비슈느님의 '홀로그램의 원리'를 읽고 많은 부분이 생각이 났습니다~

아래의 글은 제 생각이 많이 담긴 내용이므로 그냥 공감이 가신다면 저도 만족하겠습니다.
(오늘도 서둘다가 자료의 반 이상을 날려먹고 오기로 남은 부분 다시 작성하느라고 이렇게 늦게 올리게 되네요... ,ㅡㅡ
시간에 쫒기니 뭐가 되는 일이 없습니다...)

홀로그램에 대해 아주 예전에 읽은 내용의 기억을 더듬어 웹에서 관련 이미지들을 찾아 꾸며본 내용이므로
중간 중간 잘못된 부분이 있을 때 바로 지적해주시면 수정을 하겠습니다.~

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홀로그램은 광자의 진동, 즉 빛의 파장으로 부터 이해를 해야할 것 같습니다.

우선 단순한 선(線)의 진동을 예를 들어 봅니다.

긴 줄이 팽팽하게 드리워져 있을 때 그 중앙을 흔들면 아래와 같은 진동이 일어납니다.

3분의 1 지점을 흔들면 아래와 같은 진동이 일어나고요.

마찬가지로 5분의 1 지점을 흔들면 아래처럼 진동이 일어날 것입니다.

줄이 팽팽해지도록 추를 달아 놓습니다.

회전을 시작하면 줄이 흔들리고,



고속으로 회전하면 아래와 같이 진동하는 현의 모습이 됩니다.

아래 사진은 파이프 상단에 가느다란 구멍들을 일정한 간격으로 뚫어 놓은 후
가연성 개스를 통과시키면서 불을 지핀 모습입니다.

가연성 개스가 파이프 내를 통과하고 상대편 막힌 곳에 부딪혀 되돌아 오면서 서로 간섭되어 공명이 발생하였고
주기적으로 불균일하여진 개스의 밀도에 따라 연소도 같은 현상으로 일어나는 불꽃의 모습입니다.




이러한 관(管)내 공명 현상은 우리 체내에서도 찾아볼 수 있는데 바로 심장 박동에 의한 혈관 속 공명입니다.
심장에서 뿜어낸 피는 우리 몸 구석 구석까지 전해졌다가 다시 되돌아오는데 이 때 뿜어내는 주기적인 파장은
되돌아오는 파장과 만나게 되면서 서로 간섭되어 증폭되기도 하고 서로 상쇄되기도 하겠지요.

그래서 우리 몸은 고유의 공명 진동수를 갖게 되는데 이 진동수가 약 7㎐ 라고 합니다.
우리 신체가 가지는 고유의 진동수이죠.

얼마 전 시위 진압용으로 도입하려다가 안정성 문제로 유보된 시위진압용 음향대포...
제원은 아직 밝혀지지 않았지만 이 음향 장비는 필시 신체 진동수 7㎐에 맞춰진 장비일 것입니다.
만약 이 장비가 가동되어 우리 신체 진동수와 공명이 되면 구토는 물론이고 고막까지 손상된다고 하니까요!

이렇듯 공명은 때로 우리에게 무서운 모습으로 나타나기도 합니다.

제사장이 길게 나팔을 불고 백성들이 일제히 함성을 지르자 철옹성 같았던 '여리고 성벽'이 무너져 내렸다는 기록은
어찌보면 이야기로만 치부할 수도 없을 것 같다는 개인적인 생각입니다.

또한 아래 사진의 현상도 아시는 분들이 많을 것입니다.



위 사진의 교량은 1940년에 무너진 미국의 타코마 다리로, 당시 몰아친 태풍으로 어이없이 붕괴되었습니다.
당시 그 태풍의 풍속은 약 20m/sec였고 이 다리는 풍속 70m/sec 까지 견딜 수 있도록 설계되었다고 하지요.

그런데 이 교량이 붕괴된 이유는 다리의 윗부분과 아랫부분의 진동이 일정한 고유진동수를 갖고 있었는데
태풍의 영향으로 흔들리기 시작한 다리의 진동이 다리의 고유진동수 일치하면서 공명 현상이 일어난 것이죠.
결과는 위 사진처럼 되어버리고 말았습니다.

그렇다면 면의 진동은 어떠할까요?
여기 설명이 필요없는 판의 진동에 의한 훌륭한 실험이 있습니다~

http://viivi.net/view.php?video=nO0bSSXmr1A&feature=youtube_gdata_player&title=rice+resonance

아래 영상은 음파에의해 진동되는 면에, 공명이 일어나면서 이루어지는 모습입니다.
모래들은 선의 진동에서 골에 해당하는 면의 골에 쏠리면서 움직이지않고 어떤 문양을 이루고 있습니다.

http://viivi.net/view.php?video=nO0bSSXmr1A&feature=youtube_gdata_player&title=rice+resonance



표면의 진동으로 인한 회절 현상은 자연계에서도 빈번하게 일어납니다.
물결의 파동이 섬과 섬사이를 통과하면서 회절되어지는 장면을 위성 사진으로 촬영한 모습입니다.

마찬가지로 우리는 이 면위에서 움직이지 않고 어떤 문양을 이룬 모래들의 형상을 '정보'라고 가정을 합니다.
면위에 이루어진 모래들의 위치로써 면의 진동 부위를 파악할 수 있으니까 말입니다.

이제는 위의 면들로 이루어진 입방체의 진동을 생각해봅시다.
그런데 아쉽게도 입방체의 공명 실험 이미지는 아무리 찾아도 없군요. ,ㅡㅡ
아니 못 찾은 것 같습니다...

하지만 우리는 사고 실험이란 것을 통하여 추정은 할 수 있지 않겠습니까?

아래 도형처럼 어떤 정육면체가 있고 그 내부엔 균일한 밀도를 가진 젤과 같은 액체로 가득 차 있으며
그 액체와 같은 비중의 모래 입자들이 가라앉지않고 골고루 분포되어 있다고 생각을 해봅니다.

그리고는 정육면체 6개의 각 면마다 위에 나온 면(面) 진동장치를 설치한 후 진동을 주었다고 상상을 해보는 것입니다.
임의의 시간이 흐르고 나면 그 내부에 균일하게 퍼져있던 모래 입자들은 분명히 어떤 형상을 이루고 있을 테지요.
마치 진동을 준 면위의 모래 문양처럼 입체적인 모습으로 말입니다.

아마 아래와 같은 모습일 수도 있지 않을까요? ^^

이번엔 다면체의 진동을 생각해 볼 수 있습니다.
휠씬 복잡한 상상이 요구되지만 이 다면체의 각 면마다 진동을 준다면
우리는 이 다면체 내부에도 역시 어떤 입체적인 물질의 분포된 모습을 상상할 수 있습니다.





아래의 이미지는 슈퍼 컴퓨터로 구현한 우주의 모습입니다.

섬유질처럼 보이는 것은 무수한 은하들이 분포된 모습이며
이 섬유질같은 모습의 구조속에 우리 태양계도 속해 있는 것이죠.

저는 이 거대 우주도 우주 외부로 부터 어떤 진동이 꾸준히 전해지고 있고 백 몇십 억년의 길고 긴 시간이 흐른 후
공명 상태에 도달한 은하들이 진동 평형을 이루며 아래의 모습으로 형성되어 있는 것은 아닌가 감히 상상을 해보네요~ ^^

위에 열거한 선 진동이나 면 진동의 골에 위치한 모래들처럼 말입니다...





※ 다시 말씀드리지만 이것은 어디까지나 저의 생각이므로 실제 우주 형성 과정과는 다를 수도 있으니 오해는 없으시길 바랍니다~ ^^


잠시 설명이 옆으로 새나가 버렸습니다.

어쨌든 위의 여러 경우의 예를 들었듯이 골과 마루로 형성된 파동이 있고 그 골에 위치한 임의의 입자들은
누누이 말씀드렸다시피 하나의 "정보"라고 가정을 합니다.



이제 본론으로 들어가서 빛을 예로 들어보겠습니다.

빛은 구차한 설명이 필요없이 입자와 파동의 성질을 가진 양자 알갱이로 정의되어 있습니다.
여기서 우리는 빛의 파동 성질을 이용해 봅니다.

제가 어렸을 때 보았던 영화이며 요원님들은 아래 사진의 모습을 기억하시지요?
SF 영화의 바이블인 '스타워즈'에 나오는 홀로그램 영상입니다.

루크 스카이워크(다스 베이더 즉, 아나킨 스카이워크의 아들)와 오비완 케노비가 홀로그램의 메세지를 읽고 있습니다.
사진에는 나타나지 않지만 이 홀로그램은 R2-D2가 만들어주는 것으로 기억되는군요~ ^^

도대체 이 홀로그램은 어떻게 하여 만들어지는 것일까요?

알고 계신 분들도 많이 계시겠지만 혹 궁금하여 웹 검색을 해보아도
단순한 도해나 사전적 설명이 거의 대부분일 것이라고 생각을 합니다.
물론 제 설명도 맘에 안들어 할 분들이 많으시겠지만 그래도 애교로 봐 주시길 바라네요~ ^^


빛의 온갖 고유 파장들은 색으로 표현되며 그 파장들이 간섭이 되면 또 다른 색이 되어 우리 눈에 인식됩니다.
만약 간섭되어진 임의의 파장들을 저장하여 둘 수 있다면 보고 싶을 때 항상 볼 수도 있겠지요.

이 홀로그램 역시 여러가지 빛 파장의 간섭 파장들을 필름에 감광시켜두었다가
기준광으로 되 쏘여 항상 우리가 볼 수 있게 입체 영상으로 만든 것입니다.

홀로그램을 설명한 적당한 이미지를 찾다가 찾다가 결국 못 찾았고 그리는게 빠를 것 같아서
아래 그림처럼 나타내 보았습니다.

우선 붉은 구슬을 홀로그램 영상으로 만든다고 가정해 봅니다.
(웹 검색으로 발견되는 도해에는 주로 사과가 많습니다~)

이 붉은 구슬의 홀로그램을 만들기 위해서는 균일한 한 가지 파장으로 된 광이 필요한데
그러한 광에는 레이저 광이 있습니다.
이 레이저 광을 프리즘을 통과시키면 두 개의 광으로 분광이 되고요.

분광된 레이저 중,
다른 방향으로 나뉘어져 나아간 광(위 그림에서 파란 색 부분)은 붉은 구슬에 반사되어 그 '구슬 고유의 파장'을 만들고
직진하여 나아간 광(위 그림에서 푸른 색 부분)은 그 '구슬 고유의 파장'과 만나 서로 간섭되면서 (위 그림 중 붉은 색 무늬)
그 간섭된 새로운 파장들(위 그림에서 분홍색 무늬)이 필름에 감광이 됩니다.
이 직진하여 나아간 분광은 나중에 저 홀로그램을 보기위한 기준광이 되기도 합니다.

이렇게 만들어진 홀로그램 필름을 눈으로 본다면 붉은 구슬의 모습이 보이는 것이 아니라
불규칙한 모양으로 된 무늬만을 볼 수 있을 것입니다.
우리가 사용하는 지폐에 새겨진 홀로그램 무늬도, 일정하지 않은 얼룩덜룩한 불규칙 무늬로 보이는 이유가
바로 여기에 있지요~

이유는 물체의 파장만 감광된 것이 아니라 그 물체의 파장과 기본 광의 파장이 간섭된 전혀 다른 모습의 파장이
감광되었기 때문이지요.

한 가지 더 부연 설명을 곁들이면,
일반적인 가시 광선은 아시다시피 여러 종류의 파장이 합쳐진 광선이므로 매질을 통과할 때 그 굴절율도 각각 다릅니다.

그래서 그 달라진 굴절로 인해 파장이 낱낱이 분리되면서 우리에게는 여러가지 색으로 보여지는 것입니다.
공기중의 물방울에 의해 굴절된 빛의 결과물인 무지개도 마찬가지 원리라고 볼 수 있습니다.

그런데 레이저 광은 균일한 단일광으로 이루어진 파장이므로 굴절이 되어도 색상이 분리되는 일은 절대 없죠~ ^^




이와 같은 홀로그램 필름으로 다시 저 붉은 구슬의 모습을 보려면
홀로그램 필름을 만들 때 사용한 그 기준광을 투영시켜야 붉은 구슬의 입체 영상이 나타납니다.

이상, 홀로그램의 의미를 다시 종합적으로 설명을 드리면,

물체에서 나오는 빛의 파장과 기준 광의 파장이 서로 간섭되면 새로운 형태의 파장이 되며
이 새로운 간섭 파장들을 필름에 저장하였다가 기준광을 투영시켜 볼 수 있는 입체 영상이라고 정리할 수 있죠.

여기서 신기한 것은 저 붉은 구슬의 정보가 담긴 필름중 한 부분을 절단하여 그 부분만을 기준광으로 비추어도
저 붉은 구슬의 영상 전체가 나타난다는 점이죠.

이유는 균일 파장인 기준광의 영향으로 저 필름 건판 전면에 걸쳐 감광된 간섭광이 골고루 저장되었기 때문이고요.

1차원 부분 파동의 정보가 어떤 특수한 조건만 갖추어지면 3차원 입체 영상 정보로 나타날 수도 있다는 것입니다.
즉, '일 부분 속에서 전체의 정보를 얻을 수 있다'라는 것이죠.

이것을 보옴(Bohm)의 '비국소성 원리'라고 하는데 홀로그램과 같은 원리이기도 합니다.
이 원리는 웹 검색을 통하여 찾아 보시면 더 자세한 설명을 알 수 있으므로 설명을 생략하였습니다.

이 '일 부분 속에서 전체의 정보를 얻을 수 있다'라는 의미는 아래에 그린 그림으로 간단히 설명할 수 있습니다.
(자료가 없어 역시 그린 것이므로 의미와 다소 다를 수도 있습니다)

붉은 구슬의 영상정보를 저장한 홀로그래피에서 그 일부를 떼어냅니다.

홀로그래피에서 떼어낸 일부 조각에 기준광을 투영시키더라도 결과물은 붉은 영상의 전체 모습이 나타난다는 것입니다.

이제, 이미 알고 있었던 홀로그램의 의미를 조금이라도 더 자세히 이해를 하셨다면
빈번하게 사용되는 이 용어의 응용도 가능하리라고 생각을 해봅니다.

우주는 홀로그램이라는 표현도, 앞서 공간의 진동에 의한 입자의 질서(?)로된 정보로 설명될 수 있지 않을까요? ㅎㅎ

비슈느님으의 앞서 자료에서 언급된 내용,
"홀로그래피 원리에 의하면 어떤 물리계를 기술하기 위해 필요한 정보의 양은 우리가 보통 생각하는 것보다 훨씬 적다.
물리적으로 의미 있는 정보가 공간에 무한정으로 퍼져 있는 것이 아니라 오직 경계면 위에 유한하게 퍼져 있기 때문이다."

라는 내용도 보옴의 비 국소성 원리로 설명이 가능한 부분이겠군요~^^

이 우주 만물에 적용되는 것이 엔트로피 증가의 법칙에 따르고 있지만 유일하게 그것을 거스르는 것중의 하나가 있는데
바로 생명의 기원이라고도 하죠?

즉, 모든 물질은 무질서를 향하여 진행되지만 생명의 기본이 되는 DNA는
무질서한 입자들이 모여서 극히 안정된 입자들로 변화된 최종의 형태이니까요.

입자 하나라도 배열이 잘못되면 돌연변이를 일으키는 이 DNA는
또한 자신과 완벽히 동일한 대상으로 복제할 수 있는 마치 홀로그램처럼 작용하고 있군요.

"모든 삼라만상이 위와 같은 홀로그래피라고 할 경우 우리가 아는
그리고 우리의 존재 자체도 2차원적인 경계면에 저장되어 있다는 것인가요?"
라고 흥미있는 의문을 언급하신 재호다님의 내용을 유심히 들여다 보니,

우리가 배웠듯이 이 DNA도 선형 나선 구조이므로 2차원적 형태이며
우리 신체 정보가 이 2차원 나선 구조에 저장되어 있으니 넓은 의미로 그럴 듯하다고 생각하면 비약이 심한 건가요? ^^;;

실제 DNA의 모습



아직은 완성되지않은 초끈이론이지만 어쨌든 이 이론이 표현한 소립자의 초끈으로 이루어진 '에너지의 진동'이며
제가 앞서 중간 중간에 강조해 드렸듯이 결국 소립자 궁극의 모습은 진동의 주변에 나타난 "정보"입니다.

그렇다면 우리의 신체는?
어찌보면 DNA에 의해 홀로그램화 된 "정보 덩어리"일 수도 있겠습니다~~ ^^;;