이번 Nature지 커버에 보면 'Poles Apart'라는 붉은 제목과 네트워크스럽게 얽혀있는 알수없는 구조체가 눈길을 끈다.


응집물리계에서 magnetic monopole이 존재할수 있음을 제안한 논문이 실렸다. 최근 응집물리학계에서 키워드로 등장하는 fractionalization, topological defects, macroscopic degeneracy of the ground states 등의 개념을 적절히 어울러 real physical vacuum에서 기본입자로서의 monopole이 아니라, condensed matter setting에서 유효하게 기본입자로서의 monopole이 존재가능함을 보였다.

Spin ice 상태 (물의 ice 상태와 물리적으로 직접적인 관계는 없으나 analogy는 비슷한)가 구현되는 pyrochlore lattice (고체가 가지는 여러 결정구조중 하나) 시스템의 바닥상태에서 낮은 에너지 들뜸이 monopole의 생성으로 나타난다고 이야기한다. 이웃하는 dipole (여기서는 localized electron spin) 끼리 만족해야하는 방향성의 규칙이 있는데 (ice rule), 이 규칙이 국소적으로 깨질때 생성되는 유효한 monopole 들이 무한히 먼 거리까지 떨어지는데 유한한 에너지만 소요된다는게, 즉 monopole들이 따로 놀수 있다는게 주요 결론이다. 또, 3차원 시스템에서 처음 제안된 fractionalization (1차원에서 전자의 스핀과 전하가 분리되는 현상이나, 2차원에서 전자가 분수 전하를 가지는 경우처럼 기본입자들이 깨어지는것으로 보이는 현상)이라는 점도 포인트.

논문에 나온 그림들을 보면 아주 어렵지는 않게 (물리학 대학원생 이상 기준) 이해할 수 있으니 관심있는 분들을 읽어보시길.

드라마 제목은 '갈릴레오', 일본드라마, 제 3화에서 다음과 같은 화면을 캡쳐하게 되었다.


아는 분들 다 아실테니 =_=*

저 분이 드라마 주인공인데 직업은 물리학 교수고, 이름은 '유카와'다. 한자 확인은 못해봤지만, 일본 최초 노벨상(물리)을 수상한 '유가와 히데키'박사의 이름을 딴게 아닐까 싶은데.. 그런데, 드라마 제목은 왜 '갈릴레오'인지 아직 모르겠다 -_-? 칠판에 등장하는 수식은 '슈뢰딩거 방정식'.. 이야기 전개와 아무 상관도 없어보인다..

중앙일보 [송호근 칼럼]을 읽고. (10월 29일 입력분)

 

헤드라인에 "MS는 여왕벌, 삼성전자는 쓸모있는 수벌", 그리고 부제처럼 "대학-> '상상력 발전소'로 될 때까지는 별수 없을 듯"이라기에 호기심을 가지고 기사를 클릭했다. 대강 주장하는 바와 의미는 알겠지만, 분명 잘못 사용된 비유에 대해 지적해보고자 한다.

 

칼럼은 다음과 같은 뉴스를 전하며 시작한다. "'IT한국’의 상징기업인 삼성전자가 집적도 혁신에 성공했다. 40나노의 벽을 넘어 30나노 64기가비트(Gb) 낸드플래시 메모리의 장을 연 것이다. ..." 첫문단은 그저 사실관계와 개인적 소견이기에 특별한 문제가 없다.

 

하지만, 다음 문단, "반도체 집적도는 1년에 2배씩 증가한다’는 이른바 ‘황의 법칙’을 입증하려면 ..." 부터 위험의 조짐이 보인다. 이유는 뒤이을 내용들과 관련되므로 잠시 후에 설명하기로 하고, 문단의 마지막을 보면, "이건 답할 수 있다. 삼성전자의 신기술에 기발한 소프트웨어를 장착해 재미를 보는 외국기업들이다. ‘10조 클럽’ 중에 마이크로소프트(MS)와 같은 소프트웨어 기업이 다수를 차지하는 것이 그 사실을 입증한다." 이제부터 본격적으로 확실히 잘못된 비유가 시작되고 있다. 역시 설명은 잠시 후에.

 

바로 이어지는 다음 문단은 "비유하자면 MS는 여왕벌이고 삼성전자는 수벌 중 가장 쓸모 있는 놈처럼 보인다. 뭔가 열심히 날라 주는 것이 주업무인데, 디지털 마인드를 주무르는 기업이 더 실속이 있다." 라고 한다.

 

이쯤에서 뭐가 잘못되었는지를 짚어보겠다. 우선 반도체를 크게 '메모리 반도체'와 '비메모리 반도체'로 나눌 수 있다는 점을 칼럼의 필자는 간과한듯 하다. 삼성의 기술력은 '메모리 반도체'에 있다. 황의 법칙 또한 "메모리 반도체 집적도는 1년에 2배씩 ..."으로 쓰는게 올바를 것이다. 특히 요즘 재미를 보는건 디카, 핸드폰, 그리고 iPod 등에 들어가는 '플래쉬 메모리'다. 이것들과 MS가 어떤 관계에 있는지? 그닥 떠오르는게 없을 것이다. MS가 '10조 클럽'에 속하는건 내 PC의 OS가 윈도우즈이기 때문이라고 말하면 몰라도, 내 디카에 사진 수천장을 저장할 수 있는것이나 핸드폰에 동영상을 저장해서 보는것과는 별 관계가 없다고 말해도 무리가 없을 듯 싶다.

 

조금 더 인용하면서 반박할까 싶었지만, 전문을 읽는 것은 독자에게 맡기고, 이 칼럼의 문제의식에 대해 조금 더 비판해 보도록 하겠다. 먼저 칼럼니스트는 '소프트웨어'산업을 미래 산업으로, '하드웨어' 산업을 지난 세기의 영광으로 돌리는 우를 범하고 있다. 행여 이분법적 구분이 성립하더라도 나는 미래의 '나노/바이오' 산업을 하드웨어 산업으로 분류하겠다. 21세기 들어 삼성전자의 영광은 소프트웨어와 하드웨어의 융합으로 얻은 성공의 대표적인 예라고 할 수 있다. PC 산업의 포화로 메모리 반도체의 수요에 의문이 있을때, 삼성전자는 디카와 mp3가 포함된 핸드폰 시장을 적극 키우며 플래쉬 메모리의 수요를 '스스로' 창출해 냈다. 기존 '무어의 법칙'에 더해 사람들이 굳이 '황의 법칙'을 이야기하는 이유는, 무어의 법칙이 PC를 염두에 두었다면 황의 법칙은 모바일 기기를 염두에 두었기 때문이다. 컴퓨터의 등장이 문화를 새로 쓰는 만큼, 핸드폰과 디카도 문화를 새로 쓰고 있다. 그리고 이들은 분명 '하드웨어 기술'에서 시작한 문화다.

 

본래 저자가 강조하고자 하는 바는 소프트 씽킹, 상상력이다. 그러나, 삼성전자를 '그냥 공장'이라 말하면서 상상력의 부재를 호소하는데, 왜 '신기술'이 '상상력의 발현'임을 무시하는가. 애꿎은 삼성이 이 칼럼에서 '무식하게 ... 쪼개고 파고 누르는' 방법으로 근근이 연명하는 기업으로 전락하고 말았다. 하지만, 반도체는 컴퓨터를 위한 것이라는 생각이 일반적일 때, 모바일 기기와 연관지어 플래쉬 메모리 시장을 창출해낸 마인드가 바로 소프트 씽킹이 아니고 무엇이겠는가.

올해 노벨 물리학상이 고체물리학 분야의 GMR(Giant MagnetoResistance) 효과에 주어진 것은 일견 당연하면서도 의외스럽다. 당연하다는 이유는, GMR 효과가 이미 교과서에도 등장하는, 고체물리학 분야에 종사하는 사람이라면 누구나 알고 있는 현상일 뿐만 아니라, 현재의 하드디스크가 그토록 높은 정보저장능력을 가질수 있도록 가능케 했기 때문이기도 하다. GMR 현상을 보고한 논문은 물리학 전체에서도 가장 많이 인용되는 논문중 하나다. 의외스러운 면으로는, 이 현상이 놀랍고 새로운 것임에는 분명하지만 (보너스로 아주 훌륭한 산업적 응용까지 가능했지만), 지난 수십년간 노벨상이 주어진 물리현상들에 비해 그 물리적 깊이가 미치지 못하는게 아닌가 하는 점이다. (연구실의 동료는 옛날 트랜지스터에 노벨상이 주어졌음을 상기시켜주기는 했다.)

이번 노벨 물리학상 발표를 지켜보며 아쉬운 점도 있다. 바로 인접 분야의 CMR(Collosal MagnetoResistance) 현상이 수상에서 제외된 것이다. CMR 현상은 GMR 보다 훨씬 큰 자기 저항의 변화를 보여주는 현상으로써 (MR << GMR << CMR), 실상 GMR 과는 그 물리적 기작이 아예 다른다. GMR 만큼 산업적으로 응용될 가능성이 낮고, 그 이론적 배경에도 아직 완전한 합의가 이루어진 상태가 아니기 때문에 이해는 간다. (개인적 의견으로는 CMR 에 들어있는 physics가 GMR 보다 더 많은 것을 우리에게 가르쳐줄 것이라 생각하지만.) 진짜 아쉬운 이유로는, 바로 CMR 현상을 발견한 사람이 한국인이기 때문이다. 진성호 박사님. CMR과 GMR이 기원적으로 다른 현상이고, 학계의 합의 수준도 다르고, 산업적 가치도 다르지만, 새로운 '자기저항' 효과의 발견에 대한 공로란 이름으로 진박사님이 포함되셨었더라면 어땠을까 하는 아쉬움이다. 이번에 GMR에 노벨상이 수여되었으니, CMR에 노벨상을 기대하기는 당분간 어려울듯 싶다.

I. I. Rabi, "Stories from the early days of quantum mechanics," Physics Today, p.36, Aug. 2006.

라비(I. I. Rabi)가 1979년 토론토대학 물리학과 콜로퀴움에서 강연한 내용을 재수록한 것. 고전 양자론에서 현대적인 양자역학이 태동하고자 꿈틀거리던 1922년 무렵 물리공부를 시작한 그가, 파동함수의 명확한 의미조차 모른채 슈뢰딩거 방정식을 풀어 분자에 대한 연구결과를 발표할수 있었던 그 시대를 회고한다. 당시 물리학 연구의 변방이었던 미국에서 공부를 시작했다는 것, 그러나 뒤이은 미국과 유럽의 위상 역전, 당시 유행한 젊은 학자들의 물리학 성지순례 등에 대한 이야기들이 줄을 잇는다.

• " During the first period of its existence, quantum mechanics didn't predict anything that wasn't also predicted before by the old quantum mechanics plus that very magical abracadabra of the corresponding principle. "

이 문장을 두고 같은 잡지 2007년 6월호 'letters'란에서 S. G. Brush는, 그렇다면 어떻게 1928년 무렵에 양자역학이 물리학계에 받아들여질수 있었던 이유는 무엇인지 묻고 있다. 새로운 양자역학이 예측하는 새로운 현상이 1928년 이전에 실험적으로 확인된건지, 아니면 이전의 예측결과를 얻는데 보다 적은 가정과 우아한 형식미가 물리학자들에 의해 받아들여진 것인지 묻고있다. 

• " So I went down to Munich to visit Sommerfeld. I arrived there, and just as I did in all these places, I came in and said,"My name is Rabi. I've come here to work." I hadn't written anything beforehand. "
  
• " I saw financial disaster starting me in the face. So I went to Copenhagen. ... I rang the bell and said my usual spiel: "My name is Rabi. I've come to work." So the Institute's secretary gave me a key. "

대뜸 연구소에 찾아가 일하고 싶다고 말하는 이런 행동이 어떻게 받아들여질수 있었는지, 강연이 끝난 후 질문이 있었고, 라비는 이렇게 대답한다.

• " I was intending to show another period of time, when the world was simpler, and despite the first great World War, it still had that simplicity. A scholar could roam around and be accepted where he went. I didn't mean to put this to the test. But being a romantic, and an American, it didn't seem to me necessary to prearrange things. I mean that this favorable reception didn't surprise me. I just thought it was normal. "

이것 참 낭만적인 시대로고. 바로 이은 다음 문장들도 흥미롭다.

• " At Hamburg, I had an idea for an experiment and I was invited to do it, and so I did it. But nobody asked me, "Are you funded?" No one at all. They gave me the equipment, and space, and so on. I had a marvelous time doing it. "

그의 물리학 성지순례(좀머펠트의 뮌헨, 보어의 코펜하겐, 파울리의 함부르크) 이야기 앞에는 이런 문장도 있다.

• " And this shows how limited one can be if one is provincial. Because in the United States, as fa as theoretical physics was concerned, we were provincial. Definitely provincial. "