다음은 디씨 과갤에 "궁금"이라는 닉네임의 사람이 올린 멍청한 질문과, 거기에 대해 달린 답변글들이다. "그림"이라는 닉네임이 내가 쓴 글이다. 이야기하는 과정에서 '불륜대사'라는 사람이 근본 상호작용들을 통합한다는 것의 의미에 대해 잘못 이해하고 있는 부분이 있다고 느껴서 거기에 대해 대답했다. 실제로 이런 오해를 하는 사람이 많은 것 같다. 이번 글은 읽기 쉽도록, 이야기의 흐름이 약간씩 바뀌는 부분마다 한 줄을 띄웠다. (덧글 중에 중략된 부분은 없다.)

 이 름    궁금
 
제 목    (퍼옴)우주에서 시간+공간을 제외하면 뭐가 남을까~...
 
 
어디서 글을 읽다가 누가 질문을 올렸는데, 읽고보니 나도 너무 궁금해져서 올림.
답글들 좀 남겨봐주세욤.

우주에서 시간+공간을 제외하면 뭐가 남을까~...

우주는 11차원 혹은 10차원으로 이뤄졌다는데, 우주에서 시공간을 제외하면 남는 것이 5차원 이상?(시간은 절대적인 축이 될 수 없으니 1차원이 될 수 없다는 말도 있지만 그냥 그렇다고 해두고)

그럼 5차원부터는 도대체 무엇? 

 

 witten  11차원이라는 말이 맞다면, 그 차원은 플랑스크기정도의 세상에 감겨져 있다고 보는거죠.. 차원이란것의 정의가 일단 그 상태를 규명할떄 필요한 정보의 수를 나타내니.. 11차원까지 확장된다면 끈이란게 진동할수있는 자유도가 높아진다는 말임.. 123.111.236.52 2007/04/25
 궁금  전 진짜 생초짜인데요. 그럼 11차원이란게 끈이론을 위해서 만들어진 개념인가요? 203.223.124.109 2007/04/25  
 뱅기  결과가 현실에 딱맞게 이용되니까 뜬 이론이라는데. 61.247.153.81 2007/04/25  
 witten  끈이론을 위해서라면 10차원도 충분하구요.. 그걸 M이론으로 확장했을떄 11차원까지 있어야한다고 나온다네요... 123.111.236.52 2007/04/25  
 궁금  어떤사람은, 우주란 토러스 형으로써 외부에 11차원이 4차원을 보호하고 있고, 실제로 우리가 느끼는 것은 3차원과 시간 1차원이라는 게 통설이라던데, 그럼 1차원을 위한 2차원. 2차원을 위한 3차원. 이런식으로 저차원에 합리적 작용을 위한 정의가 고차원이고 그 고차원의 끝이 11차원이다? 그럼 우주에서 시공간을 제외한다면 11차원도 같이 제거된다는 뜻? 203.223.124.109 2007/04/25  
 궁금  결국 차원이란게 이론의 확장. 즉 하나를 설명하기 위해서 다른 하나가 필요한 그런 건가요? -제가 물리학적 지식이 전무한탓에 관념적으로만 받아들이고 말하고 있슴. 미리 죄송요;; 203.223.124.109 2007/04/25  
 witten  저도 지식이 전무한탓에 제대로 대답못드릴듯.. 일단 11차원은 M이론으로 확장되면서 1차원이 추가된거고.. 일단 이전에 10차원으로 정해진 이유는 만물의 근원이 끈이다라는 가정하에서 논리를 전개했을떄.. 그차원에 따라서 양자역학과 상대성이론을 통합했을떄 결과가 다르게 나오는데 그게 맞아떨어지는 차원이 10차원인걸로 알고있음.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 뱅기  검은양 님과 witten 님은 삘이 똑같은데 ... 크흠. 오늘 만나셨군요. 61.247.153.81 2007/04/25   

 그림  내가 답변해주겠음. 일단 끈이론이니 M이론이니 하는 건 실험적으로 검증된 적이 없어. 말 그대로 "가설"일 뿐이라구. 물론 현재 시점에서 상대론과 양자론을 통합할 가장 좋은 후보로 꼽히는 게 그것들이지만 그건 말 그대로 "후보"일 뿐이지. 128.211.175.77 2007/04/25  
 witten  흠 저는 아직 많이 모자람을 느끼네요.. 아직 어려서 초끈이론같은거에는 흥분하고 막 그러니.. 검은양님 말씀대로 다 허황된꿈일지도 모르죠.. 그래도 아직은 조화롭게 통합되는 자연을 믿고싶음..끈이론이 가장유력한 후보임에는 틀림없는것같고요.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 그림  그리고 끈이론은 공간이 9차원 시간이 1차원이고, M이론은 공간이 10차원 시간이 1차원이다. 단지 공간 차원 중에서 3개를 제외한 나머지는 너무 작아서 우리가 느낄 수 없다고 하는 거지. 128.211.175.77 2007/04/25  
 뱅기  검은양 님은 왜 보건복지부에서 쓰는 금연짤방을 달고 다니시는지?? 61.247.153.81 2007/04/25  
 그림  그러니까 끈이론이든 M이론이든 시공간이 전부임. 현재 시점에서는 "챔피언 이론에 따르면 시공간은 4차원이지만, 요즘 뜨는 도전자 이론에 따르면 4차원보다 더 많을지도 모른다" 정도로 생각해두면 돼. 128.211.175.77 2007/04/25  
 witten  맨유고맨유고.. 1-0 ㅋㅋ 123.111.236.52 2007/04/25  
 witten  궁금님... 님머리가 너무 좋으셔서 제가 이해못하는건지는 몰라도 무슨말인지 모르겠어요... 123.111.236.52 2007/04/25  
 궁금  그림님/ 아하... 그렇군요. 이해했슴. 감사합니다. 친절하게 설명해주셔서요. 203.223.124.109 2007/04/25  
 궁금  witten/ 제가 한 맹한 질문에 최선을 다해 답변해주셔서 정말 감사드려요. 정말정말 감사합니다. 203.223.124.109 2007/04/25   

 궁금  그림님/ 근데 제가 위에 썼던 말 중에 '11차원이 4차원을 보호하고 있고 우리가 지각하는 건 4차원까지다'란 말이 있는데 '보호한다'라는 의미는 4차원이 제대로 굴러가도록 '기능한다'라고 이해해도 되는건가요? 203.223.124.109 2007/04/25  
 뱅기  초끈이론포스는 유신론정도. 신을 설정했더니 설명이 되더라. 효과도 있더라. 61.247.153.81 2007/04/25  
 궁금  그러니까 m이론에 의하면 '양자역학'과 '상대성이론'이 한번에 설명가능하기 위해서는 공간을 구성하는데 10개의 축(?)이 필요하다..라고 설정해두고, 그 10개의 축을 하나의 법칙으로 설명하려하는 시도가 m이론인가요? 203.223.124.109 2007/04/25  
 witten  초끈이론이 과거에 막 상대성이론과 양자역학을 통합가능하게 해주면서 잘나가다가.. 한번 좌절기를 겪었던게.. 끈이론버젼이 5개나 나왔었거든요..그이론을 하나로 통합한게 M이론임...그래서 다시 초끈이론이 잘나갈수있었던거죠.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 궁금  witten/ 아하. 그 5개버젼을 하나로 묶는데 1개의 차원이 더 필요했던거구요? 그래서 m이론에 의하면 우주는 11차원으로 이뤄져있다는거군요.-근데 1:1이네요.ㅋㅋ 203.223.124.109 2007/04/25  
 그림  4차원이 제대로 굴러가도록 기능한다라.. 그렇게 이해해도 되고. (추가 차원에서의 진동이 4차원에서 질량 등으로 나타나니까.) 128.211.175.77 2007/04/25   

 witten  그리고 11차원이 4차원을 보호한다는게 도무지 뭔지를 모르겠습니다.... 3차원이 크게 팽창할수있었던 이유는 다른 공간은 끈이 지나가는 경로인 world-sheet가 막아서 팽창하지 못했지만 3차원을 감싸는 끈은 anti-string에 의해 사라지면서 팽창할수있었다정도만 아는데.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 witten  아 역전당했다... 123.111.236.52 2007/04/25  
 궁금  그럼 m이론 학자들이 기존의 4차원에서 추가한 7개의 차원은 4차원을 위해서 존재하는 종속적이지만 개별적인 차원들인가요? 미시세계가 거시세계에 종속적인것인지 미시세계가 발현및 확장된것이 거시세계인지는 모르겠지만(아님 상호작용이려나?) 애초에 끈이론이 등장하게 된 계기가 미시세계와 거시세계의 '차이'때문이라면 m이론이 추가한 차원들은 너무 작위적이거나 결과론적인 접근 아닌가요? 203.223.124.109 2007/04/25  
 궁금  헉. 카카 미쳤다; 내 이럴거 같더라만. 누구야. 카카가 호나우도보다 딸린다는 놈이. 203.223.124.109 2007/04/25  
 witten  M이론이 추가한 차원들?이라뇨? 하나 추가하지 않았음?.. 일단 결과론적인 접근인지는 모르겠으나 11차원으로 확장했을경우 그 5개의 끈이론이 조화롭게 통합이 됩니다.. 즉 완전 달라보이던 이론이 11차원의 관점에서 바라보면 하나인 이론이었다는거죠.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 불륜대사  초끈이론은 오로지 세상을 하나로 설명하기 위한 목적을 가지고 만든 가설임. 세상이 하나의 식으로 설명될 수도 있고 안될 수도 있음. 순전히 그건 믿음의 문제임. 진짜 신이 식2개로 설계했다면 초끈이론이고 나발이고 그냥 상상속에 있다가 그냥 사라지는 것임. 초끈이론은 검증이 현재로서 불가능하니 배척되지도 법칙이 되지도 못하고 그냥 가설로만 남아있을 것임. 상대론이 법칙이라면 초끈이론은 초끈학설임. 211.219.164.118 2007/04/25  
 witten  불륜대사님.. 제가 알기로는 상대론은 법칙이라기보다는 그것도 이론으로 취급받는걸로 아는데.. 흠.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 궁금  불륜대사/ 그렇군요. 그냥 하나의 가능성일 뿐이군요. 203.223.124.109 2007/04/25  
 witten  그래도 초끈이론은 자연스럽게 중력의 존재도 예측하고 4가지힘도 통합해주며, 빅뱅을 설명할수있게하고, 블랙홀에 대한 난제도 해결해준걸로 아는데..뭐 이게 가설의 위치를 벗어나게 해줄수는 없지만... 이제곧 제네바에 가속기가 완성되면 그떄는 실험으로 확인할수있을지도 모른다고 하더군요.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 불륜대사  실험으로 검증받은 이상 법칙이죠. 이론이 검증받으면 법칙이 되는 것임. 법칙이 되면 다른 현상을 예견할 수가 있고, 예견이 틀리면 법칙을 수정하거나 이론검증에 실패한 것임 211.219.164.118 2007/04/25  
 불륜대사  cern에서 하는 cdf도 힉스입자나 보려는 정도임. 초끈이론 검증하려면 태양계 크기의 가속기는 만들어야 할듯. 211.219.164.118 2007/04/25  
 witten  아 그 가속기로 검증되는건 초끈이론의 증거가 아니라 초대칭의 증거였다 참.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 불륜대사  아참 cdf는 페르미랩에서 하는 거고 cern에서 하는 거는 lhc 211.219.164.118 2007/04/25  
 witten  이번에 나사에서 상대성이론 검증하고있는데 이제 한개만 확인더하면 법칙으로 받아들여도 괜찮다고 하긴하던데.. 그렇군요.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 궁금  불륜대사/ 네이버에 찾아보니 양자역학이 '이론'이라고 나와있는데 맞나요? 203.223.124.109 2007/04/25  
 witten  양자역학이나 양자전기역학의 서술방식은 터무니 없지만 실험결과는 매우 정확하게 맞춰내죠.. 실험결과를 정확하게 예측해낸다고 그 사고방식이 맞다는 것의 근거는 될수없어서 이론인듯.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 witten  만약 초끈이란게 실제로 존재하지 않고. 이론들이 다 틀렸다고 하더라도.. 그이론들을 만들어낸것이 헛된일은 아닐겁니다... 한이론에서 상대성이론과 양자역학이 자연스럽게 합쳐지고 여러가지 현상이 설명이 되는데 그게 헛소리이지만은 않죠.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 불륜대사  모든게 이론에서 법칙으로 나아가는 거니 양자역학도 이론이기도 하고 법칙이기도 하죠. 양자역학을 구성하는 각각의 이론들중에서 검증된 것들은 법칙이라고 봐야함. 211.219.164.118 2007/04/25  
 불륜대사  witten// 대통일이론이란게 존재하지 않는다면 상대성이론과 양자역학을 가지고 다 설명되는 것을 초끈이란걸로 설명하는 게 큰 의미는 없죠. 더 간단한게 설명되는 것을 복잡하게 초끈으로 설명할 이유가 없음. f=ma를 더 복잡한 10줄짜리 형태로 표시하는 거랑 비슷한 것임. 물론 이런 방식으로 바라볼수도 있다는 의미는 있겠지만 과학자들은 더 단순한 식을 원할 것임. 211.219.164.118 2007/04/25   

 함수  어느 책에서 그렇게 이론과 법칙을 엄격히 구분하던? 128.211.175.77 2007/04/25  
 함수  새로 만들 가속기 LHC에서 초대칭 검증/반증 될 꺼라는 보장 없음. 어쩌면, 아주 운 좋으면 검증될 거라는 거지. LHC에서 초대칭 입자가 안나오면 그냥 '초대칭 입자들은 더 높은 에너지에서 나오나 보다'라고 생각하면 그만이잖아. 128.211.175.77 2007/04/25  
 불륜대사  초대칭 이론들이 이론적으로 내놓은 값들이 있으니, 그 값들이 안 나오면 그 값을 나오게 한 이론을 버리던지 수정해야 함. 남은 초대칭이론중에서 그보다 높은 수준에서의 에너지를 예측하는 이론만 남는 것임 211.219.164.118 2007/04/25  
 그림  아 미안 실수로 딴데서 쓰는 닉네임인 '함수'를 써버렸다. 128.211.175.77 2007/04/25  
 witten  ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 맨유 동점골........ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 근데 과갤에는 비관론자가 왜케 많아요..과학꿈나무들이 좌절하겠네요..ㅋ 123.111.236.52 2007/04/25  
 그림  불률대사// 그거야 당연하지. 단지 '이제 1~2년만 기다리면 초대칭이란 게 진짜로 있는지 없는지 알 수 있겠구나'라는 식으로 기대하면 안된다는 거야. 128.211.175.77 2007/04/25  
 그림  witten// 거짓된 희망을 갖느니 차라리 정직하게 절망하라 그래. 128.211.175.77 2007/04/25  
 witten  그림님 도대체 얼마나 공부하면 거짓된 희망을 구분해낼수있죠?.. 저도 그때까지는 공부해봐야겠어요.. 123.111.236.52 2007/04/25   
 불륜대사  그림// 그런걸 기대하는 사람이 있을까? 표준모델이 정착되는데도 긴 시간이 걸렸는데. 211.219.164.118 2007/04/25   

 그림  그리고 불륜대사님하. 모든 물리적 현상이 상대론과 양자론으로 설명된다는 건 착각이다. 당장 LHC에서 나올 실험 결과를 상대론과 양자론으로 예측할 수 있나? '인간의 마음' 처럼 이론의 적용 범위에는 들어가는데 너무 복잡해서 예측 못하는 게 아니고, 지금도 아예 이론의 적용 범위 밖에서 일어나고 있는 현상들이 있다구. 단지 우리가 그 현상들을 마주치기가 쉽지 않으니 많은 경우 무시해도 될 뿐이지. 128.211.175.77 2007/04/25  
 그림  상대론과 양자론의 통합 이론이 존재하지 않을 수 있다구? 그럼 빅뱅 초기의 입자들은 어떤 원리로 움직였는데? 지 꼴리는 대로? 신의 지시에 따라? 통합 이론이란 게 그냥 '통합하면 예쁜 이론이 생기니까' 만들려는 게 아니라, 우리가 우주에서 이해하지 못하는 부분이 있으니까 만들려는 거다. 통합 이론의 존재를 부정하는 건 합리적 외부 세계의 존재를 부정하는 거야. 128.211.175.77 2007/04/25  
 불륜대사  위에 witten님이 그렇게 애길해서 그냥 그렇게 쓴 것임. 어차피 애기하고자 한것의 중점이 거기에 있는 것은 아니니 그런걸로 머리 헷갈리게 하지 말고 요점만 애기하자는 것임. 211.219.164.118 2007/04/25  
 witten  흠.. ㅇㅇ 그림님 말에 공감함... 123.111.236.52 2007/04/25  
 불륜대사  그리고 lhc도 이론을 바탕으로 해서 예측되는 결과를 잡고 그걸 디텍팅할 수 잇는 레벨에서 설계하는 거야. 실험에서 이론에서 설명될수 없는 결과가 나오면 다시 이론이 그 결과를 설명하도록 돌아가고 그게 이론과 실험이 상호관련되어 학문이 발전하는 과정이잖아. 211.219.164.118 2007/04/25   

 그림  우리가 물리적 우주의 존재를 부정하고 유심론으로 넘어가지 않는 이상, 통일 이론은 당연히 존재함. 단지 80년대에 표준모형이 한참 개발될 때와는 달리, 요즘은 '그 궁극의 이론이란 건 역시 인간의 두뇌로는 밝혀낼 수 없을 정도로 어려운 게 아닐까' 하고 의심하는 물리학자들이 늘어가고 있을 뿐이지. 128.211.175.77 2007/04/25  
 불륜대사  궁극의 이론이 통일이론이어야 할 논리적 필요성이 있을까? 완전히 독립적인 두개의 원리로 우주가 구성될 수도 잇는 거지. 물론 3개일수도 있고. 211.219.164.118 2007/04/25  
 그림  그리고 위에 불륜대사형이 "그런걸 기대하는 사람이 있을까?"라고 했는데, witten씨는 그렇게 기대하고 있는 걸로 보였는데? 아니면 말고. 128.211.175.77 2007/04/25  
 불륜대사  맨유 역전 성공~~~~ 211.219.164.118 2007/04/25  
 witten  루니 종료직전 역전골!!!!!!!ㅋㅋㅋㅋ 123.111.236.52 2007/04/25   

 그림  "통일이론"이란 게 뭐라고 생각해? 모든 물리적 현상을 설명하고, 이론체계 내부에 모순이 없으면 그게 통일이론이다. 만약 우주가 두 개의 이론으로 설명되고 두 이론이 서로 모순되지 않으면 둘을 통틀어서 "하나의 통일이론"이라 불러도 돼. 근데 상대론과 양자론은 애초에 서로 모순되는 이론이니 문제지. 128.211.175.77 2007/04/25  
 witten  그림//ㅇㅇ 님말씀이 맞음.. 상대성이론의 매끄러운 시공간과 양자역학의 양자요동이 모순이되죠.. 123.111.236.52 2007/04/25  
 그림  예를 들어 우리가 보통 뉴턴 역학이 하나의 이론이라고 생각하지만, 이것도 뉴턴의 1,2,3법칙 및 중력 F = Gmm'/r^2라는 "독립적인 네개의 원리"로 이루어진 이론이야. 이를 구성하는 네개의 원리가 서로 모순되지 않지만, 모든 현상을 설명하지는 못하기 때문에 통일이론(혹은 궁극의 이론)이라 불리지 않는 거다. 128.211.175.77 2007/04/25  
 그림  이런 의미에서 우주가 존재한다면 "무조건" 통일이론도 존재한다. 하지만 어떤 물리학자의 표현을 인용하면, "원숭이를 아무리 훈련시켜도 미적분을 이해하지 못하는데, 원숭이보다 기껏해야 아주 약간 발전된 뇌를 가진 우리라고 해서 우주의 진실을 이해할 수 있겠냐"는 건 의문이지. 128.211.175.77 2007/04/25   

 불륜대사  내가 생각하는 통일이론은 위에 언급한 것에 하나의 원리라는 뜻까지 포함하는 거야. everything을 하나로 설명하는 이론. 통일이라는 말을 쓰려면 하나로 합쳐야 하지 않을까? 211.219.164.118 2007/04/25  
 불륜대사  사람이 인지할 수 있는 현재의 모든 결과를 2개의 원리로 설명하는 이론이 있다고 했을때, 과연 과학자들이 그 둘을 합치려고 하지 않을까? 합치려고 할꺼야. 합쳐놓고서는 합친 것만으로 설명할 무언가를 제시하고 찾으려 하겠지. 아마 그건 끝이 없는 여정이 될 수도 있겠지. 원래부터 2개일 수도 있으니가. 211.219.164.118 2007/04/25   

 그림  쓸데없는 짓이다. 두개의 원리를 수학적으로 말만 적당히 바꾸면 한 문장으로 표현하고 하나의 원리라고 주장하는 건 간단한 일이다. 뉴턴역학에서 F=ma와 작용반작용 법칙을 합치는 게 무슨 의미가 있겠어? 그런다고 새로운 현상이 설명되는 것도 아니고, 그건 과학이 아니고 미학이다. 최소한 내가 아는 제정신의 과학자들은 그딴 짓 안해. 128.211.175.77 2007/04/25  
 그림  예를 들어, F와 F'이 서로 반작용 관계일 때 뉴턴역학의 두 원리를 합쳐서 "a와 b가 임의의 실수일 때 aF+bF' = (a-b)ma"라고 적으면 이게 뉴턴의 2법칙과 3법칙을 통합하는 통일 이론이냐? 할일 없는 인간의 말장난이지. 128.211.175.77 2007/04/25  
 그림  (노파심에 말하자면 저 공식에 a=1 b=0을 대입하면 2법칙이 나오고, a=1 b=1을 대입하면 3법칙이 나옴.) 128.211.175.77 2007/04/25   

 해민  시간과 공간이란 물질의 존제 조건잊요. 물질이 없으면 시간과 공간이 있을 수 없지요. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 시간과 공간은 독립적이지 않아 시공간이라 했고 이 시공간은 물질에 휘기도 한다고 했지요. 이것이 바로 물질과 시공간은 서로 분리할 수 없다는 것을 일부 증명해 주었다고 보고 있지요.. 시공간이 없다.. 이것은 실재하지 않은 관념일 뿐이지요. 질문이 잘못된듯해요 150.150.65.185 2007/04/25  
 흠  아무것도 안남는다. 뭐가 남는다고 해도 인간의 인지 밖이다.. 한마디로 아무것도 안남는다. 그런데 아무것도 안남는 것이 어떤것인지 인간은 상상할수가 없다..절대無라는 실체를 모르기때문이다.. 125.134.206.207 2007/04/25  
 햏토리  사랑만 남습니다. 211.54.148.90 2007/04/25  
 nblue  딴 건 모르겠는데요, 과학자들에게 있어 지금 스탠더드 이론의 실질적인 가장 큰 문제점은 “너무 잘 맞는다”라는 데 있어요. 스탠더드 이론으로 설명 안 되는 거 적어도 2003년경까지는 들어본 적이 없거든요. 물론 끈이론이 뜬 이유인 “중력의 양자장화”같은 수학적인 모델링은 제외하고요, 순전히 실험결과의 관측 영역에서 말이죠. 지금은 그런 게 생겼나요? 218.148.223.87 2007/04/25  
 그림  nblue님 말씀이 맞음. '관측되는' 것 중에서 설명 안되는 건 사실상 암흑물질 뿐이죠. 128.211.175.192 2007/04/25  
 그림  사실 중력이 거대규모에서 기묘하게 행동하는 현상이 진짜 암흑물질로 설명되는 건지, 아니면 MOND 따위가 필요한 건지도 현 시점에서는 단언하기 어려우니까요. 128.211.175.192 2007/04/25 



한줄 요약하자면, 내가 한 말의 핵심은 "물리학의 통일 이론은 당연히 존재한다. 그걸 인간이 발견한다는 보장은 없지만."이다. 이에 대한 논거는 위에 써 있고. 다만 여기에 대해, 철학 및 수리논리학적인 관점에서 조금 더 할 이야기가 있긴 한데, 이건 나중에 하도록 하겠다.