풍차나라 세번째 이야기 : 공간속의 질서와 패턴, 복잡계 Complexity

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4차원, 시공연속체, 철학적 배경 [공간과학2] 건축, 예술

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1905년에 발표된 아인슈타인의 특수 상대성 이론과 1908년  민코프스키가 주장한 '세계-선 world-line' 의 개념은 기존의 절대적 공간과 시간에 대한 개념을 상대적인 개념으로 완전히 바꿔 놓은 결정적인 계기가 되었다. 실제로 민코프스키의 '세계-선' 은 그가 아인슈타인의 이론에 의지해 쓴 '공간과 시간 (1908년 저서)' 에서 나온 용어로, 공간과 시간의 결합체를 의미하며, 이전에는 독립적 시간의 차원으로 여겨져 온 것을 넘어 어떤 한 점이 존재할 때 그 한점이 영속적으로 지나가는 궤적을 말한다.

이것은 공간-시간의 최초의 수학적 공식으로, 민코프스키는 나아가 '세계-점' 을 시간 속의 한 점에 있는 공간속의 한 점 (x, y, z, t 값의 한 좌표계) 으로 정의했다. 이 단위들은 그러므로 전적으로 공간도 아니고, 전적으로 시간도 아니며, 단지 공간-시간 간격으로 이해되어야 했다. 이것은 아인슈타인이 인정했듯, '물리적 실제가 3차원적 존재의 진전이라기 보다는 4차원적 존재' 로서의 시공 연속체 space-time continuum 임을 의미했다.

아인슈타인의 상대성 이론을 따라 그의 선생이었던 민코프스키가 1908년 새롭게 만든 시공 연속체 라는 용어는 시간이 팽창될 때 공간은 수축되고, 시간이 축소될 때 공간은 확장된다는 개념에 의해 나온 하나의 관용구로, 결과적으로 이후 공간과 시간을 결합시켜 4차원 공간이라는 개념을 확산시켰으며, 20세기 초 수많은 아방가르드 예술과 건축에서 중요한 주제가 되었다고 할 수 있다. (민코프스키는 시공 연속체를 말하며 제18회 독일 자연과학, 물리학 회의에서 '이제부터 공간은 공간 그 자체로, 시간은 시간 그 자체로 단지 그림자에 섞여 사라지도록 운명지어졌다. 그리고 오직 2가지가 결합된 단 하나의 종류만이 독립적 실재를 보존할 것이다.' 라고 주장했다.)

공간에 대한 새로운 인식은 또한 과거 2천년 이상 참된 기하학으로 여겨졌던 유클리드 기하학에 대한 질문으로 부터도 대두되었다. 유클리드적 공간이 구성되는 요소들 (점, 선, 면) 은 고체들의 이상화에 지나지 않았으며, 공간 자체는 그것이 이 이상화된 형태들과 그것들의 접촉에 의해 만들어지는 관계들로 부터 만들어질 수 있는 한에서만 단지 부차적으로 나타났기 때문이다. 그러므로 유클리드 기하학에 대한 새로운 대안으로 19세기 중반부터 등장하기 시작한 다양한 비유클리드 기하학들 역시 뉴튼의 균질적 절대 공간 대신 새로운 공간 개념을 추구하도록 했다고 할 수 있다. 다음은 ... 유클리드의 3차원 공간 대신 4차원 공간이라는 개념을 가져오는데 기여한 것들로서 ...

- 1824년 수학자 가우스 Gauss 가 제시한 유클리드 공간상의 상호교차 가능성
- 1830년 로바체프스크 Nikolai Nobachevsky 의 2차원 기하학에 의한 쌍곡선 공간
- 1854년 리만의 2차원 기하학에 의한 타원형 공간
- 1879년 헬름홀츠의 구부러진 비유클리드적 공간과 무한한 n 차원
- 1901년 푸앵카레의 n 차원 공간

이러한 4차원과 시공 연속체 개념에 실제적인 철학적 배경을 제공하고, 그것을 수많은 예술가와 건축가들이 전용하도록 한 것은 무엇보다도 당시에 새로운 시공간 이론들과 함께 발표된 베르그송의 공간과 시간에 관한 사유들이었다고 할 수 있을 것이다. 베르그송에 의하면 '구체적 지속으로서의 운동' 은 분할할 수 없거나, 매 순간마다 질적으로 변화하지 않고는 나뉠 수가 없는 것으로, 질적 변화로서의 운동은 그러므로 기존의 개념으로는 파악되기 힘든 미적 방식으로 드러나며, 20세기의 근대 건축가들은 이것을 주로 공간 내에서 움직임에 따른 느낌의 변화로 인식되는 시간적 지속의 경험으로 표현했다고 할 수 있을 것이다.

결과적으로 이러한 양으로서의 공간과 질로서의 시간 (지속) 은 시공 연속체의 개념을 철학적으로 보강했다고 볼 수 있다. 왜냐하면 '경험' 이란 지속 (시간) 과 공간의 복합물로서, 시간과 공간은 떼어놓을 수 없는 연속체적 다양성을 지니며, 이러한 복합체의 분해는 두 유형의 다양성을 드러내는데, 과학적 형이상학을 추구했던 베르그송의 입장에서 질적으로 지속되는 시간의 객관화는 양적인 공간의 중개를 통해서만 가능했기 때문이다.

이러한 관점에서 베르그송의 시공 연속체 개념과 지속에서 결과되는 끊임없는 '흐름'의 개념은 이전의 정지된 공간의 예술과 건축에 새롭게 시간의 개념과 흐름, 그리고 그것으로 부터 나오는 지속적 변화와 변형 (가변성) 의 개념을 부여했다고 할 수 있다. 그리고 건축학자 샌포드 퀸터 Sanford Kwinter 가 주장하듯, 시간의 지속에 따르는 물체 (형태) 의 지속적 변형이야말로 20세기 모더니즘 예술과 건축이 목표로 삼았던 '새로움' 의 전제 조건 이었다고 할 수 있을 것이다. 새로움을 만드는 '변화야말로 시간을 관철하는 물질의 흐름으로서의 일종의 운동' 이고, 이러한 운동은 20세기 건축의 중요한 표현 수단 이었기 때문이다. 덧붙이자면 ... 샌포드 퀸터는 모더니즘의 원리인 새로움의 문제에 접근하기 위한 실천을 다음의 4가지로 요약한다.

첫째, 물체의 전통적 개념을 재정의할 것
둘째, 시간의 이론을 재도입하여 그것을 과격화할 것
셋째, 운동을 제1원리로 파악할 것
넷째, 이상의 3가지 사항을 포괄적 이론과 사건의 정치학의 필수적 요소로 취급할 것.

이것들은 또한 20세기 초의 가장 급진적이었던 미래파의 강령과도 일치한다.
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