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-Edge.org 재단의 질문인 ‘어떤 과학적 아이디어를 버려야 할 것인가’에 대해 MIT 의 물리학 교수인 맥스 테그마크는 “무한(Infinity)”이라는 개념을 버려야 한다고 답했습니다. 아래는 그의 글입니다.

무한은 매우 매혹적인 개념입니다. 수학자 칸토어는 대각논법으로 어떤 무한은 다른 무한보다 더 크다는 것을 증명했고, 무한의 종류 역시 무한하다는 것을 보였습니다.

무한이라는 개념은 현대물리학에서 필수적인 개념입니다. 그러나 이 가정은 검증된 적이 없습니다. 물리학에서 무한 개념은 “무한대” 와 “무한소” 의 두가지 측면에서 사용됩니다. 무한대는 우주의 부피와 시간의 흐름, 그리고 우주에 존재하는 입자의 갯수를 이야기할 때 사용됩니다. 무한소는 어떠한 작은 공간도 다시 무한히 많은 점으로 나눌 수 있다는, 곧 연속의 개념을 이야기할 때 사용됩니다.

이 두 개념은 빅뱅이론을 통해 연관되어 있습니다. 빅뱅이론의 가장 간단한 설명은 연속된 공간을 무한히 큰 부피로 늘여가는 것입니다. 빅뱅이론은 노벨상을 수상했으며 많은 성공적인 결과를 낳았습니다. 그러나 올바른 물리학 이론이라면 반드시 가능해야할, 미래를 예측하는 문제에 이르면 빅뱅이론은 무한대를 무한대로 나누어야 하는 계산에 맞닥뜨리게 되며 쓸모없는 결과만을 내놓게 됩니다. 나는 빅뱅이론이 비록 이 이론의 성공에도 불구하고 무한대라는 개념을 제외하고 새로 쓰여져야 한다고 생각합니다.

과거 뛰어난 수학자들은 일찌기 무한대와 연속이라는 개념에 우려를 나타냈습니다. 가우스는 무한의 존재를 부정했으며 “무한은 그저 말 뿐인 개념”, 그리고 “나는 무한이라는 개념이 하나의 대상으로 사용되는데 반대한다. 수학에서 그런 일이 절대 일어나지 않을 것이다.”라고 말했습니다. 물론 지금까지 물리학에서 무한 개념이 사용된데에는 이유가 있습니다. 만약 우리가 기체의 특성을, 이를 구성하는 입자들 하나하나의 운동으로 해석하려 한다면 우리는 상상할 수 없이 복잡한 문제를 풀어야 할 것입니다. 우리는 기체가 연속이라고 가정함으로써 아름다운 수식들을 유도했고 비행기를 날렸으며 날씨를 예측할 수 있게 되었습니다.

그러나 이러한 편리함에도 불구하고 기체는 연속적이지 않습니다. 이는 공간과 시간이라는 대상 역시 마찬가지 입니다. 만약 공간이 정말 연속이라면, 우리는 두 입자의 정확한 거리를 묘사하기위해 무한히 많은 정보를 사용해야 합니다. 그러나 현실에서 물리학자들은 소숫점 17자리 이상을 다루어 보지 않았습니다. 우리는 이들이 무한하다는 증거가 없을 뿐만 아니라 실제로 이들을 예측하기 위해 무한함의 개념을 필요로 하지도 않습니다.

오늘날 우리는 유한한 컴퓨터의 자원으로, 모든 대상이 유한하다는 가정하의 시뮬레이션으로 우주의 형성과 입자의 질량을 계산하고 있으며, 이 ‘유한’ 가정 하에서 바로 다음 어떤 일이 벌어질지를 계산할 수 있습니다. 사실 자연은 우리보다 훨씬 간단한 방법으로 바로 다음 어떤 일이 벌어질지를 계산해서 우리에게 보여주고 있습니다. 이제 물리학자들이 해야 할 일은 자연이 하고 있는것과 같은, 진정한 자연의 법칙을 발견하는 일입니다. 이를 위해 우리는 무한 개념의 필요성을 먼저 따져보아야 합니다. 그리고 나는 이것이 필요없을 것이라고 확신합니다.

(Guardian)

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