이론 물리학의 정체

저는 인터넷에서 다음과 같은 내용의 이야기를 읽은 적이 있습니다. 불행히도 작가 이름은 기억나지 않습니다.

 

미국의 한 선구적인 과학자가 전기와 관련된 현상을 연구하고 있었습니다. 그는 조금이라도 돈을 벌기 위해, 자신이 만든 설비를 이용해 소박한 나무 창고에서 다양한 실험을 하는 모습을 대중에게 보여주었습니다. 그런데 그러한 쇼에서, 지역의 한 소규모 사업가가 앞줄에 앉아 실험을 경멸하는 눈으로 바라보았고, 쇼가 끝난 후 그는 이 모든 것이 불필요한 난센스라고 단호하게 발언했습니다. 이에 과학자는 시간이 좀 지나면 이 사업가가 자신의 발견으로 돈을 벌 수 있을 것이라고 말해 주었습니다. 놀랍게도, 과학자가 말한 대로 나중에 그런 일이 일어났습니다.

 

제가 드리고 싶은 말씀은, 사실 과거에는 과학자들이 주로 자신의 비용으로 과학을 발전시켰습니다. 그러므로 그들에게는 자신의 과학적 연구가 가장 중요하고 최우선순위였습니다. 적어도 논란이 많은 아인슈타인(이 사람의 업적은 타인의 업적을 짜갑기 한 수준이고 그의 유명한 방정식은 그의 두 번째 아내에 작품이었습니다. 또한 그는 평화주의자도 아니었습니다만, 기회가 되면 나중에 써 보겠습니다.)을 기억해 보세요. 그는 특허청에서 일하면서 받은 급여로 최초의 과학적 업적을 남겼지만 과학 기관에서 일하는 것을 허락받지 못했습니다.

 

오늘날은 어떻습니까? 대부분의 과학 연구는 국가/사회로부터 매우 관대한 자금 지원을 받고 있습니다. 자금은 주로 보조금(세금)을 통해 조달됩니다. 과학자/연구 그룹은 연구 내용을 설명하는 신청서를 제출하고, 신청서가 중요하다고 판단되면 과학자/그룹은 목표에 맞는 연구비를 지원받게 되며, 여기에는 과학자/그룹에 대한 개인적인 재정 지원도 포함됩니다. 

 

이론물리학은 수학의 예측 능력에 대한 지나친 믿음으로 인해 복잡한 방향으로 나아갔습니다. 이전에는 수학이 보조적인 역할을 했습니다. 즉, 먼저 어떤 물리적 현상이 정의되고, 그 현상의 보편성이 확립된 다음, 수학 공식으로 이를 설명되었습니다. 지금은 모든 것이 반대입니다. 수학적 연습을 통해 특정한 물리적 데이터의 존재를 예측하고, 실험자들은 이를 발견하려고 노력합니다.

 

"표준모형"이 현재 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 이것은 17가지 유형의 기본 입자를 정하는데, 그 중 일부는 물질적 형태를 형성하고 일부는 상호 작용을 매개합니다.

 

전체적으로 표준모형은 1975년에 만들어졌으므로 그로부터 50년이 흘렀습니다. 동시에 표준모형에는 지난 50년 동안 답이 나오지 않은 많은 의문이 여전히 남아 있습니다.

 

표준모형의 문제는, 이론가들이 "일시적인 어려움"이라 부르는 것으로, 의심할 여지 없이 해결될 것입니다. 필요한 건 시간뿐이에요. 그리고 자금 조달.

 

이를 바탕으로 이론가들은 세부적인 내용을 다듬는 데 바쁩니다. 이론가들은 그런 내용이 표준모형을 부인할 수 없이 확인시켜 준다고 주장합니다.

 

1971~1972년에 만들어진 수학적 장치를 바탕으로 1973년에 "초대칭" 개념이 제안되었습니다.(즉, 이론가들은 수학을 통해 현실에 자신들의 의견으로는 무엇이어야 하는지를 지시했습니다.)

 

초대칭은 알려졌거나 알려진 것으로 간주되는 입자가 초대칭을 가지고 있다고 가정합니다. 쿼크의 경우 스쿼크, 광자의 경우 포티노, 히그스 보손의 경우 히고스티노, 글루온의 경우 글루티노 등과 같습니다.(물론 저는 전문가도 아니고, 이런 것들을 여러분에게 정확히, 그리고 알기 쉽게 설명하는 것이 제 논지가 아님을 알아주세요)

 

이론가들은 이러한 초대칭 입자가 대형 강입자 충돌기에서 발견될(미래형입니다) 것이라고 믿었습니다. 하지만 아무런 흔적도 발견되지 않았습니다.

 

이론가들은 초대칭과 표준모형 전체가 틀렸다는 것을 인정했을까요? 아니요. 그들은 이제 더 강력하고 따라서 더 비싼 가속기를 건설할 것을 강력히 권고하고 있으며, 바로 그곳에서 인기 있는 슈퍼파트너를 확실히 찾을 수 있을 것입니다. 그렇지 않다면 훨씬 더 강력한 가속기를 만드는 것이 필요할 것입니다.(돈이 엄청나게 들겠죠?)

 

여기서 파킨슨의 '법칙'(네, 이론이 아니라 법칙입니다)중 하나를 떠올려 보는 것이 적절할 듯합니다.

 

"성공적인 연구는 연구 자금의 증가를 촉진하여 추가 연구를 전혀 불가능하게 만든다."

 

 

이러한 어려움은 일시적인 것이 아니라고 가정할 수 있습니다. 법칙이니까요. 이론 물리학자들이 아직 현실을 충분히 이해하지 못했기 때문에 발생하는 것이지, 현재 패러다임이 물리적 현실에서 크게 벗어났기 때문에 영구적인 것입니다. 이론물리학자들은 대부분 이를 공개적으로 밝히지 않지만, 일부는 비공개적으로, 또는 공개적으로 말합니다.

 

유명 이론물리학자 사빈 호센펠더의YouTube 연설에서 발췌한 내용은 대략 이렇습니다.

비밀로 해달라는 이메일을 하나 읽어드리고 싶습니다. 오랫동안 생각해 왔지만, 이제 이 이메일을 읽으면 제가 과학 연구 전반, 특히 기초 물리학 분야의 현 상황에 대해 걱정하는 이유를 어느 정도 이해하실 수 있을 거라고 생각합니다.

약 7년 전, Nature Physics에 "과학은 신뢰할 만한 이유가 필요하다"라는 제목의 논평을 발표한 후 이 이메일을 받았습니다. 그 글에서 저는 Foundations of Physics에 실린 내용 중 상당수가 터무니없는 내용이었고, 지금도 여전히 터무니없는 내용이라는 사실을 깨닫고 과학적 자기 교정에 대한 자신감을 잃었다고 설명했습니다.

이 이메일은 제가 몇 번 받았지만 잘 모르는 사람에게서 왔습니다. 당시 그는 미국 최고의 기관 중 한 곳에서 일하고 있었습니다. 개인정보 보호를 위해 일부 내용을 삭제했습니다.

"안녕하세요, 사비나. 혹시 기억하실 수 있겠지만 저는 ****입니다. 업무용 이메일로 쓰는 게 아닙니다. 주제가 좀 민감해서 대화 내용은 비밀로 유지해 주시기 바랍니다. 네이처에 최근 게재하신 귀하의 글에 대해 이 글을 남깁니다. 큰 반향을 일으키셨죠. 우선, 좋은 글 쓰신 거 축하드립니다. 스스로 주목을 받고 싶으셨다면 성공하셨습니다. 사실, 다음에는 단기적인 개인적 이익뿐 아니라 사회 전체에 대해서도 생각해 보시기를 바랍니다.

귀하의 출판물이 우리 지역 사회에 어떤 결과를 가져올 수 있는지 알고 계십니까? 이후에 BSM(표준 모형을 넘어서는 물리학) 모델러들이 과신해서 무엇을 할까? 여러 TV 채널과 협력하는 대기업에 숨어서 살아남는 실험자들은 어떨까요? 그들에게 실행 가능한 취업 옵션을 제안할 수 있나요? 그들 중 일부는 가족과 어린 자녀를 두고 있습니다.

그들 중 일부는 다른 곳에서 일자리를 구하기에는 너무 나이가 많습니다. 일부 사람들에게는 학계에서 공부하는 것이 미국 비자를 받을 수 있는 유일한 방법입니다. 원하신다면, 우리가 만든 것은 비눗방울일 뿐이지만, 그 비눗방울은 수천 명의 사람과 그 가족들이 굶어 죽지 않도록 도와줍니다. 우리는 모두 같은 일을 하고 있으며, 몇 가지 영업 비밀을 가지고 있습니다. 예를 들어, 저는 소위 c** 모델의 저자 중 한 명입니다. 별로 쓸모없는 물건이에요. 오래되고 복원된 쓰레기에 몇 가지 새로운 것을 더한 거예요.

하지만 사람들이 이런 쓰레기 같은 물건을 사서 보조금을 받는 데 도움이 된다면 누가 신경 쓰겠는가? 우리에게 돈을 주는 사람들에게는 우리가 하는 모든 일이 그저 소음일 뿐입니다. 그들은 기본 입자의 존재에 대해 전혀 모릅니다. 그들은 자신들의 돈이 아닌 정부 돈을 우리에게 주고, 주로 멋진 물건에 돈을 씁니다. 연구 지출 보고서에 포함해야 할 새로운 미친 광고이거나, 대학의 경우 학생을 유치하기 위한 광고입니다.

귀하의 논문은 많은 논란을 불러일으켰고 HEP(고에너지 물리학) 기금을 다른 분야로 재분배하는 데 영향을 미칠 가능성이 있지만, 귀하가 조직적 변화를 제안하고 실행할 수 있을지는 의심스럽습니다. 더욱이 누군가의 작업이 무가치하다는 것을 입증하는 품질 기준의 변경 사항은 승인될 가능성이 전혀 없습니다. 제가 위에 쓴 내용이 조금 가혹하게 들릴 수 있다는 것을 알고 있습니다. 죄송하지만, 우리 사회가 그렇게 돌아가니까요.

그리고 이는 HEP 커뮤니티(고에너지 물리학 커뮤니티)에서만 나타나는 문제가 아니라 다른 모든 분야에서도 나타납니다. 똑똑하고 지적이고 독립적인 사고를 가진 사람들이 학계를 떠나거나 쫓겨나는 반면, 온순한 바보들은 남는 것을 보면 마음이 아프다. 하지만 우리가 할 수 있는 일은 없습니다. 쫓겨난 사람들은 대체로 학계 밖에서 더 나은 기회를 찾는다.

학계에 남는 사람들은 규칙을 받아들이고 학문적 삶의 편안함을 즐긴다. 물론, 때로는 현 이론가인 스몰린과 화이트 같은 예외도 있지만요. "당신이 그들의 운명을 공유하고 싶어 할 거라곤 생각하지 않아요."

 

 

사빈 호센펠더의 연설 전문과 심층 해설은 아래 링크에서 확인하실 수 있습니다.

https://boosty.to/osenilo/posts/b5a84be1-6cc6-4406-a9a6-52f2d560fe2b

 

 

따라서 다음과 같은 의견에 도달할 수 있습니다.

 

현재, 여러 세대의 이론물리학자들 사이에서 과학 활동이 자급자족적인 가치가 아니라 물질적 이익과 사회적 지위를 얻는 데에만 목적을 둔다는 "분파"가 생겨났습니다.

 

이는 표준모형을 연구하는 이론가들의 사례에서 분명히 드러납니다. 그들은 이러한 기반 위에 과학 경력을 쌓고, 과학적 칭호와 상, 그리고 기타 특혜를 받습니다. 그리고 그들이 활동할 때 표준모형을 활용했기 때문에 그들은 꽤 괜찮은 물질적 내용을 가지고 있습니다. 표준모형을 거부하면 과학자로서의 경력이 위태로워질 것입니다. 그리고 가장 중요한 점은, 그들 중 많은 사람이 보조금을 잃을 것이라는 점입니다. 즉, 사회의 희생으로 편안하게 살아갈 수 있는 기회를 잃게 될 것입니다.

 

뛰어난 개인을 학문적 환경에서 배제하면 과학 팀 내에서 집단적 사고가 만연해지고, 그 결과 평균적인 결과가 나오게 되며, 이는 새롭고 획기적인 아이디어가 등장하는 데 도움이 되지 않습니다. 집단 사고 환경에서는 모든 사람이 다른 사람에게 의지하게 됩니다. 게다가 모든 이론은 실제로 특정 개인이 만들어낸 것입니다.

 

사빈 호센펠더의 또 다른 인용문(Hossenfelder S, 2020년 1월 8일. 물리학의 기초가 40년 동안 발전하지 못한 이유):

물리학자들은 과학 철학을 농담처럼 계속 다룬다면 정체될 위험에 처해 있습니다. 입자 물리학의 표준 모형이 완성된 1970년대 중반 이후로 물리학의 기초는 진전을 보지 못했습니다. 그 이후로 우리가 관측 결과를 설명하는 이론은 변하지 않았습니다.

중력의 양자화 부족, 암흑 물질, 양자 측정 문제 등 이러한 이론의 모든 단점은 80년 이상 알려져 왔습니다. 그리고 그 문제들은 당시와 마찬가지로 오늘날에도 여전히 풀리지 않은 채 남아 있습니다.

이러한 정체의 주된 이유는 물리학은 변했지만 물리학자들은 방법을 바꾸지 않았기 때문입니다. 우리가 이미 알고 있는 것 이상의 증거를 아무도 찾지 못했습니다. 하지만 이론 물리학자들은 교훈을 얻지 못하고 과학 철학과 사회학을 계속해서 무시하고 있습니다.

저는 개인적으로 이러한 무시하는 행동을 거의 매번 접합니다. 저는 우주론자나 입자물리학자에게 비슷한 생각을 가진 사람들로 구성된 대규모 공동체에서 정보를 공유하고 결정을 내리는 더 현명한 방법이 필요하다고 설명하려고 노력합니다. 만약 그들이 조금이라도 반응을 보인다면, 제가 사회적 강화 편향(집단사고라고도 함)이 우리가 적극적으로 예방 조치를 취하지 않으면 우리 모두에게 닥칠 것이라고 지적하면 그들은 불쾌해할 것입니다.

이러한 행동의 기저에는 과학이 어떻게든 항상 발전하고 있으며 언젠가는 누군가 흥미로운 것을 우연히 발견하게 될 것이라는 절망적으로 순진하고 무지한 믿음이 있습니다. 하지만 설령 발견한다 하더라도, 설령 누군가 퍼즐 조각을 발견한다 하더라도 우리는 알아차리지 못할 것입니다. 오늘날에는 진정한 이론적 진보가 "건전한 추측"의 바다에 묻혀 버릴 것이기 때문입니다. 

 

 

 

이제 어떤 이론 과학자가 자신이 추구하고 있는 방향이 틀렸다고 선언하고, 다음에 무엇을 해야 할지 모른다고 가정해 보겠습니다.

 

이 경우 그는 의심할 여지없이 보조금을 잃게 될 것이고, 즉 그와 그의 직원들의 물질적 안녕이 사라질 것입니다. 순수 과학을 위해 이런 일을 할 준비가 된 사람이 누구입니까?

 

이런 가정적인 상황도 상상해 보새요. 모든 실제적으로 확인된 물리적 현상(기본적인 것부터 구체적인 것까지)을 포괄적이고 상호 연관적으로 설명하는 이론이 등장했습니다. 동시에 이 이론은 전체적으로 기존 이론과 일치하지 않습니다. 즉, 기존 이론과의 불일치를 나타냅니다. 이론가들은 어떻게 행동할까? 모르겠습니다. 이미 그들의 이론으로 잘 먹고 명예를 누리다가 생을 마감했을 테니까요. 아니면 만물박사로 살아남던가요.

https://www.youtube.com/watch?v=qLXJlHoSz8w

 

 

 

현재 상황을 고려하면, 일반적인 인간의 심리가 여기에 영향을 미칠 것이라고 추측할 수 있습니다. "이 세상에 속하지 않은" 소수의 고립된 추종자들을 제외하고, 누구나 가족을 부양하고 싶어 합니다. 가족이 있다면, 맛있고 다양한 음식을 먹고, 일류 자동차와 편안한 집을 갖는 것 등이 필요합니다. 과학적 권위 또한 중요합니다. 즉, 획득한 과학적 지위, 직함, 상 등이 중요합니다.

 

만약 최종적인 이론이 등장하고 그것이 인정된다면, 첫째, 많은 이론가들의 활동에 대한 필요성이 사라질 것이고, 그들은 명예롭고 높은 급여를 받는 직업을 잃을 것입니다. 둘째, 그들의 과학적 지위가 의심받을 것이다. 대다수의 과학자들에게 이는 자신들이 편안함을 느끼는 체계를 용납할 수 없을 정도로 전복하는 일이라는 것은 자명한 사실입니다. 따라서 이론가들은 자신들이 참여하고 있는 과학적 방향을 옹호하며, 그 방향은 오랫동안 고칠 수 없이 "멈춰져" 있었는데, 그들은 과학적 진실이 아니라 무엇보다도 물질적 이익을 염두에 두고 있었습니다.

 

따라서 과학적 진보를 이끌어야 하는 이론 물리학에 참여하는 학계는 기존 패러다임에 갇힌 탓에 객관적으로 자기들의 이론물리학에 관심이 없다는 얘기가 됩니다.

 

 

 

생계형 기자를 우리는 기레기라고 부릅니다.

 

그럼, 생계형 과학자는 무엇이라 불러야할까요?

 

저는 그냥 이름 자체를 부르지 않겠습니다.

 

불쌍하잖아요, 식구들 먹여살려야 하는데..