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과학/천체/물리 (손)

[천체우주]초끈이론과 M-이론

작성자혼인잔치|작성시간06.06.17|조회수145 목록 댓글 0
초끈이론과 M-이론

whitehol (2003-01-04 13:46 작성)
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초끈이론에 관하여는 이런저런 책이 많으니까 그 책들을 한 번 읽어 보세요. 여기서 길게 말하는 것은 어려우니까요.

스티븐 호킹, <호두껍질 속의 우주>, 까치
베리 파커, 김혜원 옮김, <초이론을 찾아서: 양자에서 초끈까지>, 전파과학사
폴 데이비스, 전형락 옮김, <수퍼스트링>(신과학총서 48), 범양사출판부
브라이언 그린, <엘리건트 유니버스>, 승산
미치오 가쿠, <초공간>, 김영사

개인적으로는 두 번째 책이 아무것도 모르는 사람이 읽기에는 좋고, 첫 번째 책은 내용은 좋은 것 같은데 <시간의 역사>만큼이나 읽기 어렵다는 평을 들었습니다. 세 번째 책은 별로인데 초끈이론의 반대자인 파인만이나 글래쇼의 글을 읽을 수 있어서 언급했습니다.


현대 소립물리학의 표준 모형은 특수상대성이론과 양자역학을 통합한 양자장론(quantum field theory)에 기초한 것입니다. 이 이론을 써서 우주의 4가지 힘-전자기력, 약력, 강력, 중력-이 모두 한 가지 근원에서 나온 것이라는 대통일이론(grand unification? unified? theory)을 구축하는 것이 물리학의 목표고요.


그런데 현재까지 다른 3가지 힘은 통합에 성공한 반면 중력을 양자장이론에 입각하여 설명하는 것은 잘 되지 않았습니다. 그래서 입자를 점이 아닌 끈으로 보고서 그 끈의 진동에 따라서 소립자들의 성질이 결정된다는 끈 이론(string theory)이 나왔습니다. 여기서는 우주가 실제로는 10차원이고, 6개의 차원은 관측되기 어려울 정도로 축소되어 있다고 가정하지요.


그런데 최초의 끈 이론은 소립자 중 보존(boson: 정수 배 스핀을 지닌 입자로서 입자들 사이의 힘의 매개체가 되는 입자. 물리학자 보즈/Bose의 이름을 따서 지은 것으로 '보즈 입자'라고도 함. 광자[전자기력], 중력자[중력], 글루온[gluon: 강력]) 등에 대해서만 설명이 되고, 페르미온(fermion: 1/2의 홀수 배 스핀을 지닌 입자로 물질 입자를 구성함. 물리학자 페르미(Fermi)의 이름을 따서 지었기에 '페르미 입자'라고도 함. 전자, 양성자, 쿼크 등이 있음)에 대해서는 적절한 설명을 못했습니다. 그 때문에 우주가 26차원이라는 초끈 이론이 나온 것이고요.


그리고 M-이론은 여러 가지 초끈 이론을 통합하려는 시도에서 나온 것으로, 우주의 기본 구성 요소는 끈이 아니라 얇은 막이고 필요한 차원은 11차원이라고 가정하는 것입니다. 최근 에드워드 위튼(Edward Witten)과 같은 몇몇 물리학자들이 열렬히 주장하는 이론이지요.


M-이론의 M이 무슨 뜻인가에 관하여는 여러 가지 이야기가 있는데, M-이론에서 입자의 모습으로 보는 막(membrane)에서 나온 거라고도 하고, 위튼은 모든 초끈 이론의 통합이므로 어머니(mother) 이론이라고 말했다고도 합니다. 아직 알 수 없는(mystery) 이론이라서 M-이론이라고 했다고도 하지요.
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