“What is relational is real, and what is real is relational”: an ontological assessment of Relational Quantum Mechanics

지난 한 세기 동안 물리학자들은 우주에 관한 기묘한 진실을 두고 씨름해 왔습니다. 그것은 바로 세상이 우리의 일상적인 경험이 암시하는 방식대로 작동하지 않는다는 사실입니다. 탁자, 의자, 행성이라는 익숙한 영역에서 사물은 누군가 보고 있든 아니든 확고한 속성을 지닌 채 존재합니다. 숲에서 쓰러지는 나무는 듣는 사람이 있더라도 소리를 냅니다. 하지만 원자와 전자의 미시적 영역에서는 이러한 상식이 무너집니다. 이 작은 입자들의 행동은 측정이나 관찰이 어떻게 이루어지느냐에 전적으로 달려 있는 것처럼 보입니다. 이는 무엇이 실제로 실재하는가에 대한 오랜 논쟁을 불러일왔습니다. 우주는 상호작용하는 고정된 실체들로 구성되어 있는 것일까요, 아니면 현실 자체가 더 유동적인 무언가로 이루어져 있는 것일까요? '관계적 양자 역학(Relational Quantum Mechanics)'이라 알려진 한 유력한 관점은 후자가 사실이라고 제안합니다. 이 관점은 위치나 속도와 같은 속성이 어떤 대상에 고립되어 존재하는 것이 아니라, 그 대상이 다른 무언가와 상호작용할 때만 존재한다고 제안합니다. 이 아이디어는 단독으로 존재하는 하나의 절대적인 우주 묘사가 있다는 뿌리 깊은 믿음에 도전합니다.

국립 트레스 데 페베레로 대학교의 연구원인 후안 빌라(Juan Vila)의 새로운 논문은 이 관계적 관점이 실재에 대한 진지한 설명으로서 견딜 수 있는지 면밀히 살펴봅니다. 이 논문은 새로운 실험이나 새로운 방정식을 제안하는 것이 아닙니다. 대신, 이 논문은 철학적 지도 역할을 하며, 관계적 개념의 논리적 결과들을 추적하여 그것이 어디로 향하는지, 그리고 어디에서 발을 헛디딜 수 있는지를 살핍니다. 저자는 이론의 창시자인 카를로 로벨리(Carlo Rovelli)의 핵심 논증을 재구성하며 시작합니다. 논증은 단순하지만 급진적인 관찰에서 출발합니다. 양자 역학에서 두 명의 서로 다른 관찰자는 동일한 일련의 사건을 완전히 다른 방식으로 설명할 수 있으며, 두 설명 모두 옳을 수 있다는 것입니다. 한 관찰자는 입자가 특정 위치에 착륙했다고 볼 수 있는 반면, 첫 번째 관찰자와 입자를 함께 바라보는 두 번째 관찰자는 그 둘을 모호하고 정의되지 않은 상태로 볼 수 있습니다. 이 이론은 우주에 대한 단 하나의 '신의 관점(God's-eye view)'은 존재하지 않는다고 말함으로써 이를 해결합니다. 대신, 현실은 관점들의 집합입니다. 체계(system)는 그것과 상호작용하는 다른 체계에 상대적으로만 특정한 상태에 놓이게 됩니다.

이어 논문은 이 관점에 흔히 제기되는 주요 비판, 즉 만약 현실이 보는 이에게 달려 있다면 아무것도 진정으로 실재하지 않으며 우리는 혼란스러운 난장판 속에 남겨질 것이라는 비판을 다룹니다. 빌라는 이러한 비판이 이론을 오해하고 있다고 주장합니다. 관계적 관점은 현실이 인간의 상상이 만들어낸 허구라거나 우리의 믿음에 따라 변한다고 말하는 것이 아닙니다. 그것은 현실이 물리적 상호작용으로 이루어져 있다고 말합니다. 온도계가 공기나 물과 접촉하고 있기 때문에 온도를 가질 수 있는 것처럼, 입자는 다른 체계와 접촉하고 있기 때문에 상태를 가집니다. 저자는 이것이 여전히 일종의 실재론이지만, 전통적인 종류보다는 약한 형태의 실재론이라고 옹호합니다. 이 관점은 세상이 우리 마음 밖에 존재한다는 점은 받아들이지만, 세상이 자신만의 고유한 속성을 지닌 영구적이고 불변하는 '사물'들로 만들어졌다는 생각은 거부합니다.

그러나 논문은 이러한 관계적 관점조차도 고정된 객체라는 사고방식의 오래된 습관에서 완전히 벗어나지 못했음을 발견합니다. 저자는 철학자들이 이 관계적 세계의 기본 구성 요소가 무엇인지 설명하기 위해 시도했던 세 가지 다른 방식을 검토합니다. 한 그룹은 구성 요소가 '성향(dispositions)', 즉 일어나기를 기다리는 숨겨진 잠재력이라고 제안합니다. 다른 그룹은 관점이 변하더라도 그대로 유지되는 '구조(structures)'가 구성 요소라고 제안합니다. 세 번째 그룹은 구성 요소가 '초월적 조건(transcendental conditions)', 즉 우리가 세상을 생각하는 방식에 대한 규칙이라고 제안합니다. 빌라는 이 세 가지 접근 방식 모두가 여전히 이 관계적 세계 아래에 단단하고 불변하는 토대를 찾으려 하기 때문에 실패한다고 주장합니다. 그들은 다리로만 지어진 집에 바닥을 깔려고 노력하고 있는 것입니다. 그들은 상호작용 이전에 존재하는 '무언가'를 찾고 있는데, 이는 이론의 핵심 개념과 모순됩니다.

이를 해결하기 위해, 논문은 '체계(system)'가 실제로 무엇인지에 대한 새로운 사고방식을 제[]안합니다. 입자를 홀로 존재하는 작고 단단한 공자로 상상하는 대신, 저자는 그것을 '패턴(pattern)'으로 볼 것을 제안합니다. 이 아이디어는 철학자 다니엘 데넷(Daniel Dennett)의 연구에서 착안했습니다. 패턴은 바위와 같은 물리적 객체가 아닙니다. 그것은 사건의 흐름 속에서 나타나는 규칙성, 반복 또는 질서입니다. 화면 위의 일련의 점들을 생각해 보십시오. 만약 점들이 완벽하게 반복되는 격자 형태로 배열되어 있다면, 우리는 패턴을 봅니다. 만약 점들이 질서 없이 무작위로 흩어져 있다면, 우리는 노이즈를 봅니다. 논문은 물리적 체계, 예를 들어 전자가 실재하려면 사건의 인식 가능하고 압축 가능한 패턴을 형성해야 한다고 주장합니다. 실재하는 것은 그 질서 자체이지, 그 질서를 담고 있다고 여겨지는 밑바탕의 '사물'이 아닙니다. 이를 통해 이론은 급진성을 유지할 수 있습니다. 즉, 영구적인 실체는 없습니다. 오직 사건들만이 존재하며, 그 사건들이 특정한 법칙적인 방식으로 반복될 때 안정적인 객체라는 환상을 만들어냅니다.

논문은 이러한 관점의 전환이 구시대의 습관으로 되돌아가지 않으면서 양자 세계를 이해하기 위해 필수적이라고 결론짓습니다. 우주는 무대 위의 배우들의 집합이 아니라, 상호작용의 연속적인 흐름이라고 제안합니다. 원자에서부터 고양이에 이르기까지 우리가 보는 '사물들'은 이 흐름으로부터 출현하는 안정적인 패턴입니다. 우리가 세상을 볼 때, 우리는 독립적인 객체를 보는 것이 아니라 서로 다른 우주의 부분들이 상호작용할 때 발생하는 규칙성을 보는 것입니다. 저자는 우리의 뇌가 단단한 사물을 보도록 설계되어 있기 때문에 이것이 받아들이기 어려운 아이디어임을 인정합니다. 우리는 세상을 명사(객체, 입자, 사람)가 아닌 동사(상호작용, 사건)로 생각하는 데 익숙합니다. 그러나 논문은 만약 우리가 양자 역학이 묘사하는 대로 우주를 이해하고자 한다면, 영구적인 사물의 개념을 버리고 현실이 근본적으로 관계적이라는 사실을 받아들여야 한다고 강조합니다. 세상의 견고함은 주어진 것이 아닙니다. 그것은 끊임없이 역동적으로 움직이는 물리적 상호작용의 춤으로부터 출현하는 하나의 패턴입니다.