양자역학의 논의에 대하여


제가 며칠전 '양자역학과 상대성원리는 폐기되어야 한다'(번호 123 )라는 제목으로 글을 올렸습니다. 이 글에 대해 두 분이 고마운 조언을 주셨습니다.

조언의 내용은 관성력에 대한 인식이 부족하고, 소립자의 활성기능이 동양철학의 생기론과 유사한 성격을 갖고, 새로운 이론은 실험적 검증이 필요하다는 것이었습니다. 이러한 의견은 다른 분들도 가지실 것으로 예상되어서 해명을 하겠습니다.

제가 'scieng. net'의 '과학기술 Q&A'에 올리는 글은 기존의 양자역학과 상대성원리를 기반으로 만들어진 것이 아닙니다.

기존의 양자역학과 상대성원리에서 물리현상의 변화과정를 정량적으로 표현하는 수리학의 논리는 부정(일부는 인정)하지 않으나, 물리현상의 본성을 정성적으로 설명하는 부분은 혼란스러운 많은 문제점을 안고 있습니다. 이러한 인식은 저의 우둔함과 무지의 결과라고 볼 수도 있겠습니다만......

이 글의 목적은 혼란스러운 양자역학과 상대성원리의 이해방법을 미련없이 버리고 새로운 대안을 찾아 보자는 것입니다. 일부분의 제한적 보완이 아니라 모든 것을 뒤바꾸는 새로운 패러다임의 혁명이 필요하다는 것입니다. 그러므로 이 글의 내용을 기존의 지식으로 보면 모두가 이해되기 곤란할 것입니다.

기존의 왜곡된 고정관념과 권위를 버리고 처음부터 새롭게 시작하여서 새로운 길을 개척하는 마음의 자세로 이 글의 내용을 검토해 보시기 바랍니다.

이 글의 입장에서 관성력의 본성은 한마디로 정지상태의 운동에너지라고 표현됩니다. 이러한 결론이 유도되는 과정은 다음과 같이 설명할 수 있습니다.

소립자의 관성력은 외부의 일반적 운동에너지에 대해 대항적으로 반응하는 역학적 힘을 의미합니다. 또한 소립자의 관성력과 외부의 일반적 운동에너지가 상호 반응하면, 외부의 운동에너지가 소립자의 관성력으로 보존되어서 소립자의 관성운동이 일어나게 됩니다.

소립자의 관성력이 외부의 일반적 운동에너지에 대해 대항적으로 반응한다는 논리는, 결국 소립자 자신도 외부의 일반적 운동에너지에 대해 대항적으로 반응할 수 있도록 외부의 운동에너지와 동일한 종류의 자체적 운동에너지를 현재의 진행상태로 갖는다고 해석되어야 합니다. 소립자의 내부에는 현재의 진행상태로 작용하는 자체적 운동에너지가 항상 존재한다는 것입니다.

여기에서 소립자의 자체적 운동에너지는 관성력과 동일한 크기를 갖고 이 자체적 운동에너지가 바로 소립자의 관성력을 발현시킨다고 이해할 수 있습니다. 이 자체적 운동에너지의 규모는 항상 소립자의 관성력에 비례합니다.

특히 기존의 양자이론처럼 소립자가 갖는 물질적 양의 규모를 질량으로 인식한다면 이러한 의미로 인식하는 소립자의 질량과 관성력이 비례되지 않을 수도 있습니다. 즉 우주공간을 구성하는 실체적 요소의 물질이 존재하더라도 이 우주공간의 물질이 자체적 운동에너지를 갖지 않으면 관성력을 발현시킬 수 없습니다. 그러므로 소립자의 질량과 관성력은 각각 독립적인 입장에서 개별적으로 다루어야 합니다.

하나의 예로 광파나 뉴트리노는 일정한 부피의 물질(우주공간의 물질)을 독자적으로 가지고 있으나 자체적 운동에너지가 작용하지 않아서 관성력을 발현시킬 수 없습니다. 그러나 기존의 물리학에서는 질량(물질의 양적 규모)이 반드시 관성력으로 표출되고, 이들은 항상 일정한 비례관계가 유지되는 것으로 오해하고 있습니다.

소립자 자신이 자체적 운동에너지를 가지고 있어서 이 자체적 운동에너지는 외부의 일반적 운동에너지에 대해 대항적으로 반응할 수 있습니다. 만약 소립자가 자체적 운동에너지를 갖지 않았다면, 이 소립자가 외부의 일반적 운동에너지에 대해 대항적으로 반응할 수 없을 것입니다.

이러한 상황은 전기장의 내부에서 오직 하전입자만이 전기적 상호 작용을 갖고 비하전입자는 전혀 반응하지 않는 현상이나, 또는 자기장의 내부에서 오직 자성체만이 자기적 상호 작용을 갖고 비자성체는 전혀 반응하지 않는 현상과 동일한 의미로 비교될 수 있습니다.

이와 같이 동일한 종류의 에너지끼리 반응하고 다른 종류의 에너지끼리 반응하지 않는 현상은 편의상 '동종 에너지의 반응원리'라고 표현하겠습니다. 이 '동종 에너지의 반응원리'라는 관점에서 보면, 외부의 일반적 운동에너지에 대해 대항적으로 반응하는 소립자 자신이 외부의 운동에너지와 동일한 종류의 운동에너지를 관성력의 크기만큼 갖는다고 가정하지 않을 수 없습니다.

정지상태의 소립자가 관성력의 크기만큼 자체적 운동에너지를 갖는다는 논리는, 소립자가 정지상태를 유지하더라도 이 정지상태의 소립자 내부에서 관성력의 크기만큼 운동에너지가 현재의 진행상태로 작용하는 것을 의미합니다.

하나의 예를 든다면 수소 원자의 외부로 전기력이 출현되지 않고 있으나, 수소 원자의 내부에서 항상 전자의 음전기력과 양성자의 양전기력이 작용하는 효과를 현재의 진행상태로 가지고 있듯이, 정지상태의 소립자 내부에서도 소립자의 입자단위보다 작은 규모의 운동에너지가 현재의 진행상태로 항상 작용한다는 것입니다.

정지상태의 소립자가 자체적 운동에너지를 갖게 되는 원인은, 이 글의 입장에서 소립자 자신이 팽창과 수축의 자체진동을 영구적으로 반복하기 때문이라고 가정하였습니다. 소립자가 갖는 자체진동의 운동에너지에 의해 소립자의 물질적 성분(질료)은 항상 덩어리모형의 입자체제를 유지할 수 있고, 소립자의 전기력, 핵력, 관성력 등의 에너지를 항상 만들어 낼 수 있고, 광파를 흡수하거나 방출할 수 있습니다.

이러한 소립자의 자체진동은 소립자가 활성기능을 갖는 원인적 요소로 작용합니다. 즉 소립자의 자체진동이 바로 소립자의 활성기능을 의미합니다.

관성력을 갖는 소립자에게 중력이 작용하면 소립자의 관성력이 편향적으로 반응하는 과정에 의해 지하방향의 낙하운동이 저절로 일어납니다.

여기에서 중력의 본성은 소립자의 관성력(자체진동의 운동에너지)이 편향적으로 작용할 수 있는 환경적 조건을 제공합니다. 즉 중력공간의 내부에서는 모든 소립자의 관성력이 편향적으로 작용하고, 관성력이 편향적으로 작용하는 모든 소립자는 지하방향의 낙하운동이 저절로 일어나게 됩니다. 이 중력의 작용으로 낙하되는 모든 소립자는 관성력에 비례하는 운동에너지를 갖습니다.

이 글의 입장에서는 소립자가 자체진동의 활성기능을 영원히 갖는 것(수 천억 년 이상)으로 주장하고 있습니다. 소립자가 자체진동의 활성기능을 갖는다는 주장은 분명한 실험적 사실이 뒷받침하고 있습니다.

미국의 홉스태터(R. Hobstadter)교수는 스텐포드대학의 선형 가속기센터(SLAC)에서 양성자에 대해 준광속도의 전자를 충돌시키고, 충돌된 전자의 운동에너지와 탄성적 산란방향을 측정하였습니다. 여기에서는 충돌 전자가 갖는 탄성산란도와 비탄성산란도의 분포곡선을 얻을 수 있었는데, 이들의 분포곡선은 기존의 쿼크이론으로 해석되지 않았습니다.
 
충돌 전자가 갖는 탄성산란도와 비탄성산란도의 분포곡선을 편의적으로 해석하기 위해, 미국의 탁월한 물리학자 파인만(Feynman)은 파톤(Partons)이론을 주장하였습니다. 파인만의 파톤이론을 도입하지 않으면, 충돌전자가 갖는 탄성산란도와 비탄성산란도의 분포곡선을 합리적으로 해석할 수 없습니다.

또한 파인만의 파톤이론을 올바로 이해하려면 전자나 양성자의 부피가 수축과 팽창의 자체진동을 반복한다고 가정되어야 합니다. 이러한 의미에서 소립자가 갖는 자체진동의 활성기능은 양성자에 대한 전자의 충돌실험과 파인만의 파톤이론이 확실하게 뒷받침한다고 볼 수 있을 것입니다. 즉 소립자의 활성기능은 동양철학의 생기론에서 출발된 것이 아닙니다.

양성자에 대한 전자의 충돌실험과 파인만의 파톤이론이 소립자의 활성기능을 뒷받침한다는 주장은 설명의 내용이 너무 많아서 이 곳으로 옮기지 않았습니다. 이 부분의 더욱 구체적 설명은 제 홈페이지의 '홈>목차>4. 새로운 소립자모형'에서 소개되고 있으니 필요하신 분은 참고하시기 바랍니다.

김 영식 올림