과학철학

양자장이론과 인과의 비대칭성: 양자장이론의 존재론적 토대 II

김재영

Published Jan 1, 2010• 0 citations

Abstract

상대성이론과 양자이론의 성공적 결합으로서의 양자장이론에 나타나는 인과의 비대칭성 문제를 라이헨바흐의 연언갈래(RCF)와 새먼의 상호작용갈래(SIF)개념을 중심으로 논의했다. RCF에서는 인과의 비대칭성이 내재적으로 나타나지만, SIF에서는 비대칭성이 없다. 양자역학에서의 역향 인과의 개연성으로서제안되는 아인슈타인-포돌스키-로젠의 사고실험을 RCF가 아니라 SIF로 본다면, 역향 인과로 해석될 수 없음을 보였다. 표준적인 양자장이론을 확장한 일반양자장이론(GQFT)의 한 형태인 LSZ 정식화의 해석을 통해, 양자장이론의상태서술은 퍼치개 또는 2점 함수의 계산으로 이루어지며, 양자장이론의 사건서술은 LSZ 환원공식으로 이루어짐을 밝혔다. 양자장이론에서 상태서술은SIF인 반면 사건서술은 RCF라고 믿을만한 근거를 제시했다.

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신념도 또는 믿음직함은 우리를 자주 혼란스럽게 한다. 믿음직함의 혼란스러움을 잘 보여주는 예는 잠자는 미녀 문제이다. 이 문제의 합당한 답이 1/3이라고 주장하는 사람은 이른바 ‘가능주의 계산 방식’이라는 것을 따르고 있다. 이 방식은 가능한 일들이 모두 벌어진다고 가정한 후, 이 가운데서 자기 자신이 몇 군데 있을 수 있는지를 헤아림으로써 믿음직함을 계산한다. 양자역학의 많은 세계 해석을 지지하는 베이드먼과 소운더스는 가능주의 계산 방식의 전형을 보여주고 있다. 그들의 계산에 따르면, 잠자는 미녀 사고실험을 여러 주에 걸쳐 반복할 경우, 1/2주의자는 한 주에 걸쳐 진행할 경우와는 다른 결과를 얻게 된다. 하지만 일반화된 잠자는 미녀 문제를 가능주의 계산 방식에 따라 풀이할 경우 매우 야릇한 결과가 나온다는 것을 확인할 수 있다. 결국 이는 가능주의 계산 방식이 미덥지 못하다는 것을 보여준다. 나아가 일반화된 잠자는 미녀 실험을 여러 번 반복할 경우에도 가능주의 계산 방식은 예기치 못한 결과를 얻게 된다. 이러한 혼란스러움이 생긴 까닭은 동전을 던지는 시점의 중요성을 간과했기 때문이다. 잠자는 미녀 사고실험을 여러 주에 걸쳐 반복하고자 한다면, 각 주의 일요일에 동전을 던져야 한다.

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양자역학 태동기의 이원론에 관한 역사적 연구

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실재에 관한‘신적(혹은 외재적)관점’은 근본적으로 인식가능하지 않은 대상?l 존재를 형이상학적으로 가정하고 있는 반면, 퍼트남(H. Putnam)의 내재적 실재론은 처음부터‘인간적(혹은 내재적)관점’에서 인간의 인식능력 안에서 주장가능한 실재론을 제안하고 잇다. 이는 점점 추상화디고 직접 관찰가능하지 않은 대상들을 언급하는 현대 과학이론에 대한 실재론 논의에서 새로운 지평을 열어주고 있다. 그러나 자체의 많은 문제점으로 인해 이 관점은 긍정적인 가치를 제대로 평가 받지 못하고 오히려 비판의 대상이어 왔다. 본 논문은 과학이론의 표준으로 볼 수 있는 물리학 이론 그 가운데서도 사물 인식의 가장 일반적인 틀을 제공해 온 양자 이론의 인식과정에 대한 분석을 통해, 내재적 실재론의 주요 주장들을 비판적으로 옹호하고 이를 기초로 (비록 부분적이지만) 내재적 실재론에 가해진 비판들에 대한 해결의 실마리를 찾아보고자 한다. 이를 위해 본 논고에서는 먼저 양자이론의 대상 인식과정에 대한 분석을 통해, 양자이론의 개념체계와 더불어 매우 일반적인 사물 인식구조에 대한 규명이 이루어질 것이다. 다음으로 이러한 분석의 결과들을 내재적 실재론의 핵심적인 주장들과 비교 분석할 것이다. 그 결과 상당한 유사성이 보이는데, 이는 경험적 가설인 내재적 실재론의 관점을 옹호하는 과학적인 근거가 될 것이다. 마지막으로 양자이론의 사물 인식과정에 비추어 내재적 실재론에 대한 비판적 보완이 모색차원에서 논의될 것이다. 특히 내재적 실재론은 과연 실재론인가라는 비판에 대해, 양자이론의 인식과정 안에서 ‘무엇이 실재한다’는 주장이 어떻게 이루어지는가를 살펴봄으로써, 실용적 관점에서 정당화가 가능한 실재에 관한 주장이 내재적 실재론과 정합적임을 주장할 것이다. 또한 상대주의라는 비판을 면하기 위해 내재적 실재론에 어떤 주장들이 보안 또는 강조되어야 하는지도 검토될 것이다.

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양자 물리학의 확률적 세계와 장자의 안명무위(安命無爲)

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이 논문은 장자의 세계 이해와, 그 세계 안의 개별자인 인간이 따라야 할 삶의 태도로서 안명무위를 양자 물리학의 세계상을 통해 독해한 것이다. 현대 물리학자들에 따르면 원자 이하의 미시 세계에는 기존의 개념들로는 설명되지 않는 모순이 가득하다. 예를 들어 소립자들은 확률적으로 존재한다. 이 말은 관찰하기 전까지는 어디에나 존재하고 어디에도 존재하지 않는다는 말이다. 나아가 소립자는 다른 체계들과의 상호 작용을 통해서만 정의되거나 관찰될 수 있다. 관찰 행위 자체가 대상과 상호 작용을 일으켜 관찰 결과를 변화시키기도 한다. 물질의 한 속성을 관찰하고 확인하면 다른 속성들은 중첩된 가능성의 영역에 남겨진다. 미시 세계의 모순은 입자, 물질, 존재 등 연구자들이 가진 기존 개념의 한계를 드러낸다. 물리학자들은 여전히 이러한 모순적이고 무질서하고 불확정적인 미시세계에서 거시세계의 기계적 인과율로 이어질 단서를 찾고 있다. 장자가 관찰한 자연은 어떤 의도나 목적, 설계도 갖지 않은 채 무위했다. 각각의 사물과 사태들은 그저 서로에게 기대어(待對) 생겨나고, 개개의 생명은 기(氣)의 취산에 따라 생멸하지만 전체로 보면 자연은 균평(天均)을 유지한다. 개별자들의 운동이 모여 도를 이루는데, 인간의 분절적이고 추상적인 개념들은 모든 사태의 가능성을 한 덩어리 안에 품고 있는 도의 모순을 표현할 수 없고, 그 개념들로 구성된 인간의 사유로는 도를 이해할 수 없다. 개체의 의식으로서의 ``나``(我)가 아닌 세계와 연결된 고리로서의 ``나``(吾)를 회복한, 환중(環中)의 정신경계에서야 비로소 나를 둘러싼 세계에 일어나는 변화의 의미를 알 수 있다. 안명은 그러한 변화의 의미를 깨닫고 주어진 운명에 편안히 머무는 마음가짐이며 무위는 아직은 완료되지 않은 변화의 흐름에 참여하는 행위이다.

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논문 : 통계적 앙상블 해석과 측정의 문제

김재영

양자역학의 해석에서 통계적 앙상블 해석(SEI)을 검토한다. 막스 보른의 통계적 해석을 역사적 맥락에 따라 상세하게 살펴보고, 보른이 확률의 개념을 어떻게 사용했는지 논의한다. 나아가 아인슈타인이 보른의 논의와 관련하여 제시한 앙상블 해석을 검토한 뒤, 이를 확장한 통계적 앙상블 해석을 상세하게 다룬다. 특히 상태의 준비와 측정을 상세히 논의하고, 덧붙여 통계적 해석과 ‘서울 해석’(SI)의 관계에 대한 함의를 모색한다.

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