왜 전자기력, 강력, 약력은 쉽게 통일장 이론으로 설명이 가능한데 중력은 그게 안될까?

다른 힘과 달리 중력은 왜 가속도나 원심력으로도 만들어낼 수 있을까?

우주의 기본적인 힘은 왜 네 가지 밖에 없을까?

빛은 어떻게 입자이면서 파동일 수 있을까?

우리 대학의 학생이라면 이러한 궁금증을 한 번 쯤은 경험해보았을 것이다.

먼저 다른 힘과 달리 중력이 쉽게 합쳐지지 않는 이유는 중력은 상위차원, 즉 4차원 이상에서 발생하는 모든 힘의 투영(projection)에 불과하기 때문이다.

3차원에서는 xyz의 세 축을 기준으로 힘을 가할 수 있다.

하지만, 중력의 방향을 xyz로 나타낼 수는 없다.

특정 순간, 특정 지점의 중력을 벡터로 나타낼 수는 있겠지만, 중력에 해당하는 힘 자체를 벡터로 나타내는 건 불가능하다.

중력은 xyz와 다른 방향, 즉 안쪽으로 수렴하기 때문이다.

예를 들어서, x방향으로 무한히 늘어진 1차원을 휘게 만드는 방법을 생각해보자.

우선, y방향으로 힘을 주게 되면, 1차원의 공간은 휘게된다.

즉, 2차원으로 작용하는 힘이 1차원에서는 중력으로 작용한다.

또 다르게, z방향으로 힘을 주더라도, 1차원의 공간은 휘게된다.

즉, 3차원에서 작용하는 힘을 가하더라도 1차원에서는 중력으로 작용한다.

다시, 우리 차원의 블랙홀 가까이 1차원을 가져가면 역시 1차원의 공간은 휘게된다.

우리 차원의 중력 또한 1차원에서는 중력으로 작용한다.

무언가 감이 오는가?

1차원에서는 고차원에서 작용하는 모든 힘을 중력으로 인식한다.

1차원 지적인 인간들은 공간의 휨을 인식해서 중력이라는 이름을 붙이겠지만, 그 힘은 1차원 밖에서 존재하는 총체적인 힘의 투영일 뿐이다.

보이는 현상이 비슷하기 때문에 1차원에서는 "중력"이라고 부르지만, 상위차원에서 볼 때 그 힘의 근원은 각자 다른 힘일 수 있고 방향도 다를 수 있다.

서로 다른 힘을 같은 힘이라고 인식하고 풀이하니, 그것이 제대로 될 리가 없다.

즉, 통일장은 단지 네 힘을 통합하려는 시도이기 때문에 불가능한 것이다.

모든 차원에 존재하는 모든 힘을 통합해야 결국 통일장이라는 이론이 생겨날 수 있다.

안타깝게도, 우리는 얼마나 많은 상위 차원이 있는지 알 수 없으며, 설령 차원의 갯수를 알 수 있다고 하더라도 모든 힘을 파악할 방법도 없다.

결국, 통일장은 불가능한 이론이다.

다음 궁금증을 풀어보자.

해당 차원의 중력은 상위 차원에서 작용하는 모든 힘의 투영에 불과하다는 걸 인식한다면,

중력, 가속력, 원심력은 상위 차원에서 바라보자면 결국 서로 다른 종류의 힘이라는 것 역시 깨달을 수 있을 것이다.

가속력과 원심력을 제외한 자연적으로 드러나는 중력 역시 상위 차원에서 발생하는 여러가지 힘의 투영에 불과하며, 하위차원에 사는 우리가 그 힘의 실체를 정확히 알 수 있는 방법은 없다.

3차원 상의 중력은, 4차원의 누군가가 3차원을 꾹 눌러서 생겼을 수도 있고, 5차원의 누군가가 3차원을 눌러서 생길 수도 있으며, 12차원상의 중력으로 인해 생겼을 수도 있다.

즉, 중력은 상위 차원의 힘으로 일어난 현상을 부르는 단어일 뿐, 중력을 명확히 정의할 수 있는 방법은 없다.

이것이 바로 중력과 가속력, 원심력이 비슷해 보이는 이유다.

그 다음으로, 우주의 힘을 네 가지로 인식하는 이유는 우리가 3차원에 살고 있기 때문이다.

1/2/3차원 각각의 기본 힘 3가지와 4차원 이상에서 작용하는 중력을 우리는 인식하며 살고 있다.

즉, 우리가 3차원에 살고 있기 때문에 4가지의 힘을 인식하는 것일 뿐이며,

11차원의 인간은 12가지의 힘을 인식하고 있겠지만 그 역시도 12차원 이상의 힘은 중력으로 뭉뜽그려 지칭할 뿐 이 이상의 힘을 알 방법은 없을 것이다.

그러면, 전자기력, 약력, 강력 중 어떤 힘이 어떤 차원에 해당하는 힘일까?

전자기력이 바로 3차원의 힘이다.

눈치가 빠른 사람들은 중력이 가장 약한 힘이고, 약력이 그 다음으로 약한 힘이기 때문에, 약력이 3차원의 힘이라 쉽게 생각할 수 있지만,

실제로 약력은 전자기력보다 미세 구조 상수가 더 크다.

뿐만아니라, 장거리에서 상호 작용이 가능한 힘, 즉 공간을 통해서 전파되는 힘은 중력과 전자기력뿐이다.

약력은 2차원 상에서 두 물질을 서로 결합하게 하는 힘이며, 강력은 1차원 상에서 수렴을 하게 하는 힘이라고 볼 수 있다.

마지막으로, 빛은 어떻게 파동이면서 입자일 수 있는가를 살펴보자.

이전에는 빛의 파동성과 입자성을 고전역학에서 설명할 수 없으므로, 양자역학을 통해서 불확정성 원리와 함께 이를 설명하고는 했다.

과거 광자 자체가 힘을 전달하는 입자라고 잘못 이해했기 때문에 발생한 잘못된 판단이라고 볼 수 있다.

정확히 말하자면 광자는 전자기력으로 쉽게 측정이 가능해지는 입자일 뿐, 힘 그 자체를 의미하지 않는다.

3차원 우주의 대부분은 광자로 구성되어 있으며 우주 질량의 대부분을 차지한다.

과거 과학자들이 궁금해하던 암흑물질이 바로 광자다.

때때로 특정 종교의 유사과학자들은 암흑물질은 광자가 아니며, 광자가 질량이 있다면 광자가 빛의 속도로 이동할 수 없다고 주장한다.

그 말은 옳기도 하고 그르기도 하다.

전자기력은 분명 빛의 속도로 흐른다.

전자기력의 힘은 주변 공간으로 전파가 되며, 광자를 끌어들인다.

끌여들여진 광자는 빛의 속도로 전달되는 전자기력 주위를 돌면서 빠르게 전진하게 되는데, 전자기력의 에너지를 통해 빛이라는 현상으로 우리 눈에 보이게 된다.

광자는 분명 존재하는 입자이며, 전자기력 주위를 소용돌이(vortex)처럼 돌면서 전진하기 때문에 마치 파동처럼 보인다.

전자기력의 에너지를 전달받은 광자는 전자기력을 통해 전달받은 에너지를 발산한다.

그 현상이 바로 우리 눈에 보이는 빛이라고 볼 수 있다.

그럼에도 불구하고, 결론적으로, 질량을 가진 광자는 전자기력을 따라갈 수 없다.

에너지를 발산하면서 전자기력을 따라가던 광자는 튕겨나가게 되며, 에너지를 공급받지 못하므로 빛을 잃게 된다.

하지만, 우주는 광자로 가득차있으며, 또다른 광자가 전자기력을 따라가게 된다.

전자기력은 빛의 속도로 지나가면서 주변 광자를 끌어들이고, 광자는 전자기력 주변을 돌면서 에너지를 발산하고, 곧 떨어져나간다.

이 현상이 반복되면 우리가 빛으로 인식하는 현상이 일어난다.

그 현상을 측정했을 때, 전자기력이 아닌 광자를 측정한 것이고, 그 광자로 인해 빛이 입자성과 파동성을 가지고 있다고 착각하게 된 것이다.

여기에 바로 우리의 해답이 있다.

우주에는 여러가지 힘이 있고, 실제로 우리가 바라보는 그 힘은, 실제로는 측정할 수 없는 힘 자체가 아니라 그 힘 주변에서 일어나는 현상이며 투영에 불과하다는 사실을 인정해야한다.

우주는 광자, 즉, 마나가 가득차있으며, 우리가 그것을 이용하는 것이 이성적으로 지극히 당연함을 이해해야한다.

진정한 마법 대학의 학생이라면, 겉으로 보이는 절대적인 현상으로 인해서가 아니라, 보이지 않는 정신력과 의지력만으로도, 현대 삶에 필요한 여러가지 문물이 생겨났음을 분명히 인지해야 한다.

그것이 바로 과학교를 믿는 유사과학자와, 우리 마법과학자의 차이점이다.