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Prof. Han, Joo-Hwan in MSE, YU

  공간이란 이 세상을 구성하고 있는 그 무엇이 실존적으로 존재할 수 있는 영역을 말하며, 그 영역의 크기를 체적이라 한다. 그렇다면 공간 내에 실재하는 존재란 무엇인가? 우리가 살아가고 있는 이세상, 우주는 물질과 에너지로 구성되어 있음으로부터 공간 내에 실존하는 존재란 결국 물질과 에너지로 구성된 그 무엇임을 확신할 수 있다. 공간이 없으면 이들이 존재할 수 없고, 존재가 없는 그 공간은 무의미 할 뿐이다. 

  지금까지의 과학적 성과에 의하면, 물질은 질량을 가지고 있으며, 질량체(전하체, 자성체, 양성자, 중성자 포함) 간의 상호작용으로 인해 공간 상에 포텐셜(potential) 에너지 분포가 발생하고 이의 공간적 기울기(gradient)가 힘으로 나타나는데, 이로 인해 자연계에는 중력, 전자기력, 강력, 그리고 약력의 4가지 근원 힘이 발생하는 것으로 밝혀져 있다. 이때, 힘에 의해 질량체가 낮은 에너지 준위로 이동하게 되고 그 과정에 수반되는 에너지 감소는 질량체의 운동(motion) 또는 파동(wave)의 형태로 방출되게 된다. (예를 들면, 중력장 내에서 질량체의 위치에너지가 운동에너지로 변화하는 것과 높은 에너지 준위에 있던 전자가 낮은 에너지 준위로 천이할 때 전자기파를 방출하는 것 처럼)

  또한, 양자역학에 의하면 이들(운동과 파동)은 각각 입자성과 파동성을 동시에 가지고 있다. 물질을 구성하고 있는 질량체는 입자성 뿐 아니라 물질파 처럼 파동성을 가지고 있으며, 비질량체인 전자기파, 진동파 등은 파동성 뿐 아니라 운동량 처럼 입자성(광자, 포논)을 가지고 있음이 밝혀져 있다. 이처럼 입자와 파동은 하나의 실체가 두가지 모습으로 드러나는 것이다. 동일한 논리로 물질과 에너지가 서로 다른 것이 아니라, 하나의 실체가 서로 다른 모습으로 나타나는 것에 불과한 것으로 이해할 수 있다. 실제로 세상에는 반물질이 존재하며 물질과 반물질이 만나면 물질/반물질은 사라지고 그 과정에서 E=mc2 해당하는 에너지가 방출되는 것이 밝혀져있다. 즉, 물질은 에너지를 매개로 반물질과 물질-에너지-반물질 형태의 상호 대칭성 즉, 쌍대성(雙對性, Duality)을 가지고 있다.  

  그렇다면, 질량체 간의 상호작용으로 발생하는 중력(만유인력)으로 인해 질량체가 서로 당겨서 서로 간의 거리가(공간이) 줄어들어 한 곳으로 모여드는 현상(예를 들면, 블랙홀의 형성)과의 쌍대성 논리로 질량체 사이에 모여들어 새로운 공간을 생성함으로 인해 질량체들이 서로 점점 더 멀어지게 하는 현상(예를 들면, 우주의 팽창)을 야기하는 반질량체가 존재하는 것은 아닐까? 실제로 우주 팽창을 설명하기위해 암흑 물질(dark matter)을 찾기 위한 천문(물리)학의 노력이 오늘도 경주되고 있다. 질량체는 모여들수록 중력을 더 크게 생성하는 반면 반질량체는 모여들수록 공간을 더 크게 생성하는 것은 아닐까?

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