폰노이만이 자기가 만났던 뛰어난 학자중 생각보다 별로인 사람들도 있다고 이야기를 털어놓은 적이 있습니다.
구체적으로 이름을 언급하지 않아서 저는 과거엔 그게 혹여 물질파이론으로 노벨물리학상을 받은 드브로이가 아닐까 생각했었는데 요즘에와선 전 그게 아인슈타인이지 않을까 생각하고 있습니다.
아인슈타인은 위에 언급한대로 창의성과 이해력,통찰력 부분은 거의 이론의 여지없이 모든 사람들이 인정합니다. 하지만 운의 도움도 많이 받은 사람입니다.
볼츠만처럼 아예 통계역학이라는 물리학의 큰 카테고리를 마하라는 당대 물리학계의 큰손이 주도하는 학계의 따질을 받으면서도 거의 스스로의 힘으로 만들어내고도 플랑크이론이나 광양자설과 같은 양자역학 이론들이 뜨기시작하고 브라운운동 이론에 의해 원자의 존재가 이론적으로 실증되면서 죽고나서야 학계에서 인정받은 사람도 있지만 아인슈타인의 1.특수상대성이론 2.광양자이론 3.브라운운동에 대한 이론은 당시 상황을 놓고보면 굳이 아인슈타인이 아니더라도 언젠가 다른 누군가에게 정립되었을 가능성이 높습니다. 특히3번은 폴란드의 물리학자 스몰루호프스키가 아인슈타인과 거의 동시기에 독립적으로 같은 이론의 논문을 발표했습니다.
참고로 상대성이론을 아인슈타인 순수 개인의 업적이라고 알고 계신분들이 많겠지만 특수상대성이론은 사실 로렌츠나 푸앵카레가 거의 다 떠먹여준걸 아인슈타인이 알맹이만 받아먹은것에 가깝습니다. 예능프로인 문제적남자나 더지니어스같은 프로그램에서 자주 나오는 상황들을 생각하시면 됩니다.
그나마 일반상대성이론도 아인슈타인 본인이 미방수준에서 벗어나지 못한 수학적 이해도 때문에 지금이야 고전이지만 당시로선 최신수학에 속했던 텐서에 대해 공부를 따로해야했고 친구인 그로스만의 도움이 필요했고 결정적으로 당대 최고수학자중 한명이었던 힐베르트의 도움이 컸습니다. 사실 논문으로 보면 힐베르트가 아인슈타인보다 먼저 냈어요. 단지 논문을 낸 학회가 수학학회냐 물리학회냐의 차이지.
더군다나 힐베르트는 일반상대성이론에 대한 명성이 아인슈타인에게 쏠리는것에 불만을 가지지도 않았습니다. 본인은 굳이 상대성이론이 아니더라도 수학계에선 최고의 지위에 있었던 사람이기도 했기 때문에
사실 힐베르트야말로 폰노이만 스스로도 같이 연구해본 학자중 당대 최고라고 인정했던 몇 안되는 사람중에 한명입니다. 폰노이만이 힐베르트의 문하생이기도 했고.
위 1,2,3 각각에 대해서도 길게 설명을 해드릴수는 있습니다만 유게성격상 굳이 더 언급할 필요가 없을듯 싶고
원래 과학은 거인들 의 어깨 위에 있기 때문에 멀리 볼 수 있는 거죠. 무려 뉴턴이 인용한 문구죠.
“거인의 어깨 위에 올라선 난쟁이는 거인보다 더 멀리 본다.” 이 말도 뉴턴이 처음 한 말은 아니고 다른 작가가 쓴 걸 뉴턴이 인용한 거죠. 그래서 과학계는 인용을 중시하는 겁니다.
과학적 사실을 발견한 것만 업적이 아니고 아인시타인이 다른 사람들의 업적의 바탕 위에 자신의 업적을 이루어낸 것은 당연하죠.
남들이 이미 먼저 보고 발표한 사실과 이미 관찰된 산재된 증거와 남들의 아이디어 들을 모아서 새로운 시각으로 통합적으로 해석하여 남들은 착안하지 못한 규칙성을 발견해내는 통찰력이야 말로 과학적 창의성의 요체가 아닐까 합니다.
바둑 고수가 두는 묘수도 보기 전에는 이런걸 어떻게 찾았나 싶은 묘수지만
두고 나서 보면 당연한 착점 처럼 보이지요.
- 미분과 나눗셈 구분못했다는 또 어디서 본인이 상상하셨는지?
- "미세먼지는 중국과도 상관있습니다". 단지 우리와도 상관이 있다를 중국과는 상관없다로 이해하는 희안한 독해력의 문제일뿐. 뭐 정확히는 독해력의 문제이전에 과거 다른 과학문제에서 본인의 주장이 발린것에 대한 감정적 벌충심리로 다른 사람앞에서 특정문제를 껀수삼아 악마화시키고 싶은것이겠지만. 더군다나 그 문제도 수차례 발리셨을텐데
한국의 미세먼지는 중국발생원과 한국발생원의 합작품 이거 이해하는게 그렇게 어려운지? 분명 40-60%정도 국내전문가들이 공통적으로 중국쪽 기여도가 있다고 수십번은 이야기를 한것 같은데 그게 왜 100% 아니냐 이것이 불만이신건지? 과거 그렇게 말하던 몇몇 분들도 있었죠.
참고로 폰노이만이 별로라고 말했던 사람이 누구일것이다라는건 위에서도 언급했듯이 순전히 제 추측이지 사실인것처럼 이해할 필요는 없습니다. 그것에 대한 구체적인 이슈가 널리 논해지는 것도 전혀 아니고. 더군다나 폰노이먼과 아인슈타인은 프린스턴에서 같이 있으면서 친한 친구까지는 아니어도 서로 우호적인 사이였습니다.
그외에 상대성이론에 대한 기여부분과 관련된 논란에 대해 의심하는 분이 계신데 유게라 레펀런스 링크를 안달았는데 굳이 확인하시고 싶으시다면 국내문서로 읽어볼만한 링크를 알려드리죠.
일반인들 수준에서야 굳이 관심을 가질 필요야 없겠지만 사실 아인슈타인 업적과 관련해서 논란이 없는것은 아니니까요. 그건 위에 제가 링크해드린 글을 읽어보시면 자세히 설명되어 있습니다.
상대성이론의 명칭이 상대성이론이어서 망정이지 아인슈타인 이론이라고 했다면 논란이 없을수는 없었을 것입니다. 솔직히 저라면 사람이름으로 명칭을 붙인다면 아인슈타인-푸앵카레-로런츠 이론이라고 하는것이 맞다고 봅니다. 일반상대성이론에서 아인슈타인의 장방정식도 아인슈타인-힐베르트 방정식이라 하기도 하니까요. 역시나 사람으로 명칭을 붙인다면 아인슈타인-힐베르트 이론이라고 하는 것이 맞다고 보는 견해입니다. 브라운운동 이론에서 유도된 식들도 역시나 마찬가지.
축구는 누가 골을 넣고 누가 어시스트를 하고 패스성공율이 어떻게되고 드리불횟수와 성공율이 어떻게되고 누가 공격에 관여했고를 통계적으로나 분석가들의 분석을 통해 분석을 해줍니다. 그걸 통해 골을 넣은 선수만이 아니라 골을 넣는데 기여한 모든 선수들의 기여도도 평가를 해주죠.
하지만 보통 과학사에서는 최종적으로 인정받은 한 사람내지 그룹에 한정해서 모든 평가가 쏠리는 경우가 대부분입니다. 어찌보면 축구에 비해선 평가가 공정치 못하다고 볼수도 있습니다. 예를들어 노벨상은 후스코어드닷컴처럼 과학적 업적에 대해 관여된 개개인들까지 평가를 내리지는 않습니다. 오로지 최종적인 골을 넣은 사람만 평가해줍니다.
참고로 같은 골이라도 필리포 인자기처럼 뛰어난 위치선정으로 주어먹는쪽의 대가가 있는가 하면 86년 멕시코 월드컵의 마라도나 골처럼 순전히 자신의 능력으로 혼자 드리블해가서 골을 넣는 경우도 있죠. 경우에 따라선 신의손 같은 경우처럼 부정한 방식도 존재하고 얼마전 월드컵에서 호나우도처럼 실제로는 다른 선수의 골인데 자기가 넣은것처럼 사기를 치는 경우도 있습니다. 골이 아닌데 골인것처럼 잘못 판정이 되는 경우도 있고
저는 과학사에서 대중적으로 잘 알려지지 않은 골을 넣기까지의 과정과 경기결과에 대한 기여도에 대한 부분을 설명해준 것입니다.
결론:
- 아인슈타인이 최종적인 골을 넣은것은 분명하다.
- 하지만 골이 마라도나식인지 인자기식인지 일반인들에게 잘 알려지지 않았다.
- 일반상대성은 아인슈타인과 힐베르트 모두 동시에 공을 차서 누가 먼저 공을 찼는지 논란이 있다. 또한 누가 골네트를 가르는데 보다 실질적인 키킹을 보여주었는지도 마찬가지고.
- 심지어 심판이나 경기분석자들도 잘못평가했다가 나중에 정정하는 경우도 있다.
나와도 패러데이랑 맥스웰이 나와야지 뭔 로렌츠가 나와.. 로렌츠는 결과적으로 질문을 한거지 대답한 사람이 아님. 로렌츠 변환 만들때도 상대성이론같은건 아예 생각도 하지 않은 사람인데 무슨 로렌츠가 나옴. 그리고 이론과 현실의 괴리에 대한 의문은 학계내에 팽배해 있었으니, 상대성이론이 언젠가는 나올 이론이였을지 몰라도 그 이론이 언제 나올수 있었을지 장담할수 있는 사람은 아무도 없음
패러데이는 맥스웰방정식이 탄생하기 이전까지만 생각하시면 되고 아시다시피 정통물리학자도 아닙니다. 맥스웰은 상대성이론으로 고민한 사람이긴 합니다만 단지 그가 고민한 상대성이론은 고전역학에서의 갈릴레이의 상대성이론이지 현대물리에서의 상대성이론은 아닙니다.
맥스웰이 마주한 맥스웰방정식의 문제는 운동상태가 다른 서로 다른 frame사이의 좌표변환을 하면 물리식이 실제와 맞지 않게 된다는 것입니다. 사실 맥스웰방정식은 현대의 장이론에도 지대한 공헌을 했습니다. 물리법칙의 불변성문제에서 좌표변환 문제는 핵심중의 핵심이니까요.
그럼 왜 맥스웰방정식이 좌표변환을 하면 물리식이 실제와 맞지 않느냐? 이건 사고실험을 통해서 알아보죠
전하가 자기장이 존재하는 공간에서 일정한 속도로 움직이면 운동방향에 수직하게 힘을 받습니다. 내가 만약 움직이는 전하와 다른 정지계에 있다면 당연히 자기장이 존재하는 공간에서 전하는 움직이고 있기 때문에 힘(로렌츠힘)을 받아 휘게되는 모습을 보게 됩니다. 하지만 내가 전하와 같은 속도와 방향으로 움직인다고 해봅시다. 즉 전하와 같은 frame안에 있습니다. 그럼 전하는 움직이지 않고 고정되어 있기 때문에 그냥 계속해서 정지해 있어야 합니다.
과연 전하는 움직여야할까요 움직이지 말아야 할까요? 나와 내가 보고있는 정지해있는 전하는 움직이는 frame안에 있는걸까요? 정지해있는 frame안에 있는걸까요?
만약 고정된 frame과 움직이는 frame을 명확히 안다는 가정하에서라면 고정된 frame에서 보는것처럼 움직여야 하는 것이 맞습니다. 문제는 그렇게 되면 움직이는 frame에서 물리적 기술이 꼬이게 됩니다. 힘을 실제받고 있지만 힘을 받지 않은 상태처럼 기술되어야 하니까요.
전자기학 이전의 고전역학에서는 frame들간의 운동관계는 두 frame간의 상대속도항만 집어넣으면 간단히 해결되었지만 맥스웰방정식에선 그게 고전역학에서처럼 간단하게 성립되지 않습니다.
또한 맥스웰방정식으로 전자기파의 존재와 그것이 빛의 속도로 전파된다는걸 유도해냈습니다. 그럼 여기서 의문을 갖게됩니다. 전자기파는 매질에 의해 전파되느냐 아니냐 그 문제를 풀려고 한게 유명한 마이컬리-몰리 실험입니다.
만약 과학자들이 가정했던 에테르와 같은 매질속을 움직인다면 간섭계를 통해 다른 방향으로 빛을 분리했다 합쳤을때 간섭무늬가 나타나야 하는데 그러질 않았습니다. 도플러 효과처럼 매질의 운동상태에 따라 파동의 물리적인 상태가 달라져야 하는데 그렇지 않은 것입니다.
상대론에서 이것이 가지는 중요한 의의는 에테르와 같은 매질이 존재하느냐 존재하지 않느냐를 떠나서 전자기파 또는 빛의 속도는 광원의 운동상태와 독립적으로 불변한다는 것입니다.
로런츠가 유도해낸 로런츠변환은 이 맥스웰방정식이 좌표변환했을때의 문제와 frame사이의 운동상태에 관계없이 광속이 일정하다는 전제를 바탕으로 기존의 갈릴레이의 상대론적 관계식을 개정한 것입니다.
단 그걸 만족시키기 위해선 시간변수와 길이변수가 변하게 되죠. 이걸 고유시간,고유길이라고 하는데 로런츠는 아인슈타인처럼 이 고유시간이나 고유길이가 어느 frame이든 그 frame안에선 광속불변처럼 불변한다고까지 물리적 해석이 나아가지 못했죠.
참고로 굳이 시간이나 길이앞에 '고유'라는 말을 붙인 이유는 다른 frame에서 봤을때 그 frame만의 고유한 시간이나 공간적 특징처럼 규정될수 있기 때문입니다. 하지만 언급했듯이 어떤 frame이든 시간과 공간스케일은 변하지 않습니다. 단지 이런 이해가 혼란을 야기하는 곳이 블랙홀입니다. 심지어 블랙홀안에서도 이건 이론상 변하지 않아야 합니다. 즉 블랙홀 바깥의 물리법칙과 달라지지 않습니다. 단지 외부에서 봤을때 그 모습을 관측할 수 없다는것뿐이지.
3. 바로 2번과 같은 이유로 상대성이론은 누가되었든 나왔을거라고 판단하는 것입니다. 아인슈타인이 로런츠나 푸앵카레보다 한발 더나아간것은 수학적인 부분이 아니에요. 통찰력부분이지.
일반상대성은 시간이 얼마나 걸렸을지에 대해선 여러 추측을 할수는 있겠지만 만약 아인슈타인의 특수상대성이론의 결과를 도출했다면 일반상대성이론으로 이행은 너무나 자연스러울 수밖에 없습니다. 왜냐? 특수상대성은 관성계사이의 상대성이지 비관성계까지는 다루지 않았기 때문에. 고전역학에서도 비관성계로의 좌표변환문제는 역시나 다 다룹니다. 예를들어 회전계에서 전향력의 존재를 그런식으로 설명합니다.