당신이 무거운 이유

‘질량’이란 무엇인가요? 한편으로는 너무 당연한, 다른 한편으로는 너무 철학적인 듯 한 이 질문이면에는 현대물리의 두 기둥인 ‘상대성이론’과 ‘양자역학’이 자리하고 있습니다. 본 영상에서는 어떻게 전체질량의 1%밖에 안되는 기본입자들이 100배나 무거워질 수 있는지를 ‘에너지-질량 등가원리’를 통해, 그리고 어떻게 그 막대한 에너지가 안정적인 질량형태로 존재할 수 있는지를 ‘불확정성 원리’를 통해 이해해보고자 합니다. 【‘질량'이라는 용어에 대해서】

이번 영상에서 가장 큰 고민은 ‘질량’이라는 용어에 담긴 개념을 어떻게 전달 할 것인가 하는 부분이었습니다. ‘질량’은 그냥 ‘질량’에서 부터 ‘관성 질량’, ‘중력 질량’, ‘상대론적 질량’, ‘정지 질량', ‘불변 질량’까지, 그 앞에 다양한 수식어가 붙습니다. 저는 고민끝에 그 다양한 용어에 대한 정확한 정의나 설명없이 그저 ‘질량’이라는 하나의 용어로 모든 개념을 지칭했습니다. 이런 식의 설명에 있어 가장 중요한 논점은 ‘상대론적 질량’이라는 개념을 사용하는지의 여부 입니다. ‘상대론적 질량'은 스티븐 호킹이나 브라이언 그린 같은 세계적인 석학들도 즐겨 사용하는 개념이며, 이번 영상에서도 적극적으로 사용되었습니다. 하지만, 정작 입자물리전공자들은 그 개념을 연구현장에서 전혀 사용하지 않으며 심지어 그것을 ‘학문적 바이러스’라며 격렬하게 비판하는 학자들도 있습니다.

언젠가 제 채널에서 질량에 대한 여러개념을 보다 더 상세하고 깊이있게 다룰 수 있을지 모르겠는데요, 우선은 이에 대해 비교적 쉬운 말들로 설명한 몇몇 자료들을 첨부하는 것으로 갈음합니다 : ➤ Mass in special relativity (https://bit.ly/3q9IoVI) ➤ The Two Definitions of “Mass”, And Why I Use Only One (https://bit.ly/3zFfjVb) ➤ Is relativistic mass real? (https://youtu.be/LTJauaefTZM) ➤ Demystifying Mass (https://youtu.be/n_yx_BrdRF8) ➤ Spacetime Physics (2nd edition, Edwin F. Taylor) Page246 — ‘DIALOG: USE AND ABUSE OF THE CONCEPT OF MASS’ (https://www.eftaylor.com/spacetimephy...)

【원자모형과 원자핵모형】 보어는 전자의 궤도가 가지는 치명적 문제들을 알았음에도 불구하고 원자를 모델링하는데 그것을 적극사용하였습니다. 이와 관련하여 보어는 원자를 기술하는 것이 마치 시를 쓰는것과 같다 말했는데요, 그것이 존재하는지조차 모르지만 어떻게든 원자를 시각화하기위해 궤도개념을 사용해야 했던 것은 말로써 표현 할 수 없는 무언가를 표현해야만하는 시를 쓰는 작업과도 같았던것 같습니다.

마찬가지로, 영상에서는 전자나 쿼크를 마치 3차원 구처럼 표현했지만 그것은 비록 정확하지는 않지만 그것들을 시각화 하기위한 방편이며 정확한 기술을 위해서는 매우 복잡한 수학과 물리개념들이 필요합니다. 특히나 영상에서는 원자핵의 질량증가가 단순히 쿼크의 운동에너지인것 처럼 설명했지만, 조금만 더 깊이 들어가보면 쿼크가 강력을 매개하는 입자인 ‘글루온’을 주고받으며 벌어지는 아주 복잡한 매커니즘이 존재합니다. 이에 관한 연구는 여전히 활발히 진행중인데요, 참고자료로 2018년에 세계적인 물리저널인 PRL에 게제된 논문과 관련 해설기사를 첨부합니다. ➤ Proton Mass Decomposition from the QCD Energy Momentum Tensor (https://bit.ly/339lO71) ➤ Dissecting the Mass of the Proton

(https://bit.ly/3zMWAqL) 【thanks to】 ‘Super Thanks’를 통해 후원해주신 shka O 님, James Lee 님, 릭 님, sang peom oh 님, 그지 님, 푸딩 님, 권ㄱㅅ 님, Hyun Min JUNG 님, 차돌된장찌개 님, 강물처럼 님, o smj 님께 특별한 감사를 전합니다.