어느 주말 오후 아내는 둘째를 데리고 외출하고 딸을 저녁까지 제가 데리고 있게 되었습니다.첫째 녀석을 데리고 책도 보고 자전거도 타고 와서 놀다가 둘다 지쳐서 TV를 틀었는데 마침 내셔날지오그래픽 채널에서 초끈 이론에 대해서 나오고 있었습니다.
정규과정에서 배운 물리학에서는 모든 물체를 쪼개다 보면 근원적인 원자가 나온다고 배웠고 물질의 최소단위는 원자라고 교과서에서 배웠습니다.
하지만 현대 물리학은 교과서가 따라올수 없을 정도로 물질의 근원에 대한 새로운 이론들이 많이 나왔죠
대학때 잠시 현대 물리학에서 이야기 하는 물질의 최소 단위에 대해 초끈이론을 소개하는 내용을 읽은적이 있는데 미시적인 세계에서는 거시적인 물리학의 법칙이 통용되지 않는다는 내용과 입자는 현재 어디 범위에 있다만 알 수 있으며 그리고 입자는 희한하게도 여기에서 나타났다 저기에 나타나기도 하고 한쪽을 건드리면 멀리떨어진 다른 입자가 빛보다 빠른 속도로 정보가 전달 된듯 변화 한다는 내용이 제일 신기했던건 같습니다.
해당 내용은 물질의 기본을 진동하는 끈으로 소개하는 내용으로 기억하는데 이끈은 차원에 걸쳐 있어 한 단면만 보면 마치 입자처럼 보인다는 내용이 재미있었고, 제가 이해 하기에는 그래서 해당 입자를 건드렸을때 바로 반응 하는 이유는 우리는 볼 수 없는 차원에 걸쳐진 끈 형태이기 때문에 바로 반응할 수 있고 또 진동하기 때문에 나타났다 사라지기도 한다고 정도로 이해 했습니다.
하지만 초끈이론, M이론 등을 설명하는 무시무시한 설명들 즉 예를 들면 아래와 같은 문구를 보면서 일반인인 저는 책을 덮었던 기억이 있습니다.
"11차원 초중력이론super gravity theory은 아인슈타인의 중력자graviton와 그 초대칭짝인 초중력자gravitino, 이렇게 두 개의 입자만을 포함하는 이론이다. 그러나 M-이론에는 질량이 제각기 다른 입자들이 무한정으로 등장하며(각 질량은 11차원 막에 주름을 형성하는 고유한 진동에 대응된다), 11차원 초중력이론까지 그 속에 포함하고 있다. 또한 11차원 막이론에서 하나의 차원을 작은 영역 속에 감아 넣으면 막이 끈으로 전환되면서 전체적인 이론은 II형 끈이론과 일치한다. 예를 들어 11차원의 구球에서 하나의 차원을 제거하면 원래의 형태가 붕괴되면서 적도에 해당하는 부분이 닫힌 끈으로 남을 것이다. 이와 같이 11차원 막이론에서 열한 번째 차원을 작은 영역에 숨기면 그 결과는 10차원 끈이론과 일치하게 된다. 따라서 우리는 10차원의 모든 끈이론과 11차원 이론들을 하나로 통합하는 통일이론을 갖게 된 셈이다. M-이론은 막의 개념을 이용해 기존의 끈이론을 11차원에서 재구성한 신비의 이론으로 무한대문제는 더 이상 나타나지 않는다. "
" 아마도 현대 물리학의 몇몇 이론들은 윗글 처럼 저 같은 일반인은 몇일을 다시 읽어도 이게 맞는 소리인지 그냥 되는 대로 씨부렁거린 개소린지 분간을 할 수 없는 경지에 이른듯 합니다. "
어쨋든 물질은 진동하는 끈 형태로로 구성되어 있다는 초끈이론을 소개하는 내셔날지오그래픽의 다큐멘터리를 다소 졸린 눈으로 보고 있는데.. 딸이 기습적으로 물었습니다.
"아빠 초큰(초끈) 이 뭐야?"
당황해서 고작 한 대답이 "응 지후는 아직 몰라도 돼" 였는데 뭔가 실망한 빛이 역력한데다 칭얼대기 까지 하고, 더군다나 제 딸은 집요합니다.
계속해서 2~3분단위로 되풀이 해서 물어봐서 잘못된 설명이라도 해줘야 했습니다.
하지만 최대한 설명을 해줘야 겠다는 의무감과 도전 정신이 갑자기 무럭무럭 생겨 났습니다.
어디 끈이 없나 찾다가 클립하나를 펴서 끈 모양으로 만들어 보았습니다.
재현하자면 요런 클립이었습니다.
"물건들을 계속 쪼개다 보면 눈에 안보일 만큼 작은 점이 되는데 이게 사실은 점이 아니야"
"이 점은 사실은 끈모양인데 한쪽에서만 잘려진 모습으로 보면 점처럼 보여"
그걸로 부족한듯 해서 포스트잇을 동원하여 다른 부분을 가린 후에
" 우리가 볼수 없는 세계(여러 차원)에 숨겨져 있는 끈 모양이 일부만 보이면 점(입자) 처럼 보이지?"
포스트 잇 뒤에서 클립을 흔들면서 " 근데 이게 막 떨어(진동)서 보였다 안 보였다 하기도 하고 그러지? 이게 바로 초끈이야"
"응 그렇구나 알겠어"
어라 설마 설명이 된건가? 이런 기적이.. 내가 유치원생에게 나도 잘 모르는 초끈 이론을 설명해낸거야?
하지만 역시나 우리딸은 10분뒤 "근데 아빠 초큰(초끈) 이 뭐야?" 라고 다시 물어와서 급좌절 하였습니다.
그래서 재차 설명, 역시 알았다고 주억거리는 우리딸, 10분 후 다시 질문... 딸아 그건 니가 고등학생쯤 되면 책보고 찾아봐라....ㅜㅜ
여튼 어딘가에 어린이에게 초끈 이론 설명할 일이 있다면 이런 훌륭한 교구가 있습니다.
막이론은 비눗방울 풍선이라도 불어야 할까 봅니다.
이른바 닫힌 진동 하는 끈 ㅡㅡ;;;;;
이것이 열린 진동 하는 끈 ㅡㅡ;;;;
-글 추가-
고백하건데 저는 앞서에 밝힌 바와 같이 최신 물리학 이론은 이게 맞는 소리인지 분간 하지못하는 일반인으로 초끈이론은 어렴풋이 이해하고 있으니 내용상 오류가 있더라도 너그러이 봐주시고 딸과의 에피소드로 봐주시면 감사하겠습니다.
아 그리고 부탁 인데 물리학 전문적인 지식을 SNS로 물어보지는 말아 주세요. ㅜㅜ
대답해야지 하는 의무감에 엄청나게 고민하고 인터넷을 찾아봐야 합니다. ^^
