General

물리학에서 결정론과 비결정론의 표상적 대립과 모델 불변성 기반 구조 실재론

읽는 시간: 4 분
...

📝 원문 정보

  • Title:
  • ArXiv ID: 2512.22540
  • 발행일:
  • 저자: Unknown

📝 초록 (Abstract)

이 논문은 물리학에서 결정론과 비결정론 사이의 전통적인 대립이 존재론적 차이가 아니라 표상적 차이임을 주장한다. 수학적으로 동등한 결정론적·확률론적 기술이 가능한 동역학계는 원칙적으로 결정론‑확률론 이중성을 갖으며, 실제 과학 모델에서도 비우연적으로 나타난다. 이러한 모델 간 동등성에 따라 관측 가능한 예측은 준비와 측정 결과 사이에 유도된 상관 구조에만 의존한다. 저자는 이 모델‑동등성을 이용해 ‘모델 불변성 기준’이라는 존재론적 기준을 제시한다. 즉, 경험적으로 동등한 여러 표상 사이에서 안정적으로 남고, 그 물리적 효과가 재표현에 따라 변하지 않는 구조적 특성만이 실재론적 후보가 된다. 이는 특정 수학적 표현에 의존하지 않고, 양식적 강건성에 근거한 실증주의적 구조 실재론을 제공한다. 보존법칙, 대칭성, 인과·계량 구조와 같은 특성은 이 기준을 만족하며, 관측 가능한 관계로 명료히 기술될 수 있다. 반면 초기 조건, 확률적 결과, 정보적 붕괴 메커니즘 등에 의한 ‘모달 선택’의 위치는 동등한 표상 사이에서 변하기 때문에 게이지 선택에 불과하고 실재론적 특성이 아니다. 이러한 구분을 통해 측정 문제와 물리적 결정론과 자유 의지 사이의 겉보이는 충돌이 표상적 인공물의 실체화에서 비롯된다는 설명을 제시한다. 모델‑불변 구조와 모델링 관습을 구분함으로써, 현대 물리학에 대한 실재론적 틀을 제시하고, 경험적 개방성을 유지하면서 형이상학적 과잉을 방지한다.

💡 논문 핵심 해설 (Deep Analysis)

이 논문은 물리학의 근본적인 논쟁인 ‘결정론 vs. 비결정론’이 실제 세계의 본질적 속성을 놓고 벌어지는 것이 아니라, 과학자들이 선택하는 수학적 표상 방식에 따른 차이라는 점을 강조한다. 저자는 먼저 동역학 시스템이 동일한 물리 현상을 두 가지 서로 다른 수학적 언어—완전 결정론적 방정식과 확률적 마코프 과정—로 기술할 수 있음을 보여준다. 이러한 이중 표현은 단순히 수학적 편의성의 문제가 아니라, 실제 물리 이론들(예: 양자역학의 파동함수와 밀도 행렬, 통계역학의 미시상태와 거시상태)에서 자연스럽게 나타난다. 중요한 것은 두 표상이 예측하는 관측값의 통계적 구조가 완전히 동일하다는 점이다. 즉, 실험적으로 구분할 수 있는 차이는 없으며, 차이는 ‘어떤 변수’를 기본 변수로 삼느냐, ‘어떤 확률 분포’를 가정하느냐에 불과하다.

이러한 모델‑동등성을 바탕으로 저자는 ‘모델 불변성 기준’을 제시한다. 이 기준은 “경험적으로 동등한 여러 표상 사이에서 변하지 않는 구조적 특성만이 실재론적 의미를 가질 수 있다”는 주장이다. 구체적으로 보존법칙(에너지, 운동량 등), 대칭성(시간·공간 변환, 내부 대칭), 그리고 인과·계량 구조(시공간 위상·거리)와 같은 요소들은 어떤 표상으로 기술하든 동일하게 유지된다. 따라서 이들은 물리 세계의 ‘진정한’ 구조라 할 수 있다. 반면, 초기 조건에 대한 확률적 선택이나 파동함수 붕괴와 같은 ‘모달 선택’은 표상에 따라 위치가 바뀌며, 이는 전통적인 물리학에서 ‘게이지 자유도’와 유사하게 취급될 수 있다. 즉, 이는 실재가 아니라 기술상의 편의성에 불과하다.

이 논리는 두 가지 오래된 문제에 새로운 해석을 제공한다. 첫째, 양자 측정 문제는 파동함수의 ‘실제 붕괴’를 가정하는 것이 아니라, 서로 다른 표상 사이의 전환을 ‘게이지 선택’으로 보는 것으로 해결된다. 둘째, 결정론과 자유 의지 사이의 충돌은 ‘결정론적 초기 조건’과 ‘확률적 결과’가 실재가 아니라 표상적 선택이라는 인식에서 사라진다. 따라서 물리학은 실재론적 기반을 유지하면서도, 특정 수학적 표현에 얽매이지 않는 ‘구조 실재론’으로 전환할 수 있다. 이는 과학 철학에서 흔히 비판받는 형이상학적 과잉을 피하고, 경험적 개방성을 보존하는 동시에, 물리 이론의 핵심 구조를 명확히 드러내는 접근법이라 할 수 있다.

📄 논문 본문 발췌 (Translation)

이 논문은 물리학에서 전통적으로 제기되어 온 결정론과 비결정론 사이의 대립이 존재론적 차이보다는 표상적 차이에 기인한다는 점을 주장한다. 수학적으로 동등한 결정론적 및 확률론적 기술이 가능한 동역학계는 원칙적으로 결정론‑확률론 이중성을 가지고 있으며, 이는 과학적으로 중요한 여러 모델에서 비우연적으로 나타난다. 동역학계가 수학적으로 동등한 결정론적 및 확률론적 서술을 허용할 때, 그들의 관측 가능한 예측은 준비와 측정 결과 사이에 유도된 상관 구조에만 의존한다. 나는 이러한 모델‑동등성을 이용하여 ‘모델 불변성 기준’이라는 존재론적 기준을 제시한다. 이 기준에 따르면, 경험적으로 동등한 여러 표상 사이에서 안정적으로 유지되고, 그 물리적 효과가 이러한 재표현에 따라 변하지 않는 구조적 특성만이 실재론적 후보가 된다. 이는 특정 수학적 표현의 구체성에 의존하지 않고, 양식적 강건성에 기반한 실증주의적 구조 실재론을 제공한다. 보존법칙, 대칭성, 인과·계량 구조와 같은 특성은 이 기준을 만족하며, 관측 가능한 관계로 수학적으로 명료하게 기술될 수 있다. 반면에 초기 조건, 확률적 결과, 혹은 정보적 붕괴 메커니즘에 의한 ‘모달 선택’의 위치는 경험적으로 동등한 재표현 사이에서 불변하지 않으므로, 이는 실재론적 특성이 아니라 게이지 선택에 해당한다. 이러한 프레임워크는 측정 문제와 물리적 결정론과 자유 의지 사이의 겉보이는 갈등이 표상적 인공물의 실체화에서 비롯된다는 설명을 제공한다. 모델‑불변 구조와 모델링 관습을 구분함으로써, 나는 현대 물리학에 대한 실재론적 온톨로지를 제시하고, 경험적 개방성을 유지하면서 형이상학적 과잉을 방지한다.

Reference

이 글은 ArXiv의 공개 자료를 바탕으로 AI가 자동 번역 및 요약한 내용입니다. 저작권은 원저자에게 있으며, 인류 지식 발전에 기여한 연구자분들께 감사드립니다.

검색 시작

검색어를 입력하세요

↑↓
↵
ESC
⌘K 단축키