끈 이론(string theory) - 현실의 진정한 본질은 무엇인가? 우주의 진정한 본질은 무엇일까요?  이 질문에 답하기 위해, 사람들은 세상을 설명하기 위한 이야기를 지어냈습니다.  우리는 우리의 이야기를 시험해보고, 무엇을 유지하거나 제거해야 할지 배웁니다.  하지만 우리가 더 많이 알수록 우리의 이야기는 더 복잡해지고 이상해집니다!  그 중 일부는 너무 기묘해서 실제로 무엇에 관한 것인지 알기 어렵기도 합니다,  예를 들면 "끈 이론"처럼요.  모든 것의 본질에 대한 유명하고 논쟁적이며 종종 오해받는 이야기입니다.  우리는 왜 그것을 생각해냈을까요, 그리고 그게 맞을까요, 아니면 그냥 버리는 게 나을까요?  현실의 진정한 본질을 이해하기 위해 우리는 아주 가까이 들여다보았고, 놀랐습니다.  먼지 속의 경이로운 세계들, 기묘한 생명체의 동물원, 복잡한 단백질 로봇들 이 모든 것은 구조화된 분자로 이루어져 있고, 이 역시 수없이 더 작은 원자들로 나뉩니다.  우리는 이것들이 현실의 가장 작은 구성요소라고 생각했지만, 이것들을 정말 세게 충돌시키자 더는 나눌 수 없는 입자를 발견했습니다.  소위 말하는 기본입자입니다.  그런데 이제 문제가 생겼습니다: 이렇게 작은 입자는 더는 볼 수 없었습니다.  한 번 생각해보세요: "본다"는 것은 무엇일까요?  무언가를 보려면 빛, 즉 전자기파가 필요합니다.  이 파동은 물체 표면에서 반사되어 우리의 눈에 들어옵니다. 파동은 물체에 대한 정보를 운반해, 우리의 뇌가 이미지를 만듭니다.  그러니 어떤 물체를 보려면 필연적으로 그 물체와 상호작용해야 합니다.  "본다"는 것은 "만진다"와 같습니다—수동적이 아니라 능동적인 과정입니다.  대부분의 경우 이는 문제가 되지 않습니다.  하지만 기본입자는 아주, 아주, 아주 작습니다.  너무 작아서, 우리가...

공간과 시간을 보는 방식을 완전히 바꿔줄 - 모든 것의 이론 3부 미래를 볼 수 있을지 궁금해해 본 적 있으십니까?  인간은 오랜 세월 동안 분명히 그렇게 바라왔습니다.  하지만 대부분의 사람들에게 그것은 신비가와 점쟁이의 영역에 속하는 것입니다.  미래를 실질적으로 엿볼 방법이 있을지도 모른다는 생각은 보통 미신으로 간주됩니다.  하지만 그 관점이 틀렸을지도 모릅니다.  만약 여러분이 이미 미래의 일부를 단편적으로 보고 있다면 어떨까요?  만약 시간이 과거, 현재, 미래를 동시에 담고 있다고 볼 수 있다면 어떨까요?  걱정 마십시오. 이 영상은 Astrum 채널의 영상입니다. 원래 이 영상은 제가 진행하는 ‘모든 것의 통일 이론’ 시리즈의 마지막 영상으로 계획되었습니다. 하지만 끈이론이 특수 상대성 원리를 어떻게 설명하는지 가장 잘 보여줄 방법을 준비하면서, 다시 한 번 자세히 살펴보게 되었습니다.  그리고 저는 상대성 이론이 현재 실제로 존재한다고 여기는 것에 관한 우리의 인식과 모순되는 매우 충격적인 함의들이 있다는 것을 깨달았고, 먼저 그것을 다루어야 한다고 결심했습니다.  알고 보니, 여러분은 이미 미래의 일부를 보고 있을지도 모릅니다. 이제 또 하나의 도표를 이용해 설명할 시간입니다. 저는 Alex McColgan이고, 여러분은 Astrum 채널을 시청하고 있습니다.  모든 것을 이해하기 위해, 시간과 공간, 그리고 상대성 이론을 면밀히 살펴볼 때입니다.  우리는 보통 제가 곧 보여줄 방식으로 상대성 이론을 생각하지 않지만, 이 주제에 관한 직관적인 이해를 높이는 것이 매우 중요하지 않으면 특수 상대성이론이 왜 실제로 발생하는지 이해할 수 없을 것입니다. 게다가, 가끔 우주의 신기한 현상에 놀라지 않는 사람이 있을까요?  특수 상대성 이론에 관해서 여러분은 아마 대충 이해한 것 같다고 느꼈을 것입니다.  물체가 충분히 빠른 속도로 이동할...

하이젠베르크의 불확정성 원리 - 모든 것의 이론 2부 모든 것을 아우르는 통일 이론은 거대한 과업을 안고 있습니다.  그것은 양자역학과 상대성 이론의 가장 이상한 요소들—거시적 규칙과 미시적 규칙을 하나로 연결해야 합니다.  이는 매우 어렵습니다. 왜냐하면 양자 세계에는 상당히 이상한 현상들이 벌어지고 있기 때문입니다.  불확실성, 양자, 중첩 상태입니다.  그럼 여기서부터 시작해 봅시다. 이 주제에 관한 지난 영상 후, 여러분에게서 많은 댓글이 왔습니다.  여러분은 제가 모든 것의 해답에 대해 무엇을 생각하는지 듣고 싶어 했습니다.  지난번에는 끈 이론의 어떤 형태가 모든 것을 아우르는 통일 이론이 될 최선의 기회라고 믿는다고 말씀드렸습니다.  이제 끈이 양자 수준에서 얼마나 중요한 역할을 하는지 보여 드릴 시간입니다.  저는 Alex McColgan이고, 여러분은 Astrum 채널을 시청하고 있습니다.  저는 이 이론의 수학을 완전히 해결했다고 주장하지 않지만, 모든 현상을 하나로 연결하는 모델을 제안했다고 믿습니다.  양자 물리학 수학은 우리가 관찰하는 현상이 왜 일어나는지에 대한 이해를 빠르게 추월했습니다.  개념적 이해가 따라잡도록 도와봅시다. 지난 영상에서 말했듯이 모든 것은 끈에서 시작됩니다. 진동하는 끈의 몇 가지 특성에 대해 이야기합시다.  이것은 왜 끈이 양자 원리에 적합한지 이해하는 데 도움이 될 것입니다.  먼저 ‘quantum(양자)’라는 단어부터 시작해야 합니다.  간단히 말해, quantum은 quantity(양)와 같은 어원에서 왔습니다.  작은 규모에서, 우주는 연속적인 규모가 아니라 이산적인 단위로 작동한다는 이상한 원리입니다.  이는 양자역학의 많은 현상처럼 직관적이지 않으니 예를 들어 설명해 보겠습니다. 만약 여러분이 달리고 있다면, 저는 여러분에게 달리는 속도를 절반으로 줄이라고 할...

우리는 열쇠를 이미 가지고 있을지 모릅니다 - 모든 것의 이론 1부 누워서 온갖 생각을 해본 적 있나요?  특히, 물론 모든 것을 아우르는 통일 이론 말입니다. 이 이론을 들어본 적 없다면, 모든 것의 통일 이론은 현재 물리학계의 성배입니다. 우리는 지금 우주를 이해하는 데 큰 분열을 겪고 있고, 답을 찾는 과학자는 새로운 과학 분야를 열 것입니다. 자연히 학계는 그 답을 규명하려는 열띤 논쟁으로 뜨겁고, 각자 역사에 이름을 남기려 합니다.  그들이 논쟁하는 내용은 다음과 같습니다.  우리가 사는 거시 우주에서 일어나는 현상이 원자 및 아원자 미시 세계에 그대로 적용되지 않는 것입니다.  위에선 중력과 특수 상대성 이론이 있습니다.  아래에서는 확률파와 양자 불확정성이 문제를 복잡하게 만듭니다.  위에서는 입자가 실체가 있는 견고한 존재처럼 보입니다.  아래에서는 입자가 단지 확률적으로 존재하는 것으로 보입니다.  문제는, 세계를 해석하는 두 관점 모두 어느 정도 타당하다는 점입니다.  양자 물리는 우주의 미시 세계 작동 방식을 놀랍게 정확히 예측하며 특수 상대성 이론보다 뛰어납니다.  하지만 행성의 움직임, 중력, 시간 흐름에 대해선 설명이 부족합니다.  특수 상대성 이론은 인공위성을 궤도에 띄우는 데 매우 유용하지만, 양자가 왜 존재하는지, 미시 세계가 왜 이상한지에 대해서는 말하지 못합니다.  과학자들은 이 모든 것을 설명할 더 거대하고 포괄적인 이론이 반드시 있다고 생각합니다. 거시적, 미시적 영역 모두 포괄하는 이론입니다.  그것을 찾기 위해서는 뉴턴 중력에서 아인슈타인 시공간 곡률로 넘어갔던 것만큼 큰 사고의 전환이 필요합니다. 그래서 ‘내가 한 번 도전해 보지 뭐’라고 생각했습니다. 저는 Alex McColgan이고, 여러분은 Astrum 채널을 보고 있습니다.  오늘은 제가 ‘모든 것’을 설명하려 시도하는 데 함께 하시죠....

하버드대 뇌과학자의 깨달음 하버드대 연구원으로 지내던 한 뇌과학자는 여름 때와 다름 없이 출근을 하기 전에 샤워를 하고 있었습니다. 하지만 갑자기 어지러움이 느껴져 비틀거리다가 욕실 벽을 손으로 짚습니다. 그녀는 생전 처음 느껴보는 감각을 느끼는데요. 바로 어디부터가 자신의 손이고 어디까지가 욕실 벽인지 구분이 안 되는 거였죠. 그러다 시간이 조금 더 지나니까 이번엔 자기가 누군지 내 이름이 뭔지 어떤 사람인지조차 점점 잊어버리게 되었습니다. 세상 사례로 시끄러웠던 그녀의 머릿속은 순식간에 고요하고 조용해집니다. 나와 세상을 구분하기 물리적 경계가 희미해지고 그냥 엄청난 우주의 에너지 자체만을 느낍니다. 모든 것과 하나가 된 거 같은 기분을 그녀는 이런 느낌을 마치 요술 램프에서 빠져나온 지니가 된 거 같았다고 표현합니다. 사실 그녀의 머릿속에서 벌어지던 일은 좌뇌에 생기기 시작한 출혈 때문이었는데요. 인간의 뇌는 좌뇌와 우뇌로 나뉘어져 있고이 둘 사이를 이어주는 뇌량이라는 얇은 부위를 통해 서로 정보를 교환합니다. 과거에는 간질 환자를 대상으로 뇌량을 절제하는 수술을 시행하고 했는데요. 좌뇌와 우뇌가 서로 소통할 수 없게 되자 생기는 현상을 분리뇌 현상이라고 합니다. 분리뇌 현상을 겪는 사람들 중에는 왼손은 단추를 채우는 반면에 오른손은 단추를 푸는 경우도 있습니다. 오른손은 쇼핑 카체 물건을 집어 넣었는데 왼손은 다시 제자리에 갖다 놓기도 하고요. 왼손은 담배를 물었는데 오른손이 뺏어서 쓰레기통에 넣기도 합니다. 좌뇌와 우뇌는 보통 협력해서 일하는데 서로 더 특화된 영역도 있어요. 좌뇌는 주로 언어, 숫자, 논리, 분석 등을 담당하고 우뇌는 상상력, 표현력, 감정, 통찰 등을 담당합니다. 우뇌가 큰 숲을 통째로 본다면 좌뇌는 숲의 나무 한그루 한그루를 분석하는 편이죠. 좌뇌가 담당하고 있는 언어 기능과 분석력 덕분에 우리는 혼자 있을 때도 내 머리가 재잘거리는 걸 들을 수 있죠. 이따 뭐 먹을까, 그 사람한테 연락할까 말까 ,내 아까 뭐 내가 실수한 걸까....

삶이라는 게임에서 승리하는 방법 세계적인 뇌과학자 라마찬드란 박사는 우뇌가 손상된 환자에게 왼손을 움직여 보라고 말합니다. 하지만 시간이 아무리 지나도 환자가 움직이지 않자 박사는 이렇게 묻습니다. "왜 가만히 계세요?" 환자가 대답합니다. "그러는 박사님은 왜 아무 말이 없으세요? 왼손은 한참 전에 움직였는데요." 하지만 환자의 왼손은 그 자리에서 꿈쩍도 하지 않았어요. 사실 우뇌는 몸의 왼편을 담당하기 때문에 운해가 손상된 환자는 왼쪽 신체가 마비되어 왼손을 움직일 수가 없습니다. 따라서 "저는 왼손이 마비 돼서 못 움직이는데요."라고 대답하는게 상식적으로는 맞습니다. 하지만 어떤 환자들은 이렇게 말하기도 해요. 저는 왼쪽이 훨씬 세서 박사님을 한 손으로 들어올릴 수도 있어요. 근데 오늘은 컨디션이 영 안 좋네요. 박사는 이번에는 그릇이 잔뜩 노인 쟁반을 들어보라고 시킵니다. 보통 반신마비 환자들은 한쪽 손 밖에 쓸 수 없으니 멀쩡한 손으로 쟁반 가운데를 받쳐 들어올립니다. 하지만 몇몇 환자들은 마치 두 손으로 쟁반을 잡는 것처럼 한 손으로만 쟁반의 끝을 잡아요. 당연히 쟁반을 다 엎지르기 되고 엎지른 이유에 대해 온갖 변명을 시원하지만 왼손이 마비 됐기 때문이라고는 절대 인정하지 않습니다. 환자들은 모두 우뇌가 손상되었고 따라서 그들의 거짓말은 모두 좌뇌가 한 짓이었습니다. 좌뇌는 상황을 자신이 원하는 대로 해석하고 이 해석을 그럴 듯하게 설명하는 기능을 타고 나는데요. 라마찬드란 박사는 이렇게 말합니다. 죄뇌는 이야기의 개연성을 유지하고 신념을 지키기 위해서라면 그게 진실인지 아닌지 따에는 신경 쓰지 않는 거 같습니다. 세계적인 사회 심리학자 리처드 니스벳 일반인들에게 거의 똑같이 생긴 잠옷 네 개를 보여줍니다. 그리고 이 중에서 제일 마음에 드는 잠옷을 골라보라고 해요. 인간은 무의식적으로 오른쪽을 더 선호하는 경향이 있는데요. 이 실험의 경우 에도 맨 왼쪽에 있는 잠옷을 10명이 선택할 동안 맨 ...