끈이론
ExtraD(128.84)
2005-06-14 05:49
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양자역학과 아인슈타인의 상대성이론간의 괴리를 해소하기 위해 반드시 초끈이론이 필요한 것일까요? 분명 아직까지는 1 혹은 2를 단정지을 수 없겠죠. 그런데 제 생각에는 솔직히 2는 아닌 것 같습니다. 무엇인가 거시적인 관점의 전환이 필요하지 않은가. 생각해 봅니다.
양자역학과 아인슈타인의 상대성이론간의 괴리를 해소하기 위해 반드시 초끈이론이 필요한 것일까요? => 0번에서 말씀 드린바와 같습니다. postdiction..이라고 보통 말하죠.
그리고 \'2\" 처럼 생각해서 실제로 성공한 예가 있습니다. 바로 \"양자약전기역학\" 혹은 와인버그-살람 이론이 그것입니다. 양-밀즈 이론의 게이지 입자는 질량이 없어야 합니다. 그런데 소위 \'힉스 메커니즘\' 때문에 우리는 W입자와 Z입자가 질량을 가진다고 생각하고 있고 또 실제로 그런 관측결과를 얻었습니다. 이론의 한계를 이론적으로 극복한 전형적인 예입니다.
postdiction... 솔직히 창조론자들의 논법하고 크게 차이가 없지 않나요?
2는 어떤 2인가요?
창조론은 옳다고 해도 쓸모 없지만 이게 옳다면 통합이론이 나오는 건데...
끈이론 이외에 실제로 working하는 양자역학적 중력이론은 없습니다. (working 하길 기대하는 loop-양자중력론이 있습니다만 개인적으론 신뢰하지 않습니다.) postdiction이라도 제대로 해낸 이론이 없기때문에 끈이론의 가치는 분명이 있는 것 같습니다. 창조론자들의 논법은 \'믿어라\' 아닌가요?
(2는 아래쪽의 2 입니다. 초대칭성은 아직 실험적 근거가 없습니다.)
그들(창조론자)의 논법도 후측(postditction)에 가깝다고 봅니다. 진화론이 가지고 있는 한계를 파고 들고 있는 것은 분명하지만요.
진화론이 맞건 틀리건 창조론의 진위와는 아무런 관련이 없잖아요?
물론 그렇습니다. 하지만, 창조론자(지적 몬시기 주의자)들의 논리를 보면, 신(창조주)이 있다는 것을 증명하기 위해 종(피창조대상)을 증거로 내세우고 있지요...
(물론 창조주의자들이 주장하는 내용과 다를 수 있지만)공룡은 노아의 방주에 타지 못해 물에 빠져 죽은 동물의 뼈다.. 등등... 여러가지 단서들을 묶어서 신이 있다는 것을 증명하는데 사용하지요.
물론 postditction이 언제나 잘못된 것이다라는 주장을 하려는 것은 아니지만, 그것이 이치에 너무 잘 들어 맞는다고 해서, 맹신할 수 없다는 생각을 해봅니다.
단 입증할 수 없다는 전제하에서만요.
\'입증할 수 있는 끈이론\'이 그래서 필요한 거죠. 10차원임을 이해하는게 우선이지만 더 중요한 문제는 왜 4차원만 보이는지를 이해해야한다는..
제 생각도 그렇습니다. 극소한 크기에서만 10차원이 등장하는 것이 가장 쉽게 납득되지 않는 부분이지요.
우연히 오일러의 방정식에서 유추된 끈이 많은 것을 이해하는 데 도움이 되는 것이 사실이고, 그래서 10차원(혹은 11차원)이 등장하지만, 혹시 끈이 아니라면 이 모든 것이 무너집니다.
신이 있다는 것을 주장하는 것과 비슷한 방법론이라는 생각이 종종 들때가 있습니다.
ExtraD님께서는 혹시 왜 4차원만 보이시는지 이해하시고 계신가요? 폐가 되지 않는다면 맛배기라도 약간 설명 부탁드리고 싶습니다.
적어도 두가지 방법이 가능하다고 보는데요 1. compactification, 2.confinement 가 그것들 입니다. 더 좋은 방법은 좀 더 생각해볼 문제인듯 한데요.. 일단 compactification은 그야말로 여분의 공간차원이 작게 접혀있다는 것입니다. 쉽게 커다란 별(3차원적 구)도 아주 멀리서 보면 점(0차원)처럼 보이듯 차원이라는 것이 실제론 관측 스케일에 의존하는 량입니다. 작은 접힌 차원이 안보이는 건 하등 이상할 이유가 없죠. 두번째 confinement는 우리가 관측한 모든 힘들의 flux가 여분의 차원 방향으로 뻗지 못하는 경우입니다. 종이위를 돌아다니는 개미가 아무리 열심히 종이위를 돌아다녀도 \'위쪽\'은 안나오잖아요? ..
그렇다면 끈은 1의 경우는 몰라도 2의경우는 관측 불가능한건가요?
왜 우리가 관측 가능한 힘이 여분의 차원방향으로 움직이지 못할 까요?
왜 차원이 작게 접혀 있을까요?
왜 신을 관측할 수 없을까요?
사실상 끈의 진동의 자유성(?)을 위해 도입된 차원인 만큼, 이 것이 끈이 아니라면, 의미는 없다는 생각을 해봅니다.
왜 우리가 관측 가능한 힘이 여분의 차원방향으로 움직이지 못할 까요?=> confinement의 원리는 장이론에서도 끈이론에서도 많이 연구되고 있습니다. 빛이 wave guide를 따라 움직이는 현상은 confinement의 전형적인 한가지 예입니다.
왜 여러개의 차원중 4개만 커지고 나머지는 작게 남아 있고 또 그 상태로 안정한 것으로 보이는지의 문제도 소위 \'radion stabilization\' 혹은 \'moduli stabilization\' 문제라고 하여 많은 연구가 진행되고 있습니다. 끈이론을 버리기는 아주 쉽습니다. 하지만 그냥 버리기엔 꽤 괜찮아 보이는 점도 많습니다. (적어도 이론물리학적으로 말이죠).
다른 차원의 진동이 4차원에서 빛으로 보인다는 뜻인가요? 그건 그야말로 추측아닌가요?
종교문제와 끈이론 문제의 유사성이 있음을 부인할 수 없습니다. 당연히 실험으로 검증되지 못한 이론이니까요. 실제로 끈이론에 종교적인 면도 있다는 것도 인정합니다. \'통일된 이론\'을 추구한다는 것 자체가 그런 행위니까요. \'기본적인 원리로 세상을 이해한다\'...라는 것을 비판하고 싶으신 분들도 많이 계십니다. 그럴수 있다고 봅니다.
과학에서 멀리 떨어져서 즐기는 한 개인의 입장에서는 끈이론이 아주 신기하고, 아주 좋은 이론이라는 것에는 분명 동의합니다. ^^ 그런데, 2%가 부족한 것 같아요...
개인적인 이해의 부족에서 오는 편견일 가능성이 99.9%이겠지만요. ^^
5차원에 전자기학을 세워봅시다. 그 경우 \'빛\'도 5차원을 진동하는 무엇이겠죠? 그리고 다섯번째 차원이 R 이라는 사이즈로 접혀있다고 합시다. 이제 빛 입자의 질량은 1/R의 정수배로 나타나게 됩니다. (1차원 양자역학 문젠데 이해하시나요?) 만약 R의 사이즈가 충분히 작다면 우리는 질량이 없는 보통 빛만을 볼 수 있게 될 것입니다. 왜냐하면 나머지들은 너무 무거우니까요. (소위 Kaluza-Klein 이론의 핵심 내용입니다.)
과학은 믿음이 아니라 근거와 사실에 부합하는 지식체계이니 실험만이 끈이론의 진위를 판별해 줄 수 있다고 봅니다. nothing else.
다른 무거운 빛들은 그럼 멈쳐있나요? 아니면 소멸되어 버리나요?
빛을 관측하는 장비가 있을 때, 이 장비가 일정속도로 이동한다면... 너무 무거워서 정지되어 있는 빛도 관측이 가능하지 않나요?
질량이 1/R,2/R..이런 식으로 되구요, 보통 빛 처럼 전하를 띈 입자와 상호작용하게 될 것입니다. 예를 들어 아주 큰 에너지를 띈 전자-반전자를 충돌시켜서 그 에너지가 1/R보다 크다면 무거운 빛을 만들어 내게됩니다.
위와 같은 실험을 하는 장소가 바로 \'입자가속기\'입니다.
아니면 불랙홀이 되어 버릴래나?
리플의 논의와는 벗어나는 질문이지만, (현재까지 실험된 영역에서) 초대칭이 없다고 확언해도 괜찮습니까? 전에 이야기 된 사항이긴 하지만 다시 한번 확인해 보고 싶네요.
현재 질량이 있는 빛이 발견된 것은 물론 아니죠? ^^
위의 실험으로부터 1/R이 대략 수소핵의 1/1000보다 작다..는 것을 알게된 것입니다. (본문의 내용)
현재까지 실험된 영역에서 초대칭의 증거는 찾지 못했습니다.
하지만, 저것은 진동하는 끈이 움직이는 한 차원이 질량이라는 형태로 나타난 다는 가정하에 이루어진 것이 아닌가요?
가정이 아닙니다. 5차원 운동량의 성질입니다. 예를 들어 원을 따라 돌고 있는 입자의 에너지 준위를 구해보면 1/R의 정수배임을 알 수 있듯, 원형으로 접힌 다섯번째 차원 방향의 운동량은 결국 양자화되어 나타나게됩니다.
Kaluza-Klein 이론은 잘 정의된 이론입니다. 끈이론의 발전과정에서 자연스레 칼루자-클라인 이론이 포함된다는 것은 흥미로운 점이라 생각합니다.
그럼 여분의 차원은 거의 증명된 것으로 이해해도 되나요?
아닙니다. 우리는 아직 1/R, 2/R ...식의 질량을 가진 입자를 직접 만들어내는데 성공하지 못했습니다. (낮은 차원계에서야 물론 양자역학적으로 수도 없이 이런 성질들이 증명되어왔지요. 수소의 스펙트럼이 그 한 예구요). 문제는 \'기본입자\'의 칼루자-클라인 상태를 만들어 내는 것입니다.
실험적으로 증명되지 않았다는게 본문의 내용 중 하나이지요.
감사합니다. 덕분해 양자화되어서 나타나는 여러 현상들(전하, 스핀,질량 등등)이 모두 접혀진 차원에서 설명할 수 있음은 이해했습니다.
Confine되어 있는 경우라도 관측의 가능성이 있습니다. 왜냐하면 중력이 바로 공간의 기하학을 결정하기 때문입니다. 중력 실험을 통해 고차원 공간의 기하구조를 연구할 가능성은 원칙적으로 존재합니다.
전하, 스핀 등은 접혀진 차원으로 설명할 가능성이 있긴 합니다만 일반적으로 다른 이해 방법을 선호하고 또 실험과 부합합니다. \'전하\'는 기본적으로 \'대칭성\'과 관련되어 있습니다. 양-밀즈 이론은 이 전하에 대한 공부라고 보셔도 됩니다. 그리고 스핀은 4차원 로렌츠 대칭성에서 자연스레 나타납니다. 굳이 고차원을 도입할 필요가 없습니다.
finite한 공간에서 \'운동량\'이 양자화 되어있고 이것이 \'질량\'의 양자화와 관련되어 있다는 것이 요지입니다.
본문에 현재가 4차원으로 보인다고 하지만, 현재의 물리학적인 현상은 4차원으로 해석이 되지 않는다고 바라보는 관점도 존재할 수 있다는 생각도 해봅니다.
그렇습니다. 실제로 \'왜 중력이 다른 기본 힘들에 비해 그렇게 약한가?\'에 대한 해답으로 고차원 공간을 도입하여 설명하기도 합니다. 이 문제는 기회가 되면 한 번 더 말씀드려 보겠습니다.
덕분에 매우 유익한 시간을 보냈습니다. 다시 한번 감사드립니다.
그럼 만약 중력자가 실존한다면 confine 된 경우라도 칼루자-클라인 이론을 적용시킬 수 있나요?
\"그래서 중력자에 매달리는 구나\"라는 생각도 한편 해보았습니다. ^^
중력의 confinement 가능성도 매우 흥미로운 주제입니다. 만약 중력도 confine되어 있다면 원칙적으로 그 이론은 낮은 에너지에서 완전히 4차원 이론과 같은 결과만을 주게 될 것입니다. 이 경우라면 칼루자-클라인 중력자는 없습니다...어찌보면 흥미롭고 어찌보면 버려야할 그런 이론이죠. (Randall-Sundrum II 라고 부르는 이론이 이런 이론입니다. 매우 흥미롭습니다.)
위에 내용을 복사해서 연갤같은곳에 뿌리면 찌질이 한방에 보낼수 있것네...