이타인클럽입니다. 이차크 벤토프의 통합 의식 모델 시리즈 글입니다.
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파동의 중요한 기능은 정보를 저장하는 것입니다. 파동이 정보를 저장한다구요? 네.
먼저, 파동들이 겹쳐졌을 때 발생하는 현상을 간략히 살펴보겠습니다.
파동은 각각의 주파수가 있어서, 각 파동의 골이나 산끼리 만나면 보강 간섭이 되어 파동의 진폭이 커지고, 골과 산이 만나면 빼기 간섭이 되어 진폭이 0이 됩니다. 이것은 일반적으로 잘 알려진 파동의 간섭 현상(interference pattern)입니다.
그런데 이게 다가 아닙니다. 서로 다른 주파수의 파동이 만나면 두 주파수 차이만큼의 새로운 파동이 만들어집니다. 이것을 맥놀이 주파수(비트 주파수)라고 합니다. 위 그림에서 60Hz와 50Hz의 주파수가 간섭 현상을 일으키면 두 주파수의 차이인 60-50=10Hz의 주파수가 발생됩니다.
예전에 외계인의 파동 주파수라고 소개했던 110Hz 사운드로 이와 같은 맥놀이 현상을 이용하여 만들어 졌습니다. 유튜브에 Binaural Beats으로 검색하면 많은 사운드를 들을 수 있습니다. 단 일반 스피커로는 이와 같은 저주파는 사람 귀에 잘 들리지 않습니다. 헤드폰이나 이어폰으로 들어야 비교적 잘 들립니다.
이와 같이 맥놀이 현상을 이용하게 되면 저주파를 쉽게 만들어 낼 수 있습니다. 일반적인 헤드폰으로는 저주파를 출력할 수 없지만 맥놀이 현상을 이용하면 저주파를 손쉽게 만들 수가 있는 것입니다. 이것은 고주파를 저주파로 바꿀 수 있는 아주 훌륭한 방법인 것입니다.
그렇다면 이와 같은 파동의 성질과 데이터를 저장하는 것과 무슨 관계가 있는 걸까요? 그것은 홀로그램에서 찾을 수가 있습니다. 홀로그램은 예전에도 잠시 다뤘었습니다.
양자심리학 #10 홀로그램 이론
홀로그램은 위 사진처럼 2D 지만 봤을 때 3D로 보이는 것을 말합니다. 홀로그램은 궁극의 저장 방법이란 얘기도 있을 정도로 향후 쓰임새가 무척 많은 녀석입니다.
벤(벤토프)는 조약돌을 예를 들어 설명하고 있습니다. 물이 찬 냄비에 조약돌들을 떨어뜨리면, 각 조약돌에 의해서 파동이 생기고, 파동과 파동간의 간섭으로 복잡한 무늬가 생기게 됩니다.
출처
위 그림은 세 개의 조약돌을 물이 찬 냄비에 떨어뜨렸을 때의 파동에 의한 무늬를 보여줍니다. 그 오른편은 물의 표면을 급속도로 냉각시켜 만들어진 얼음판을 나타냅니다.
바로 이 얼음판이 CD와 같은 저장 매체가 되는 것입니다!
홀로그램 원리에 의해, 얼음판에 빛을 비추면, 반대편에 허공에 떠 있는 조약돌들이 보이게 됩니다. 홀로그램으로요. 우린 이것을 통해 얼음판의 간섭 무늬 속에 조약돌의 위치와 형태에 대한 정보가 기록되어 있는 것으로 추측할 수가 있습니다. 이것은 얼음의 표면이 굴절 렌즈 역할을 해서, 애초에 조약돌들이 떨어진 지점에다 빛의 촛점을 맞추기 때문에 이런 일이 일어나는 것입니다. 정말로 우둘두툴한 얼음 표면이 정보 저장 장치인 것입니다!
위 그림에서 오른쪽에 보이는 그림은 더욱 신기합니다. 원래 얼음판의 일부분을 떼어 내고 빛을 비추어도 조약돌의 홀로그램이 나타나니까요! 이것은 홀로그램의 중요한 성질입니다. 홀로그램의 어원 자체가 완전한, 또는 전체라는 의미의 holo와 정보라는 의미의 gram 합성입니다. 홀로그램은 전체에서 일부분을 떼어내어도 전체와 같은(엄밀히는 정확히 같진 않지만) 정보를 추출할 수가 있습니다.
얼음판의 일부분에서도 전체 조약돌들에 대한 정보를 가지고 있는 것은, 냄비의 어느 곳에서도 조약돌들이 떨어진 지점을 추적할 수 있기 때문입니다. 위 그림에서 보면, 조약돌은 파동을 만들며 냄비 전체로 퍼져 나갑니다. 즉 파동돌이 냄비의 모든 부분들을 지나갔기 때문에 어느 부분을 잘라 살펴보더라도 그 출발점을 추정할 수가 있게 되는 것입니다.
홀로그램이 놀라운 것은 자연계에서 이와 같은 정보 저장이 많이 발견된다는 것입니다. 벤은 이와 같이 효율적인 시스템은 자연계에서 반복적으로 나타날 수 밖에 없다고 얘기합니다. 데이비드 봄에 의해 밝혀 졌듯이 우리의 두뇌는 홀로그램 형태로 정보를 저장합니다. 또 우리의 염색체 안에 들어 있는 유전자(DNA)도 홀로그램과 같은 정보 저장 방식을 사용하고 있습니다. 우리의 몸의 각각의 세포 속에는 우리와 똑같은 몸을 새로 하나 만드는데 필요한 모든 정보가 다 저장되어 있습니다.
앞선 실험에서 우리가 간섭 무늬 속에 정보를 저장할 수 있었던 것은 냄비 속에서 일어나는 물결의 움직임이 질서 있고 예측할 수 있는 것이었기 때문입니다. 즉, 냄비 속에서 일어난 물결무늬 파동은 대단히 규칙적이고 또 단일 파장의 파동이었기에 가능한 것이었습니다. 다른 방해 요소가 생기면 제대로 된 간섭 무늬가 만들어지지 않아 정보를 저장하는 수단으로는 쓸 수가 없게 됩니다.
오늘의 그림 그리기: 염색체
오늘의 실습: 자연계에서 홀로그램 형태로 정보를 저장하는 다른 예를 찾아보세요.