[현대물리학과 불교] 4. 초끈이론의 등장과 핵심 - 에너지 평균값은 ‘0’

[석천]

[현대물리학과 불교] 4. 초끈이론의 등장과 핵심

에너지 평균값은 ‘0’

1970년에 홀거 닐센은 우주의 근본 알갱이를 소립자 대신 하나의 진동하는 1차원 끈이라는 생각하는 최초의 끈이론을 발표한다. 이를 보조닉 끈이론이라 하는데 시공간이 26차원 이어야 한다는 놀라운 사실을 함축하고 있다.

보조닉 끈이론은 실험과 일치하지않는 여러 가지 문제점을 안고 있었다. 그런 이유로 그 당시 끈이론 철저히 무시되었는데, 10년의 인고의 세월을 거쳐 쉬바르트 등은 초대칭이란 새로운 수법을 끈이론에 도입함으로써 보조닉 끈이론이 가지고있는 여러 가지 문제점을 일시에 해결해버렸다. 이게 바로 초끈이론이다. 세계는 경악했다.

이 때를 끈이론의 1차 혁명기라 볼 수 있는데, 26차원의 끈이론은 10차원의 초끈이론(super string thory)으로 탈바꿈하고 있었다. 끈이론과 초끈이론의 차이는 초대칭에 있다. 초대칭이란 우주에 존재하는 힘을 전달하는 입자와 물질을 구성하는 입자사이의 대칭성을 말하는데, 정확히 같은 수로 짝을 이루고 있다. 그렇기 때문에 두 종류의 입자가 가지고 있는 음(-)과 양(+)의 에너지가 상쇄되어 자연은 균형을 이루고 평균적으로는 0 의 에너지를 갖게된다.

자연은 두 종류의 음과 양의 에너지가
상쇄되어 균형 … 에너지 평균값은 ‘0’

흙을 빚어 회전대 위에서 회전시켜 얻은 도자기를 얻어 그 표면을 돌아가면서 모양과 크기가 같은 무늬를 규칙적으로 그렸다고 해보자. 옆으로 이동해도 회전시켜도 똑같은 무늬가 나타나고, 180도 반대편에도 거울의 비친 좌우만 바뀐 같은 모습이 나타난다. 이를 대칭이라한다. 그리고 그 무늬를 90도 간격의 4장의 모양과 크기의 꽃잎 (네잎 크로바)이라면 1바퀴 회전할 때 같은 무늬가 4번 반복된다. 이런 대칭을 스핀이라 부르고 스핀값은 4라 칭한다. 2장이 꽃잎이 그려졌다면 1바퀴 회전시 같은 모양이 2번 반복되니 스핀 2가 될 것이다.

여기서, 우리는 도자기 표면을 아주 얇게해 진흙으로 빚은 꽃잎을 무늬 대신 삽입했다면 도자기의 바깥 표면이 볼록하면 안쪽은 오목한 서로 반대 방향의 곡률을 갖는 꽃잎을 관찰하게 될 것이다. 이를 초대칭에 비유할 수 있다. 도자기의 표면을 시공체의 단면인 막(브레인)으로 바꾸고 도자기를 블랙홀이나 화이트홀 같은 휜 시공 구조라 한다면 바깥면이 볼록하면 안쪽면은 오목해 양(+)과 음(-)의 곡률을 가지게 되고 전체적으로 보면 곡률의 합은 영(0)이 될 것입니다.

여기서 우리는 이 원리가 힘을 전달하는 입자의 양(+)의 에너지와 물질을 구성하는 입자의 음(-)의 에너지가 상쇄되어 평균적으로는 영(0)의 에너지를 갖게되는 초대칭의 원리와 유사하다 사실을 우리는 직감할 수 있다.

막 이론(Brain World) 이론에 따르면 우리는 관세음 보살의 호리병의 표면 같은 막에 살고 있다. 관세음 보살은 호리병 표면에 하나의 은하를 그린 후 병진.반사.회전.스핀 대칭을 이용해 안 쪽과 바깥 쪽이 반대로 뒤집힌 초대칭의 세계가 존재하는 수많은 은하를 만들어 내는지 모른다.

그리고 관세음 보살은 생멸의 세계에서 적멸의 세계로 사라진다. 대칭이 사라진 안과 밖의 초대칭마저 사라진 원융한 일원성의 세계로 몰입한 것이다. 이 세계는 시공이란 막의 장벽으로부터 자유로운 완전 해탈의 세계이며 상호융통하는 세계이다. 따라서 관세음 보살은 육근(六根)이 원통(圓通)하고 밝게 비침이 둘이 없어 시방 세계(十方 世界)를 함축할 수 있고 대원경지(大圓鏡智)와 공여래장(空如來藏)을 세워 시방의 비밀스러운 여래의 법문을 이어받을 수가 있는 것이다.

그러므로, 아래로는 시방의 육도 중생과 더불어 비앙함이 동일하고, 위로는 시방 제불의 본각 묘심과 부합하여 불여래와 자력이 동일한 것이다.

조현학 / 전 EBS 강사

조현학은 서울대 자연대학원(지구물리학전공)을 졸업하고 EBS 방송에서 강의했다. 논문으로 ‘초끈 이론과 화엄사상’ ‘동양과 서양의 만남’ 등이 있다.

[출처: 불교신문]

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