Re:이건우님께 추천합니다. 읽어 보시고 이해해 보세요. -톰 베어든

[미소777]

톰 베어든은 미국의 군사 물리학자입니다. 본인은 톰 베어든의 이론에 호감을 가지고 있기 때문에 톰 베어든이 주장하는 에너지학에 관하여 “지금여기” 1998년도 1/2월호에 실린 “베어든의 에너지학”을 요약하고자 합니다. 이 글은 톰 베어든이 써고 이경복 선생님이 번역하신 글인데, 물리학에 문외한인 본인이 요약을 하면서 본인의 의도대로 재구성했기 때문에 원문을 너무 많이 벗어나지 않았나 하는 걱정이 듭니다. 그래서 읽어본 사람들로부터 거부 반응이 많으면 언제든지 제거할 준비를 하고 있습니다.

영국의 물리학자 멕스웰(1831-1879)은 패러데이(Faraday)의 전자기장 이론을 토대로 하여 전자기학 기초 방정식을 유도했는데 이 식으로부터 전자기파의 존재를 증명하고 그 속도가 광속과 같다는 사실로부터 빛도 전자기파의 하나라는 사실을 밝혔습니다.

멕스웰 방정식은 본래 20개의 방정식으로 구성되어 있었습니다. 멕스웰은 이 방정식에 그 당시로서는 전혀 알려지지 않는 개념의 에너지인 “포텐셜”이라는 용어를 사용하였는데 1874년 물리학자 캘빈(Kelvin)은 이 “멕스웰의 포텐셜”에 “데몬(demon)”이라는 이름을 붙였습니다. 그런데 나중에 영국의 전기 공학자이며 물리학자인 헤비사이드(Oliver Heaviside 1850-1925)는 “멕스웰의 포텐셜”이라는 것이 실제로 존재하는지 존재하지 않는지 알 수 없는 것이라 하여 “멕스웰의 포텐셜”이라는 용어를 싫어하였고 그래서 헤비사이드는 본래의 멕스웰 방정식 20개를 4개로 재구성하였습니다. 그 후로 전자기학에서는 “멕스웰의 포텐셜” 개념은 영원히 사라지고 좀 이상한 전자기학이 태어나서 세상을 지배하였습니다.

그 후 양자 역학이 등장하면서 “멕스웰의 포텐셜”이 다시 거론되기 시작하였습니다. 왜냐 하면 “멕스웰의 포텐셜”은 슈뢰딩거의 파동함수 혹은 데이비드 봄의 “양자 포텐셜”과 같은 성질의 것이었기 때문이었습니다. 그런데 문제는 “멕스웰의 포텐셜”에는 무한대가 나오기 때문에 과학자들은 양자이론을 실제로 응용할 수 없었습니다. 그래서 과학자들은 무한대는 아니지만 무한대와 가장 근접되게 공식을 재규격화하여 사용하였습니다. 이것을 대칭성 게이지 변환이라고 불렀습니다. 비록 재규격화시겼다고는 하나 무한대와 너무 근접하여 무한대와 큰 오차가 생기지 않았습니다. 이리하여 “멕스웰의 포텐셜”은 다시 물리학에서 자취를 감추게 되었습니다.

그 후 1959년 아하로노프와 봄 등이 “멕스웰의 포텬셜”을 다시 거론하였습니다. 이들은 “멕스웰의 포텐셜”을 밝힐 수 있는 실험을 제안하였으며 이것을 흔히 아하로노프-봄 효과(Aharonov-Bohm effect)라고 부르며 아하로노프-봄 효과는 실제로 1986년에 실험적으로 증명되었습니다.

이제 “멕스웰의 포텬셜”, 즉 “멕스웰의 데몬(demon)”이 어떤 의미를 지니고 있는가를 말씀드리겠습니다. 멕스웰의 “데몬” 개념은 존재하는 모든 것(시스템)은 주위 공간과 닫혀 있는 것이 아니라 “열려 있다”는 개념과도 상통합니다. 존재하는 모든 것은 주위 공간과 열여 있다는 개념은 이미 입자 물리학 분야에서 밝혀진 사실입니다. 이와 같이 존재하는 모든 시스템이 “열려” 있기 때문에 이 “열린” 공간을 통하여 멕스웰의 “데몬”이 시스템 내부로 유입되는 것입니다. 다시 말하면 멕스웰의 “데몬”은 스스로 알아서 주변으로부터 필요한 에너지를 얻어서 시스템에 공급하는 역할을 하는 것입니다. 모든 쌍극자(dipole)들은 “열린” 시스템을 가지고 있고 쌍극자를 구성하는 각각의 전하들과 주변의 공간(진공)이 격렬한 에너지 교환을 하고 있다는 것은 이미 잘 알려진 사실입니다. 여기서 쌍극자가 곧 “데몬”의 역할을 하는 것입니다.

멕스웰의 “데몬”이 존재하게 되면 시스템이 가지고 있는 내부 에너지를 사용하지 않고 공간 에너지를 끌어와 사용하기 때문에 시스템은 엔트로피가 증가하지 않고 감소할 수 있는 것입니다. 이와 같이 멕스웰의 “데몬”이 존재 함으로서 엔트로피가 감소할 수 있는 시스템을 일리야 프리고진(Ilya Prigogine)은 흩어지는 구조(dissipative structure)라고 불렀고, 멕스웰의 “데몬”이 하는 일을 “자기조직한다”라는 용어를 사용하였습니다. 이렇게 되면 열역학 제2 법칙인 에너지 보존 법칙의 적용을 받지 않게 됩니다.

그런데 위에서 보는 바와 같이 대칭성 게이지 변환에 의하여 재규격화 하게 되면 어떤 일이 벌어지느냐 하면 멕스웰의 “데몬”에 대항하는 “반-데몬”을 설정하는 결과가 됩니다. 일이 이렇게 되면 멕스웰의 “데몬”은 사사건건 “반-데몬”에 의하여 “데몬”의 기능이 상쇄되어 버리고 마는 것입니다. 이것이 오늘날의 물리학의 현황입니다. 즉 존재하지도 않는 “반-데몬”을 설정하여 “데몬”의 기능을 완전히 제로로 만들어 버린 것입니다.

이와 같은 오늘날의 물리학의 상황에서 톰 베어든은 불필요한 “반-데몬”을 몰아내고 다시 본래의 멕스웰의 “데몬”을 찾아야만 한다고 주장하는 것입니다. 톰 베어든은 “반-데몬”을 없애는 구체적인 방법으로 두 가지가 있는데 하나는 위건드 와이어(Wiegand wire-외부 자장이 특정의 세기에 도달하면 스스로 자기적 극성을 바꿈)를 이용하는 것이고 다른 하나는 다중값을 갖는 자기 포텐셜(magnetic potential)을 이용하는 방법이라고 하였습니다.

톰 베어든이 주장하는 가장 중요한 요점은 멕스웰의 “데몬”의 출처가 바로 우주의 진공이라는 것입니다. 다시 말하면 우주의 진공은 텅 비어 있는 것이 아니라 멕스웰의 “데몬”이 기원하며, 에너지로 충만된 공간이라는 것이며, 따라서 이 충만된 공짜 에너지를 잘 궁리해서 사용하자는 것입니다. 본인이 톰 베어든 이론에 공감하는 이유는 인체도 결코 “닫힌” 시스템이 아니라 “열린” 시스템이므로 우주 진공에 가득 찬 공짜 에너지를 이용하여 건강 유지 및 질병 치료에 도움을 받을 수 있다고 생각하기 때문입니다