양자 수준의 시간 ‘결정체’가 발견되었다. : 창조 설계-지적설계 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

창조설계-지적설계

2025-11-04

양자 수준의 시간 ‘결정체’가 발견되었다.

(Time “Crystals” Found at the Quantum Level)

by Dr. Sarah Buckland-Reynolds

나노 스케일의 진동은 진화론적 가정에 도전하고, 깊이 숨겨져 있던 설계를 드러낸다.

창조의 맥박 - 시간 결정과 양자 질서의 청사진

태양계 행성들의 질서 정연한 궤도부터, 우리 내부 일주기 리듬(circadian cycles)의 미세 조정된 리듬에 이르기까지, 수 세기에 걸친 발견들을 통해서, 우주는 질서 정연하게, 시간적 제한이 있는 정밀한 틀 내에서 작동되고 있다는 것이 확인되어왔다. 이러한 시스템은 오랫동안 경이로움의 원천이었지만, 새로운 발견은 시간적 질서가 거시적 규모의 상호작용에만 국한되지 않는다는 것을 보여주고 있었다. 오히려 나노 스케일(nano-scale)의 아원자 입자(subatomic particles)조차도 고유의 질서정연한 리드미컬한 진동(rhythmic oscillations)을 나타내고 있으며, 이는 시간 구조가 물질 자체에 내재된 특성임을 시사하고 있었다.

Physical Review Letters 지(2025년 9월)에 발표된 놀랄만한 보고에서, 오스트리아 빈 공과대학(TU Wien University)의 연구자들은 양자 수준(quantum level)의 질서 있는 입자 이동 패턴이 존재한다는 사실을 발견했다. 이러한 "시간 결정체(time crystals)"는 알려진 외부 동인에 의해 작동되지 않고 진동하지만, 입자 자체 간의 물리적 상관관계를 기반으로 리드미컬한 동작으로 "자기조직화(self-organize)"되고 있다는 것이다.

이러한 "시간 결정체"의 발견은 양자(quantum) 행동이 무작위적 노이즈(random noise)로서 무질서적이라는 이전의 가정을 기각시킨다. 따라서 이러한 관찰은 질서, 기원, 설계의 해석에 대한 중요한 질문을 야기시킨다.

시간과 리듬에 대한 진화론적 견해

진화론의 구조 틀(우주론적, 물리학적, 생물학적)에서 시간(time)과 리듬(rhythm)은 우주의 근본적인 특성이 아니라, 우연히 생겨난 속성으로 간주된다. 시간은 빅뱅으로 시작되어, 우주가 팽창함에 따라 전개되는 물질과 공간 연속체의 한 차원으로만 취급된다.

열역학 제2법칙(second law of thermodynamics)은 "시간의 화살"(arrow of time) 개념으로, 시간이 흐르면서 질서(order)에서 무질서(disorder)로 자연적으로 진행된다고 이야기한다. 반면에 진화 모델은 우연히 일시적이고 국소적으로 질서가 발생하며, 에너지 구배와 환경 조건에 의해서 시스템이 자기조직화 될 수 있다고 제안한다. 따라서 진화론적 구조 틀에서, 리듬은 물질 자체에 내재되어 있는 것이 아니라, 환경 조건에 의해서 형성되는 반복적인 상호작용에 의해서 나타날 수 있다는 것이다.

예를 들어, 생물학에서 일주기 리듬(circadian rhythms)과 세포 시계(cellular clocks)는 빛과 온도와 같은 외부 신호(cues, 계기)에 대한 적응적 반응(adaptive responses)으로 간주되고 있다. 물리학과 우주론에서 행성(planets)들과 펄사(pulsars, 빠르게 회전하는 중성자별)의 리드미컬한 패턴은 중력, 또는 열적 구배(thermal gradients)의 결과로 이해되고 있다. 이러한 리듬은 물질 자체의 구조에 프로그래밍되어 있다기 보다는, 우연, 필연 및 외부 조건과의 상호작용을 통해 자연적 과정에 의해 생겨난 기능적 결과로 간주된다.

이러한 일반적인 견해에도 불구하고, 시간 결정체의 발견은 진화론적 관점과 대조된다. 양자 시간 결정체에서는, 리듬을 가진 질서가 외부적 동인(external drivers) 없이 내부적으로 발생했기 때문이다. 따라서 이러한 발견은 시간-기반 구조는 외부에서 부여되어야만 한다는 가정에 도전하고 있는 것이다.

가장 깊숙한 영역에서의 설계 : 진화론과의 대조

저자들은 시간 결정체 현상을 설명하면서, 의도치 않게 기원과 설계의 문제와 관련된 다양한 철학적, 과학적 함의를 노출시키고 있었다.

예를 들어, 저자들은 그들의 연구 결과를 설명하기 위해서, 다음과 같이 말했다.

“… 이렇게 설정된 연속적 시간-결정체(CTC, continuous time-crystal) 위상(phase)의 출현은 양자 소산 시스템(dissipative quantum systems)의 물리학과 직접적으로 연결되어 있다...”

.복잡한 디테일과 생생한 색상이 특징인 역사적인(1410년에 최초 설치) 프라하 천문 시계.(Prague’s historic astronomical clock). <by Andrea Piacquadio (from Pexels.com)>

저자들은 "양자 소산 시스템의 물리학"과 시간 결정체의 거동 사이의 연관성을 설명하고 있지만, 그러한 "출현"의 근본 원인에 대해서는 여전히 모호한 상태이다. 저자들은 복잡한 질서가 어떻게 발생했는지를 설명하기 위해서 "출현(emergence)"이라는 용어를 사용하고 있지만, 이 용어의 사용은 종종 이 과정의 기원을 충분히 설명할 수 있는 과정에 대한 논의를 회피하고 있는 것이다.

양자 수준 동력학(quantum level mechanics)의 기원에 대한 이러한 논의는 초기 우주 모델의 초기 조건 이론과 매우 관련이 있다. 양자 시스템이 정적 또는 평형 상태에서 시작되었다는 가정에 대해 시간 결정체가 도전함에 따라, 초기 우주에서도 리드미컬하고 상관관계가 있는 운동이 처음부터 포함될 수 있음을 시사할 수 있다. 그러나 우주론의 진화론적 구조 틀은 입자들이 스스로 조직되는 경향이 있어야만 하는 이유에 대해 충분히 설명하지 못하고 있다.

그럼에도 불구하고 이 연구는 양자 시스템이 무작위성(randomness)을 부정하고, 결맞음(coherence)이 외부에서 부과되는 것이 아니라, 시스템 내부에서 발생하여 생성된다는 것을 보여주고 있었다. 표준 양자 모델은 종종 무작위성(randomness) 또는 평형(equilibrium)을 가정하고 있지만, 이러한 발견은 양자 이론에서 패러다임 전환이 필요할 수 있는, 구조화된 결맞음을 보여준다.

세밀한 거동

이 연구를 통해 밝혀진, 설계를 가리키는 또 다른 주요 표지자(marker)는 이러한 시간 결정체의 거동이 단순히 필드 효과(field effects)를 평균화하는 것만으로는 설명되지 않고, 극도로 세밀하고 정교하다는(extremely nuanced) 것이다. 저자들의 말에 따르면:

"우리는 평균장 이론(mean-field theory)에 의해 예측되지 않는, 대신 상관관계에 의해 구동되는 두 번째 유형의 qCTC(quantum continuous time-crystal)를 식별하였다"... 놀랍게도, 그중 하나는 평균 필드 효과 너머를 고려한, 상관관계가 있는 경우에만 나타난다. 발견된 qCTC 위상은 기본 마스터 방정식의 대칭성에 의존하지 않으며, 섭동(perturbations)에 강한데, 이 둘은 잠재적 실험에 필수적인 부분이다.“

이름에서 알 수 있듯이, "평균장 이론"은 구성 요소들의 평균 영향을 통해, 각 시스템의 구성 요소들을 근사화하여, 복잡한 동작을 유도하는 정교한 상호작용에 접근한다. 표준 우주론적 섭동 이론은 상관관계를 무시하는 평균 장 근사치와 유사하게 요동(fluctuation)을 선형적으로 처리한다. 그러나 저자가 지적했듯이, "두 개의 뚜렷한 시간 결정체 위상은... 평균장 이론 내에서 설명할 수 없다." 이러한 실패는 표준 양자물리학 모델이 설명하는 것보다 더 복잡하다는 신호인데, 단일 평균장 수치에만 의존할 때, 필수적인 것이 소실되기 때문이다.

이 논문의 시뮬레이션은 이 두 단계 중 하나가 "평균장 이상의 효과를 고려한 상관관계가 있는 경우에만 나타난다"는 것을 보여주고 있었다. 이는 입자 거동이 무작위적으로 균질하지 않고, 고립된 평균으로 추정할 수 있지만, 미세하게 조정된 네트워크로 연결되어 있음을 의미한다. 연결을 무시하면 각 링크가 중요한 역할을 하기 때문에, 진동에 대한 부정확한 추정이 생성된다. 상관관계에 의해 구동되는 qCTC 단계의 출현은 고도의 질서적 상호작용이 결과를 질적으로 변화시킬 수 있음을 강조하고 있다. 이러한 단계가 "섭동에 강건하다"는 추가적 발견은 내재된 탄력성을 시사할 수 있다.

시간 기록원의 서명

시간 결정체에서 발견된 이러한 사실들은 우리를 무작위성과 무질서의 개념에서 벗어나, 설계의 개념으로 향하게 하는 현대과학의 또 다른 예이다. 흥미롭게도, 미세한 양자 스케일에서의 이러한 발견은 “범사에 기한이 있고 천하 만사가 다 때가 있나니”(전도서 3:1)라고 선언하는 성경 말씀의 깊이를 드러낸다. 성경은 시간이 무작위적이 아니라, 오히려 목적이 있고, 신성한 지혜에 의해 지배된다는 것을 확인하면서, 과학적 관찰과 공명(resonant)해 왔다.

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시간 결정체와 같은 발견은 우주의 본질적인 질서를 드러내기 때문에 지적설계를 강력히 지지하는 것이다. 하나님은 욥에게 이렇게 말씀하셨다 : “네가 하늘의 궤도를 아느냐 하늘로 하여금 그 법칙을 땅에 베풀게 하겠느냐”(욥 38:33). 양자 질서에 대해 더 많이 알아갈수록, 하나님께서 실제로 그분의 말씀으로 만물을 붙드시고 계시다는 것이 더욱 분명해진다.(히브리서 1:3).

이러한 발견을 살펴보면, 창조가 양자 수준까지 시간을 예상하며 활성 상태를 유지하는 것처럼 보인다는 점을 더욱 상기시켜 준다. 로마서 8:22절은 이렇게 말씀한다. “피조물이 다 이제까지 함께 탄식하며 함께 고통을 겪고 있는 것을 우리가 아느니라” 피조물들이 구속을 기다리며 “똑딱거리며” 흘러가는 시간 동안, 우리를 새롭게 회복시켜주실 것을 기대하며, 창조주를 계속 섬길 수 있기를 소망한다.