Micro와 Macro를 묶어 매는 이야기
View on Connecting Micro and Macro Dynamics

원자 분자의 운동을 지배하는 미크로 역학과, 열 현상을 지배하는 매크로 법칙과는 전연 다른 이질적인 자연 현상으로 보일 것입니다. 그래서 종종 이 분야의 자연 현상을 공부하는 이는 종종 이 두 법칙을 이질적으로 보기 쉽습니다. 상대성 이론으로 유명한 아인슈타인도 원자 분자의 운동을 지배하는 미크로 역학, 즉 양자 역학의 원리를 인정하지 않았습니다.

제대로 자연을 알려면 미크로와 매크로의 현상 연계를 이해해야 합니다.

자연 과학은 무엇보다도 인간이 살고 있는 환경의 자연 현상을 이해해야 한다는 목적으로 출발한 학문입니다. 이 법칙을 이용해 인류를 보다 윤택하고 행복해질 수 있게 해 주는 생필품을 만들어 내는 것이 엔지니어의 사명일 것입니다.

그러나 인류의 지식이 늘어나면서, 지혜로운 인간은 보이지 않는 자연 원리의 실존의 이해를 통해 보다 새롭고 좋은 것을 만들어 내려고 끊임없이 노력합니다.

우리가 갖고 다니는 핸드폰은 미크로 세계의 자연법칙을 이용하여 낯선 곳에서 길을 안내해 주는 기능을 제공합니다.

1930년에 거의 완성된 양자 역학은 오늘에 와서는 거의 미크로의 세계가 알게 되어 이 두 이질적이라는 자연 현상이 하나였음을 알게 되고 이를 증명해 낸 오랜 기간 연구활동을 해온 70대의 학자들이 올해 노벨 물리학상을 탔습니다. '양자 역학' 분야의 양자정보과학을 개척한 공로를 인정받은 것으로서 수상자는 ‘알랭 아스페(Alain Aspect, 프랑스, 75세)’, ‘존 F. 클라우저(John F. Clauser, 미국, 80세)’, ‘안톤 차일링거(Anton Zeilinger, 오스트리아, 77세)’ 3명입니다.

원자핵(原子核)과 전자와 전자장(電磁場) 광의 기본적인 실체를 이해하고, 양자 역학의 법칙을 연계 이해하면 생명 현상을 이해할 수 있습니다.

즉 우리의 세계가 보이지 않는 미크로 세계가 어떻게 묶여 매어져 있는지 알게 됩니다. 현재 이 두 세계를 하나로 알려주는 역학은 통계 역학(統計力學)입니다. 이는 현재, 양자(兩者)의 나룻배 역할을 하고 있는 유일한 이론이라 할 수 있습니다.

매크로 물질을 구성하고 있는 원자 분자의 수는 팽대(膨大)합니다. 물질의 미크로 성질은 극히 소수의 상태량으로 기술되고 있습니다. 이것은 미크로 기술에서 마크로 기술로 이행할 때의 엄청난 정보량의 압축을 의미합니다.

실제로 압축되지 않은 매크로 세계는 정보가 없는 것입니다. 미크로와 매크로를 이해한다는 것은 이 정보의 압축 방법을 이해하는 데에 있습니다.

앞서 생명 현상이 미크로와 매크로 2개 층 관계를 이해함에 통계 역학을 소개했는데 아직도 미개척 분야가 있음을 이야기하고 싶습니다. 생명 현상은 구조적으로나 기능적으로도 그간에 여러 계층이 있어 쉽게 이해되는 일이 아닙니다.

신비스런 곳으로 아마도 창조주만의 영역일지도 모릅니다. 생명은 물리학에서 보는 카오스와 난류(亂流)와 같은 복잡한 운동으로, 이는 사회 현상과 경제 현상이 복잡한 것같이 이런 현상이 원자 분자에만 있는 것이 아니라는 것을 지적하고 싶습니다.

It appears to be that Micro Mechanics that governs the dynamics of atoms and molecules and Macro theory that governs the thermos dynamical effects to be a completely different natural phenomena.

Thus, it was often the case of the researchers investigating these two fields to see the two as different and irrelevant. Even Albert Einstein of relativity theory did not acknowledge the theory of Micro mechanics, the quantum mechanics.

In order to have the right understanding of the nature it is important to understand the interaction between the Micro and Macro phenomena. The origin of Natural science was established to understand the scientific nature of the human environment. On the other hand, the purpose of engineering is to apply the natural science and to provide value added benefits, create the necessities and to better human lives. But as the knowledge of human kinds expand, we as human beings are in pursue of continuously creating better and more meaningful things by understanding the existing invisible laws of the nature.

For example. The mobile phones we use takes advantage of the laws of the micro mechanics and provide us the ability to find our ways in strange places.

The quantum mechanics from the 1930s were finally understood from the micro mechanics world and the two seaming different world is now discovered as one phonemeum. This complex problem was proved by researchers in their 70s, American John F. Clauser, Alain Aspect of France and Anton Zeilinger of Austria, who won this years Nobel prices. This is known as "the quantum entablement". This allowed us to understand the phenomenon of life by relating the quantum mechanics to the understanding of the behaviors of atomic nucleus, electron and electromagnetic field.

In other words, this finding is telling us how our physical world is tied to the invisible micro mechanical world. Currently the only known method of tying the two world was through statistical mechanics.

The number of nucleus and atoms that forms micro materials is expansive. The micro behaviors of materials is described by extremely limited number of properties. This implies that in order to transit from micro technology to macro technology, an enormous amount of information has to be compressed.

The micro world information exist only if the information can be compressed. Thus, understanding the relationship between the micro and the macro mechanics means understanding the compression methods of these vast information.

I also would like to point out that even the statistical mechanics that is used to understand the micro and macro relationships in life is still under developed. There are several layer between the structural and functional aspects in life that understand the life is not a simple task. Perhaps, this is the domain reserved only for the creator. Life is a complex mechanism like the definition of chaos and turbulence in physics. I also like to point of that such kind of complexity does not only exists in the phenomenon of nucleus and atoms as can be seen the complexity we see in the social and the economic complexity of today.

Translater into English Yoon Lee