양자역학에서 반원자주의
Antiatomism in Quantum Mechanics
과학교육연구지 23: 125-134, 경북대학교 과학교육연구소 1999
제1저자: 김명석
공동저자: 최상돈, 조상규, 문장수
초록
Atomism is a physical and metaphysical doctrine that the world is made up of indivisible(a-tom) and imperceptible small material units. We review this doctrine and examine it physically in the light of quantum mechanics. From atomism, we elicit atomistical separability which says that properties of the whole system is determined by the properties of the parts. However, according to our argument, the atomistical separability cannot compatible with the formalism of quantum mechanics. In conclusion, atomism does not sustainable anymore, instead, holism of properties or things comes sound.
들어가는 말
원자주의atomism는 세계가 더 이상 ‘나눌 수 없는’ 작은 알갱이로 구성되어 있다는 교설이다. 여기서 ‘나눌 수 없는’indivisible에 해당되는 희랍어는 ‘atomos’인데, 이로부터 ‘원자’atom라는 단어가 조어되었다. 따라서 원자原子는, 그 어원상, 더 이상 나눌 수 없는 작은 알갱이소립자, 미립자, 입자를 가리킨다. 원자주의는 자연의 다양성과 변화를 통일적으로 이해하기 위해, 하부 단계의 통일성을 전제하는 것이 필요하다는 발상에서 출발했다. 원자주의는 원자론atomic theory과 구별될 필요가 있다. 원자론은 ‘원자에 대한 이론’인데, 원자론에서 원자는 특정한 물품을 가리킨다. 예컨대 현대 원자론에서 ‘원자’는 물질의 기본단위로서 원자가 아니라, 핵과 전자로 구성된 물질로서 원자이다. 현대 원자론에서 원자가 분리가능하다는 의미에서 그것은 원자주의적 원자는 아니다. 왜냐하면 원자주의에서 원자는 더 이상 분리할 수 없는 물질의 기본 단위이기 때문이다. 원자주의에서 원자가 지시하는 물품은 고정되어 있지 않다. 이것은 과학이 발전함에 따라 더 이상 분할할 수 없는 물질의 단위의 이름이 변한다 하더라도, 원자주의의 주장 자체는 논박되지 않음을 의미한다. 예를 들어, 현대 물리학에서 모든 물질이 더 이상 분할할 수 없는 쿼크quark와 렙톤lepton 따위들로 구성되어 있다고 주장한다면, 이것 역시 원자주의의 일종이다. 비록 장래에 쿼크가 더 작은 입자 ‘조크’라는 소립자로 구성되어 있음이 판명된다 하더라도, 원자주의는 그대로 유지된다. 이 때의 원자주의적 원자는 ‘조크’로 변경된다. 역사상 존재했던 다양한 원자론들의 역사를 다루는 것이 우리의 주제는 아니다. 우리는 이 연구에서 원자주의자들이 제시했던 다양한 원자론들을 문제 삼는 대신, 세계가 더 이상 나눌 수 없는 알갱이로 구성되어 있다는 원자주의 자체를 재검토하고자 한다. 먼저 우리는 제II절에서 고대의 자연철학자들이 원자주의를 제안하게 된 이유들을 정리할 것이다. 그리고 제III절에서 물리학에서 원자주의가 어떤 위치에 있는지 살펴 보고, 이 원자주의가 고전역학의 정식들과 잘 어울린다는 것을 보여줄 것이다. 제IV은 원자주의가 양자역학의 정식들과 양립할 수 없음을 최근에 이루어진 논의들을 참고하여 논증하는 데 할애한다. 이미 몇몇 양자역학 해석자들에 의해 원자주의가 종말에 이르렀음이 주장되기도 했지만[2], 우리의 연구는 양자역학이 어떤 의미에서 원자주의와 양립할 수 없는지 해명하는 데 초점을 맞추었다.
나오는 말
지금까지 우리는 부분의 속성이 전체의 속성을 결정한다는 원자주의의 한 함축을 검토하였다. 고전역학의 관점에서 볼 때, 원자주의적 패러다임은 물리학의 정식체계와 양립할 수 있고, 어떤 의미에서 전자는 후자의 메타물리학적 토대이기도 하다. 그러나 이 원자주의는 어떤 의미에서 양자역학의 정식체계와는 양립할 수 없다. 우리는 이것을 앞 절에서 간단한 모델을 통해 보여 주었다. 원자주의에서 양자역학과 양립할 수 없는 측면은, 부분의 속성을 전체의 속성에서 따로 분리해 낼 수 있다는 분리가능성 논제이다. 만일 분리가능성 논제가 수용될 수 없다면, 부분에 대한 이해를 통해 전체를 이해하려는 원자주의적 기획은 근본적인 도전에 직면하게 될 것이다. 식 (3)과 식 (5) 사이에서 발생된 모순은 Bell-Kochen-Specker 정리의 한 예이다. 이 모순을 두고 다양한 해석이 있을 수 있는데, 예를 들어, 코펜하겐 해석은 이 모순이 측정 전에 입자의 속성이 정의될 수 없음을 함축한다고 주장한다. 그래서 코펜하겐 해석자들은 이 모순을 해결하기 위해 객관적인 물리적 실체 자체를 거부하기도 한다. Bell-KS 정리의 귀결이 반드시 그럴 필요가 없다는 것이 몇몇 저자들에 의해 제안되었다. Bell-KS 정의의 귀결은 오히려 물리적 속성의 상황의존성이다. 속성의 상황성을 받아들인다면, 입자가 측정 전에서 물리적 속성을 소유하고 있다는 해석이 여전히 가능하다. 이제 우리가 버려야 하는 입장은 한 입자의 물리적 속성이 주위의 다른 입자의 속성과 무관하다는 원자주의적 분리가능성 논제이다. 따라서 우리는 원자주의 대신에 속성 전체론holism을 얻는다.
양자역학에서 반원자주의
Antiatomism in Quantum Mechanics
과학교육연구지 23: 125-134, 경북대학교 과학교육연구소 1999
제1저자: 김명석
공동저자: 최상돈, 조상규, 문장수
초록
Atomism is a physical and metaphysical doctrine that the world is made up of indivisible(a-tom) and imperceptible small material units. We review this doctrine and examine it physically in the light of quantum mechanics. From atomism, we elicit atomistical separability which says that properties of the whole system is determined by the properties of the parts. However, according to our argument, the atomistical separability cannot compatible with the formalism of quantum mechanics. In conclusion, atomism does not sustainable anymore, instead, holism of properties or things comes sound.
들어가는 말
원자주의atomism는 세계가 더 이상 ‘나눌 수 없는’ 작은 알갱이로 구성되어 있다는 교설이다. 여기서 ‘나눌 수 없는’indivisible에 해당되는 희랍어는 ‘atomos’인데, 이로부터 ‘원자’atom라는 단어가 조어되었다. 따라서 원자原子는, 그 어원상, 더 이상 나눌 수 없는 작은 알갱이소립자, 미립자, 입자를 가리킨다. 원자주의는 자연의 다양성과 변화를 통일적으로 이해하기 위해, 하부 단계의 통일성을 전제하는 것이 필요하다는 발상에서 출발했다. 원자주의는 원자론atomic theory과 구별될 필요가 있다. 원자론은 ‘원자에 대한 이론’인데, 원자론에서 원자는 특정한 물품을 가리킨다. 예컨대 현대 원자론에서 ‘원자’는 물질의 기본단위로서 원자가 아니라, 핵과 전자로 구성된 물질로서 원자이다. 현대 원자론에서 원자가 분리가능하다는 의미에서 그것은 원자주의적 원자는 아니다. 왜냐하면 원자주의에서 원자는 더 이상 분리할 수 없는 물질의 기본 단위이기 때문이다. 원자주의에서 원자가 지시하는 물품은 고정되어 있지 않다. 이것은 과학이 발전함에 따라 더 이상 분할할 수 없는 물질의 단위의 이름이 변한다 하더라도, 원자주의의 주장 자체는 논박되지 않음을 의미한다. 예를 들어, 현대 물리학에서 모든 물질이 더 이상 분할할 수 없는 쿼크quark와 렙톤lepton 따위들로 구성되어 있다고 주장한다면, 이것 역시 원자주의의 일종이다. 비록 장래에 쿼크가 더 작은 입자 ‘조크’라는 소립자로 구성되어 있음이 판명된다 하더라도, 원자주의는 그대로 유지된다. 이 때의 원자주의적 원자는 ‘조크’로 변경된다. 역사상 존재했던 다양한 원자론들의 역사를 다루는 것이 우리의 주제는 아니다. 우리는 이 연구에서 원자주의자들이 제시했던 다양한 원자론들을 문제 삼는 대신, 세계가 더 이상 나눌 수 없는 알갱이로 구성되어 있다는 원자주의 자체를 재검토하고자 한다. 먼저 우리는 제II절에서 고대의 자연철학자들이 원자주의를 제안하게 된 이유들을 정리할 것이다. 그리고 제III절에서 물리학에서 원자주의가 어떤 위치에 있는지 살펴 보고, 이 원자주의가 고전역학의 정식들과 잘 어울린다는 것을 보여줄 것이다. 제IV은 원자주의가 양자역학의 정식들과 양립할 수 없음을 최근에 이루어진 논의들을 참고하여 논증하는 데 할애한다. 이미 몇몇 양자역학 해석자들에 의해 원자주의가 종말에 이르렀음이 주장되기도 했지만[2], 우리의 연구는 양자역학이 어떤 의미에서 원자주의와 양립할 수 없는지 해명하는 데 초점을 맞추었다.
나오는 말
지금까지 우리는 부분의 속성이 전체의 속성을 결정한다는 원자주의의 한 함축을 검토하였다. 고전역학의 관점에서 볼 때, 원자주의적 패러다임은 물리학의 정식체계와 양립할 수 있고, 어떤 의미에서 전자는 후자의 메타물리학적 토대이기도 하다. 그러나 이 원자주의는 어떤 의미에서 양자역학의 정식체계와는 양립할 수 없다. 우리는 이것을 앞 절에서 간단한 모델을 통해 보여 주었다. 원자주의에서 양자역학과 양립할 수 없는 측면은, 부분의 속성을 전체의 속성에서 따로 분리해 낼 수 있다는 분리가능성 논제이다. 만일 분리가능성 논제가 수용될 수 없다면, 부분에 대한 이해를 통해 전체를 이해하려는 원자주의적 기획은 근본적인 도전에 직면하게 될 것이다. 식 (3)과 식 (5) 사이에서 발생된 모순은 Bell-Kochen-Specker 정리의 한 예이다. 이 모순을 두고 다양한 해석이 있을 수 있는데, 예를 들어, 코펜하겐 해석은 이 모순이 측정 전에 입자의 속성이 정의될 수 없음을 함축한다고 주장한다. 그래서 코펜하겐 해석자들은 이 모순을 해결하기 위해 객관적인 물리적 실체 자체를 거부하기도 한다. Bell-KS 정리의 귀결이 반드시 그럴 필요가 없다는 것이 몇몇 저자들에 의해 제안되었다. Bell-KS 정의의 귀결은 오히려 물리적 속성의 상황의존성이다. 속성의 상황성을 받아들인다면, 입자가 측정 전에서 물리적 속성을 소유하고 있다는 해석이 여전히 가능하다. 이제 우리가 버려야 하는 입장은 한 입자의 물리적 속성이 주위의 다른 입자의 속성과 무관하다는 원자주의적 분리가능성 논제이다. 따라서 우리는 원자주의 대신에 속성 전체론holism을 얻는다.