오늘 두 개의 토크를 들었다.

첫 토크는 't Hooft가 String theory group에서 매주 목요일 마다 열리는 Duality Seminar에서 talk를 한 것인데, 내용 자체는 콜로키움에 가까운 톡이었던 것 같다. 주제는 Quantum Mechanics and Determinism. 내가 얼만큼 이해를 했는지 전혀 알 수 가 없기에 틀린 소리를 쓸 가능성이 높다. 혹시 내공이 높으신 분께서 오류를 발견하신다면 잡아주시는 아량을 베푸시길.....

't Hooft의 토크는 우리 자연이 Quantum Mechanical한 fundamental nature를 갖고 있느냐라는 질문으로 시작했다. 현재의 우리가 이해하는 자연의 모습이 QM일 뿐 자연 근본이 QM의 특성을 지니지 않을 수도 있다고 한다. 일단 그는 deterministic한 것이 무엇인지를 정의했는데, insignificant 한 정보가 미래에 significant 해진다면 이 system은 비결정론적인 system인 것이고 significant한 정보가 미래에 점점 insignificant해진다면 이 system은 결정론적 system이라고 정의를 했다. 그래서 chaotic한 nature 때문에 그의 정의에 의하면 Newton's law도 fully 결정론적인 법칙은 아니라고 했다. 결정론적인 계의 예로는 attractor가 있는 system의 예를 들었다. 시간이 지나면 점자 attractor에 가까워지기에 significant한 정보들이 attractor로 수렴하면서 insignificant해 지는 것이다. 그러면서 이러한 정보의 손실이 양자역학에서 나타나는 quantization을 설명할 수 있다고 주장한다.

그는 QM이 근본적인 system이 아니라 어떤 복잡한 수학(통계)적 문제의 solution의 형태일 뿐이라고 한다. 그 일례로 Ising Model 자체는 양자 없이 well-defined된 수학 문제이지만 이 solution을 찾는 방법에서 QFT를 이용한다고 하는데, 일단 내가 Ising Model을 매우 vague하게 알기 때문에 그러려니 하고 넘어갔다. 하여간 이와 비슷하게 어떤 well define 된 system의 문제를 이해하는 방식이 QM일 뿐일지도 모른다고 한다. 이후 간단한 simple model들을 제시하면서 이들이 quatization과 비슷한 성질을 갖고 있어서 양자역학의 문제를 결정론적인 어떤 다른 계로 이해할 수도 있다고 했다. 일례로 {1} -> {2} -> {3} -> {1} 이라는 time evolution을 가진 system을 생각하면 이를 변화시키는 3by3 Matrix를 생각할 수 있고 이를 diagonalize한 것을 Unitary Matrix의 eigenvalue로 생각하면 이 시스템을 3 energy level을 가진 system이 될 것이고 통계적으로 a, b, c확률로 {1}, {2}, {3} 상태가 존재한다면 마치 QM 에서 어떤 quantum state를 가진 상태로 보일 것이라고 한다. 근데 이 상황이 plank scale에서만 fundamental하게 나타나고 이가 Standard Model scale로 내려오는 과정에서 quantum mechanics 처럼 보이게 된다고 하는데 여기서의 logic도 이해가 안가서 그냥 대충 그러려니 했다.

다른 주장하는 바로는 정보의 손실은 정보의 equivalence class 때문에 나타나는데 이를 이용해서 guage invariance, coordinate transform invariance 등등 symmetry들이 진정한 symmetry가 아니고 이런 정보 loss를 이용해서 나타나는 emergent한 property일지도 모른다고 얘기했다. 또한 이런 설명을 이용하면 RG를 통해 holographic principle도 설명할 수 있다고 하는데.... 흠;;;;

사실 너무 많은 부분을 이해하지 못했다. 객석에 있던 많은 교수님들과 포닥, 대학원생들도 다들 벙뜬 분위기.... 토크이후에 많은 discussion이 오갔는데 대부분 이 관점에 대해 비판적으로 생각하고 있었다. 난 놓친 concept이 많아 어디에서 debate를 해야할지 전혀 갈피가 .....  't Hooft 본인도 이런 상황에 이미 익숙한 것 같았다. 자신의 물리학자로서의 명성을 실추시키는 연구라고 말하기도 하고, 아무도 이 관점으로 접근을 안하고 있다고도 하고....   정말 듣보잡 물리학자가 들고 나왔으면 모두 생깠을 뻡한 논리인 분위긴데 아무래도 본좌급 되는 분이 열심히 주장하시니 다른 사람들은 그냥 혹시 몰라 하면서 생각해보는 식이였다. 좀 더 내공이 쌓여서 이 분이 주장하시는 바도 어떤 것인지 신중히 생각해 봐야겠다. 남들이 다 아니라고 하는데서 대박 터질지도 모르니...

두 번째 토크는 탈북한 친구가 들려준 얘기였는데 자세한 건 다음 포스팅에....