증명됨.
이게 T변환에서 T대칭성이 깨진거임.
자 이제 물리학자들은
그렇게 믿었던 C, P, CP, T대칭이 다 깨진다는걸 확인함
그래도 다행히도 셋을 다 변환한 CPT대칭은 안 깨진다는게 거의 확실함
그래서 우리는 반물질(CP변환한 물질)은
시간을 역행하는 물질(T변환한 물질)과 같을거란 추측을 할 수 있음
그러니 아마 타임머신을 타고 시간을 역행한다면
외부 관찰자 입장에서 그건 타임머신만한 거대한 반물질이 이동하는 것처럼 보일거임
재앙이지...
그러니 여담이지만 아마 타임머신이 개발된다면 그건 재생 역재생을 자유롭게 하는 방식이 아니라
폭풍우처럼 특정 시간대로 점프하는 방식일 거임
4. 약한 상호작용?
출석 문구에서 "약한 상호작용이 반전성을 깨트린다"라고 말했을거임
이건 진짜 그냥 "약한" 상호작용이 아니라
진짜 어떤 상호작용 이름이 "약한 상호작용"인거임
...원래 물리학자들 네이밍 센스가 좀 그럼
우주에는 크게 4가지 상호작용이 있다고 알려짐
쉽게 말하지면 4가지 힘이 있음
강도 순서대로
1. 강한 상호작용(강력) 2. 전자기력 3. 약한 상호작용(약력) 4. 중력
강한 상호작용(강력)은 원자핵을 붙드는 힘임
핵은 양성자+ 와 중성자0 으로 이루어져 있다고 알고 있을텐데
끌어주는 - 없이 어떻게 묶여있나 의문이 들 거임
이게 강한 상호작용의 효과로 묶여있다 생각하면 됨
전자기력은 알다시피 찌릿찌릿한거고
원자력 중력 빼고 우리가 아는 거의 모든 힘이 다 얘라고 생각하면 됨
우리가 물체를 미는것도 우리 몸의 전자가 물체의 전자를 밀어내는거고
자석이 당기는거, 전등을 키는거, 촛불이 타는거, 때리면 아픈거 다 전자기력임
약한 상호작용(약력)은 원자폭탄 생각하면 됨
우라늄같은 무거운 원자들은 가만히 냅둬도 지들 알아서 쪼개지잖음?
이게 구성요소가 많아서가 아니라
딱 하나의 입자로 된 놈도 좀 무거우면 가벼운 놈들로 바뀌려 함
이런걸 보고 '붕괴'라고 하는데
이런 붕괴를 관장하는 놈이 보통 얘임
쉽게 말해 입자가 바뀌는거에 연관된 놈임
중력은 뭐 중력이고
왜 굳이 얘네를 설명하냐면
이 대칭성이 깨지는 정도가 보통 약한 힘일수록 심함.
약력에서 성립되는 법칙들은 다 전자기력이랑 강력에서도 성립하는데
강력에서 성립하는 법칙들 몇개는 약력에서 깨져버림
앞서 말한 C대칭 P대칭이 깨지는 것도 약력에서 발견한 거임
그래서 만약 CPT대칭이 깨진다면 그걸 약력에서 발견하려고 했고
혹시 중력은 대부분의 법칙을 씹어먹어버리는 개썅무법자가 아닐까 하는 추측도 있음.
근데 입자물리 수준에서 중력을 실험하기는 불가능에 가까워서 아직 아무것도 모름
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여기까지가 출석문구를 빌미로 릾붕이들에게 설명할 수 있는 내용임
이외에도 대칭성에 관련한 여러가지 이론들이 있음
우주에 어떤 대칭성이 있다면 그에 관련된 보존되는 물리량이 하나씩 있다는 정리도 있고
어떤 시스템을 적당히 대칭성을 가지게 만들면 유용한 현상이 튀어나오는 것도 있음
내 연구도 이건데 회로를 PT 대칭하게 만들면 무선충전이 잘된다 대충 그런게 있음
최대한 쉽게 설명하려 했는데
읽다가 흥미를 잃고 내렸다면 아쉬운거고
최대한 읽어줬다면 굉장히 고맙게 생각함
이런걸 알아두면 판타지에서 뭔가 있어보이는 설정을 생각하기 쉬워지니까
릾교양 면에서 알아두면 좋을거임
무엇보다 리버스의 배경 20세기는 물리학이 ㄹㅇ로 뒤집어졌던 시기라
앞으로 관련된 스토리가 나오지 않을까 기대도 됨
놀란은 이걸 가지고 모티프를 한조각 따와 테넷에 넣었고, 설명 늘리기 싫어서 이해하지말고 느끼라고 대사에 박아버린 상남자 ㅋㅋ
양자역학 특: 설명이 자세할수록 짜침
근데 PT-대칭적 회로로부터 어떤 특성을 이끌어낼수 있길래 그게 무선충전 효율개선이라는 이점으로 이어지는거임?
이거 보고 PT-대칭성 검색했다가 논-에르미티안 헤밀토니안 나오는 거 보고 학부생은 도망가기로 했다... 저 성질 없으면 양자역학 개 꼬이는데 ㅋㅋ - dc App
무선충전을 할 때 거리에 따라서 두 코일 사이의 결합계수가 달라지잖음? 원래 전력을 줄 때는 load의 특성에 맞춰서 잘 쏴줘야 하는데 결합계수가 달라진다는건 load가 달라진다는 거라 거리에 따라 전송효율이 달라짐. 근데 회로를 PT대칭하게 만들면 일정 이상의 결합계수만 보장하면 그 결합계수 이상에선 전송 효율이 거의 일정해짐.
송신부 발진소자쪽에서 주파수 생성/제어 품질을 높여 그게 궁극적으로 효율개선으로 이뤄지는 그런..건가?
어떤 시스템에 loss가 있다는건 그 시스템의 에너지를 기술하는 해밀토니안이 복소수형태란 거고 해석이 어려워지는데 PT대칭하게 만들면 해밀토니안이 실수가 됨. 그게 허미시안(에르미티안) 헤밀토니안이라는 거고. 그리고 이런 회로를 딱 행렬로 풀어보면 일정 결합계수 이상에선 에너지가 잘 분포한다고 유도됨
구글에 뜬 ppt 보니까 비대칭으로 에너지 보존을 국소적 -일시적으로 깨뜨려 온/오프 같은 부분에서 이득 얻나 본데? - dc App
아 소자개선이 아니구나 오....
쉽게 말해 회로를 이쁘게 만들면 전송 효율이 거리에 좀 덜 민감해진다! 고만 알면 됨
아 여기는 거꾸로 대칭으로 이득 보는 구나 재밌는 주제 하시네 부럽다 - dc App
이러면 작중에서 폭풍우에 대한 가설 중 하나로 나올 수도 있겠네 글 잘 읽었다 문과인데도 이해가 잘 되네 ㅋㅋㅋ
ㄳㄳ
이거 어디서부터 설명해야 할지 몰라서 직무유기 중이었는데 겁나 깔끔하게 설명했네 리스펙 그리고 ㄹㅇ 20세기는 양자역학의 세계인데 아페이론으로 은유한 것보다 좀 더 직접적인 거 나와주길... - dc App
아 그리고 xkcd 추 - dc App
아 ㄹㅇ 아페이론으로 은유한거 분석한 글 봤는데 그 글 보기 전에는 5장이 이과의 탈을 쓴 문과놈들이라고 생각했음... 좀 직접적으로 나왔으면
아 완벽히 이해했어(글 안읽음)
대충 개쩌는 법칙이 있는데 이개쩌는 법칙에 위배되는 입자가 있고 좀 생각해보니 t까지 법칙에 위배되는 입자가 있네?라는 이론이 나왔지만 다행히도 이 개쩌는 법칙을 완전히 위배하는 입자는 안나왔다 근데 이개쩌는법칙을 시간역행에 넣어보니깐 시간역행을 단순히 동영상역재생 하는느낌으로 역행을 해버리면 이상한물질이 생겨서 인생이 끔찍해지니깐 아마도 시간역행이 생긴다면 동영상의 역재생느낌보단 폭풍우 식으로 역행할것이다 이런 느낌인가?
약한상호작용은 이개쩌는법칙을 위배한 입자가 나온 고향이고 개쩌는법칙을 완전히 위배한 입자를 이입자가 나온 고향에서 조사하려고했다? 내가 이해한게 맞나?
물질 반물질은 만나면 에너지로 사라짐 (=원자 폭탄)(사실 원자폭탄도 사라진 질량 개 쪼금임) CPT 대칭성을 개쩌는 법칙이라 했으면 이해 잘 한 듯? - dc App
개쩐다기보단 당연히 맞을거라 생각한 법칙이 알고보니 안맞는 입자가 있었음. 그래도 그 법칙을 좀 완화한 법칙은 다 맞음. 근데 이 완화한 법칙이 맞다면 반물질이랑 시간역행물질은 같은놈임. 그리고 이 입자가 법칙을 위반하는 방식이 약한상호작용이고 더 완화된 법칙을 완전히 위배한 입자가 있다면 얘도 약한상호작용으로 위반할거라 기대했음
고향보다는 특성에 더 가깝겠네
t변환물질=cp변환물질이라는건데 왜 그런거임? 시간이 역행에이상이있으니깐 원래있던 cp법칙이붕괴 돼사 그런건가?
cpt 대칭은 수학으로 증명되서 성립해야 함 (ex 전 구간 1) 근데 cp대칭성이 깨져서 보존이 안됨 (ex y=x 되버림) 그럼 cp에 t를 추가해서 대칭 맞추려면 t는 대칭이 안 맞아야 함 (ex 곱하기 y=1/x) - dc App
시간을 거스르는 입자가 반물질 입자인 건 파인만 다이어그램 (3번째 그림) 들어가면 이해 바로 되는데... 저기 3번째 그림에서 e+ 혼자 화살표가 아랫방향인 거 보임? 저게 전자의 반입자인 양전자임. 왜 그러는지는 기본 상호작용 다이어그램 얘기 니와야 해서 난 설명 못해 주겠네... - dc App
CPT 대칭은 쉽게 말해 +++과 ---는 서로 같은 놈이라는 거임. 근데 시간만 역행하는건 ++-니까 이건 --+인 정상시간 반물질이랑 같다늘 거임
이 댓글은 게시물 작성자가 삭제하였습니다.
추가했던건 생각해보니 T대칭 깨지는 설명이네... 다른 현상 설명이라 삭제함
ㄴㄴㄴcp가 맛탱이가 가버렸으니 맛탱이가간t를 곱해야 cpt법칙이 정상화가 된다는 얘기고 뒷부분은 뭔소리하는지 잘모르겠지만 일단e+때문에 뭔가 이상이생겼다는건가?
저 +++=--- 설명이 더 좋은 듯. 셋다 뒤집힌 게 원래랑 같다면 앞에 2개만 뒤집힌 거랑 뒤에 한개만 뒤집힌 게 같음 - dc App
이런 글 읽는건 재밌는데 역시 오늘도 이해는 못했어
두세번 읽으니 이해가 쏙쏙 되잖아
여전히 마앙겠지만 어려운거 다 빼줘서 읽기는 엄청 편함 ㅎㅎ 정독 다시 해봐야지 - dc App
.........
혹시 이 게임 중국 게임이라서 이렇게 유물론적이고 과학적인 이론 사용하는 거임?
뭔상관임
오
이해가 쏙쏙 되잖아
빛이 블랙홀에 빨려들어가는것도 중력 상호작용에서는 법칙이 싸그리 무시되어서야? - dc App
그건 그거랑 다를걸 중력이 공간 자체를 찌그러트려서 그런 거라 알고 이씀
재밌어요
립갤럼되기 빡세네
완벽하게 이해했어
현명한 청년. 이해가쏙쏙되잖아
아 그렇구나~하고 빠르게 아래로 넘기다가 갑자기 나치 깃발 나와서 깜짝놀랐으면 개추
결국 현대과학은 파면 팔수록 뭐가 계속 나온다는 거네 - dc App
양자역학 특) 시발 말이되는 소리를 해야지 그게 어떻게 가능해 <- 하지만 사실임
입자물리학 설명 개웃기네ㅋㅋㅋㅋ 그냥 아무것도 아닌 상태입니다...
나도 놀란 떠올랐는데 얘네도 궁극적으로 하고싶은 얘기가 현실에 대한 믿음 인 것 같음
캬
이게 스핀이랑 관계된거임? 0.5스핀 이런거 - dc App
ㅇㅇ 패리티 변환이 따지고 보면 스핀의 부호를 바꾸는거라 밀접하게 연관됨. 중성미자가 왼쪽으로 돈다는 얘기도 스핀얘기고
아 완벽히 이해했어(이해못함)
대체 다들 무슨 얘길 하는거노 씨발ㅋㅋ
설명 재밌다 솔직히 본문은 2번 보고도 완벽히 깨치지는 못했음 그래도 정상시간 ++-은 역행시간 --+과 같다 + C, P, T 각각은 대칭 성립이 어렵지만 CPT 대칭은 가능하다 내가 잘 이해한거 맞아? 그럼 궁금한게 연구 주제로 삼은 PT 대칭은 이해가 잘 안가네
(1) C, P, T 각각은 대칭 성립이 어렵다 (인->과는 가능한데 과->인은 불가능한것처럼) (2) CPT는 대칭이 성립된다 => (3) CP, PT, CT는 대칭이 성립된다 (??) (3)의 경우는 가설이야? 아니면 이것도 밝혀진바야 아니면 추론에 불과한거야? 님은 이 주제를 연구한다는 말인가? 인과관계가 어케되는거야
우주 전체로 보면 C,P,CP각각은 대칭이 깨진곳을 발견했음. 인과관계 상관없이 그냥 실험으로 확인한 사실이라 생각하면 됨. 근데 CPT 한번에 뒤집는건 아직 깨진걸 확인하지 못해서 대칭이라 생각하고 있음. 근데 그래서 PT,CT,T는 대칭이 깨져있다는게 자연적으로 유도가 됨. 상하+좌우 변환에 대칭인데 상하대칭이 깨져있다면 좌우대칭도 깨져있어야 하는것처럼
卍이 상하+좌우엔 대칭인데 상하도 깨져있고 좌우도 깨져있는 것 처럼. 아무튼 CPT는 대칭이니까 CP변환(물질<->반물질)과 T변환(시간역행)은 본질적으로 같은거임. 여기까진 잘 이해함 내가 연구하는 PT대칭은 물론 우주 전체는 PT대칭이 아니지만 어떤 작은 시스템을 PT대칭하게 만들 순 있잖음? 그런식으로 어떤 시스템을 대칭적으로 만들고 특성을 계산
하면 유용한 특성이 튀어나올 때가 있음. 그걸 활용하는거임
진짜 개재밌다 이제 쫌 많이 이해됨 난 같은 석산데 왜 이모냥이냐 부끄럽네 앞으로 연구도 응원할게
이해가 쏙쏙 되잖아 릾슝좍아
뭐냐 ㅅㅂ 여기 겜갤이였냐… 제미니랑 대화하다 검색하고 들어왔는데… 그놈의 현상 이란 실체랑 물리법칙 대칭이라는 말에 헷갈려서 죽을뻔했네
ㅅㅂ 왜 “진정한 의미”에서의 시간 변환도 아닌데, T변환이라고 지은 거냐
개추