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.

• " 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. "

• " 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. "

• " 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. "

• " 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. "

• " 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. "

• 키워드 : 양자임계성(quantum criticality), 양자상전이(quantum phase transition), 무거운 페르미온(heavy fermion), 비페르미 액체(non-Fermi liquid), 초전도(superconductivity), 콘도효과(Kondo effect), 준자성(metamagnetism), 숨은질서(hidden order)
• 실험 : 전기전도도(resistivity), 열용량(heat capacity), 부피변화(dilation), 핵자기공명(NMR), 중성자산란(neutron scattering)
• 변수 : 온도( down to ~ mK ), 압력( up to ~ GPa ), 자기장( up to ~ tens of Tesla ), 조성(composition) 및 무질서도(disorder)  

• 임계성(criticality) : 연속상전이(continuous phase transition), 또는 2차 상전이(2nd order phase transition)은 대칭성의 붕괴(symmetry breaking)와 그에 따른 질서맺음변수(order parameter)의 등장으로 특징지어진다. 상전이점 근처에서 상관거리(correlation length) 및 그에 따른 물리량들의 지수함수적 발산 거동이 시스템의 미시구조에 상관없이 시스템의 해밀토니안의 대칭성과 차원(dimension)에 의해서면 결정되어지는 것을 임계현상(critical phenomena)이라 부른다. 시스템이 임계현상을 보일때 임계성(criticality)가 있다고 말하고, 그때 관련된 상전이점을 임계점(critical point)라고 부른다.


• 양자임계성 : 양자임계현상은 절대온도 0 K에서 온도가 아닌 다른 조절인자(tuning parameter), 예를 들어 압력, 자기장, 조성 등을 변화시킬 때 일어나는 임계현상을 말한다. 열적 요동이 없는 상태에서 상전이를 이끄는 원동력은 양자요동(quantum fluctuation)이고, 이 점이 모든 차이를 만들어낸다. 고전적인 임계현상을 보이는 시스템에서 압력, 자기장, 조성등을 변화시켜 상전이 온도를 억누를 수(낮출 수) 있는 경우가 있는데, 상전이점이 절대 온도 0K에 도달했을 때 상태도(phase diagram) 상의 위치를 양자임계점(quantum critical point)으로 부른다. 직관에 반하는 중요한 관찰 중 하나는, 양자임계점에서 온도를 꽤 높이더라도 양자요동이 열적요동을 압도한다는 점이다. 아마도 양자요동의 효과로 인해 양자임계점 근처(상태도 상에서)에서 무거운 페르미온, 반페르미 액체, 준자성, 초전도, 숨겨진 질서 등 다양하고 흥미로운 (이해되지 않은) 현상들이 관찰된다.


• 란다우의 페르미 액체(Landau's Fermi liquid) : 강하게 상호작용하는 페르미온들의 집합, 예를 들어 금속 내부의 전자들은 적절한 가정(adiabatic continuity)이 성립할 때 상호작용이 유효하게 차단되어서 마치 상호작용이 없는 기체처럼 행동할 수 있다. 단지 전자들의 질량이 조금 변한것처럼만 생각하면 되는데, 전자들간의 상호작용이 평균되어 마치 질량의 변화처럼 나타나는 것이다. 이렇게 새로 주어진 질량의 전자들을 준입자(quasi-particle), 또는 dressed electron 으로 부른다. 페르미 액체는 페르미 기체처럼 잘 정의된 페르미 표면(Fermi surface)과 페르미 온도(Fermi temperature)를 가지게 되고 오직 이 근처의 페르미온들만 관찰되는 물리량에 관계하게 된다. 모든 페르미 액체는 비열~T, 저항~T^2, 자화율~const. 등으로 특징지어진다. 고체물리학에서는 금속 내 전자들을 대표적인 페르미 액체로 생각할 수 있다.


• 무거운 페르미온(heavy fermion) :


• 비페르미 액체(non-Fermi liquid) : 최근 20년 사이에 금속이면서 페르미 액체의 비열, 저항, 자화율 특성을 명백하게 위반하는 물질들이 속속 발견되었다. (예를 들어 비열~T logT, 저항~T 등) 무거운 페르미온 물질 또는 양자임계점을 가지는 물질들에서 주로 발견됨으로써 이들 현상과의 연관성이 짐작되고 있다.


• 초전도(superconductivity) : 대부분의 금속은 전자들 사이에 격자진동(lattice vibration)으로 인해 아주약한 인력만 작용하게 되더라고 저항이 사라지는 초전도체가 된다. 이 때 전자들은 짝을 이루는데 이를 쿠퍼쌍(Cooper pair)이라고 부른다. 단순한 금속에서의 초전도 현상을 유발하는 쿠퍼쌍들은 s-wave 대칭성을 가진다. 하지만, 산화물 고온초전도체 및 무거운 페르미온 물질 등에서 유발되는 초전도체들에선 d-wave나 p-wave, 또는 f-wave 대칭성을 가지는 쿠퍼쌍들이 초전도 현상을 유발하는 것으로 알려져 있다.
• 준자성(metamagnetism) :
• 숨은질서(hidden order)

• 스튜어트 : 실제 자연에 존재하는, 우리가 만들어내는 물질들은 여러모로 이상적이지 않을 수 있기 때문에 실험 결과를 해석할 때 많은 주의를 기울여야 함을 강조했다. 새로운 물리(physics)를 보거나 대단한 발견을 한 것으로 생각했던 많은 실험 결과들이 물질의 본질적인 성질이 아닌 다른 인위적 요인들 때문인 경우가 많다는 졈을 본인의 예를 들어 이야기했다. 인내와 조심성으로 추가 실험을 통해 데이터의 신뢰도가 보증되지 않은 상태에서 유수 학술지에 결과를 싣는 경우가 얼마나 비일비재한지 보여줬다. 첫 날 발표에서는 상태도 상에 두 개의 양자 임계점이 있을 때 각각의 질서맺음변수들 요동들의 경쟁이 어떤 새로운 현상을 유발하는지 실험 결과를 통해 보여주었다. 마지막날 두번째 발표에서는 결정구조에 역전대칭성(inversion center of symmetry)가 없는데도 관찰되는 초전도 현상들에 대한 여룡량 실험결과를 발표햇다.
• 색시나 : 굉장히 인상적인 발표였다. 마이크론에서 나노미터에 이르기까지, 실험 준비과정을 마치 '탐험 다큐멘터리'처럼 흑백 영상으로 준비해오셨다. 나노스케일의 영화 한편이었다. 간단하지만 심도있는 직관으로 자신이 어떻게 흑연(graphite)를 이용해 특별한 초전도체를 만들수 있었는지 이야기하셨다.
• 이시다 : 첫번째 강연에서는 2차 상전이의 양자임계점을 가지는 물질에서 어떻게 1차 상전이의 양자임계끝점(quantum critical end point)이 유발될수 있는지를 보이고, NMR을 이용해서 확인하는 방법에 대해 설득력있게 말씀하셨다. 두번째 강연에서는 새롭게 발견된 코발트 산화물의 초전도현상에 대해 NMR 실험결과를 발표했다. 이 물질은 일단 만들어지고 나서 공기중이나 진공에 노출되면 초전도성을 잃지만, 습기찬 곳에 두면 다시 초전도성이 살아나는 매우 특이한 현상을 보인다.
• 보히타 : 무질서가 어떻게 양자임계현상에 영향을 미치는지에 대해 발표와 양자상전이에 대한 소개 강연.
• 그로쉐 :

• Strongly Interacting Polaritons in Coupled Arrays of Cavities Nature PhysicsPublished online: 26 November 2006
• Quantum Phase Transitions of Light Nature Physcs Published online: 26 November 2006
• Electrical Detection of Coherent 31P Spin Quantum States Nature Physics Published online: 19 November 2006
• Superconductivity in Doped Cubic Silicon Nature 444, 465-468 (23 November 2006)

One of fundamental difficulties in research in sciences is that it is impossible to make any progress without understanding, while no understanding could be accomplished in any way but through a progress in research.