미래의 과학-싸이매틱스

-피터 페터슨(Peter Petterson)저/ 김 현 철 번역-

소리, 진동 그리고 육체적 실체 사이에 어떤 연관이 존재할까? 과연 소리와 진동은 (물질을)창조할 수 있는 능력을 가지고 있을까? 이 기사에서 우리는 싸이매틱스(Cymatics)라 불리 우는 분야에서 다양한 연구가들이 내린 결론들을 보게 될 것이다.

싸이매틱스-소리가 어떻게 우주와 당신을 형상화하는가?

소리, 진동 그리고 육체적인 실체 사이에는 어떤 관련이 있다. 소리와 진동은 자연과 우주에서 반영된 복잡하게 얽힌 무늬형태를 창조할 수 있다. 왼쪽에 있는 아름다운 무늬형태는 가스 층에 있는 소리파동의 활동에 의해서 창조된 것이다. 이 사진이 성운 또는 은하계 관측(the Hubble Space)망원경으로부터 본 이미지와 얼마나 유사한지를 주목하라. “싸이매틱스-파동과 진동의 구조와 역학(Cymatics -The Structure and Dynamics of Waves and Vibrations)” 이란 책을 저술한 스위스 연구가인 한스 제니(Hans Jenny )는 소리가 실제로 물질의 모양을 규정한다는 흥미로운 사실을 밝혀냈다. 만약 소리가 물질의 모양을 규정한다면 듣고 있는 음악이 자신의 신체에 매우 미묘한 유동적인 물질(유체)에 무엇인가를 창조하고 있는지를 상상해보라

클라드니 도형

1787년에, 변호사, 음악가 그리고 물리학자인 언스트 클라드니(Ernst Chladni) 은 “음악이론과 관련된 발견들(Discoveries Concerning the Theory of Music /Entdeckungen uber die Theorie des Klangesor)”이란 책을 출판하였다. 클라드니는 모짜르트와 같은 출생 년도인 1756년에 태어났고, 베토벤과 같은 년도인 1829년에 죽었다. 그리고 이 책과 다른 선구자적 작품에서, 그는 물리학부 내에서 소위 음향학(acoustics)이라 불리 우는 소리과학이란 학문의 기초를 세웠다. 클라드니의 업적들은 소리파동을 시각적으로 볼 수 있게 만드는 방법을 발견한 것이었다. 모래로 덮여져 있는 평판 끝에 바이올린 활을 수직으로 끌어 댕기는 방법을 이용하여, 그는 오른 쪽에 있는 클라드니 도형에서와 같은 소리의 모양과 무늬형태를 만들어냈다. 이런 발견의 의의는 과연 무엇일까? 클라드니는 모든 소리형태가 물리적인 물질에 영향을 미치며 그것은 기하학적인 형태를 창조하는 성질을 가졌다고 결론을 내렸다.

클라드니 도형. 이 그림에서 우리가 보고 있는 것은 근본적으로 두 가지의 것, 즉 진동하고 있는 곳과 진동하지 않는 영역이 있다는 것이다. 탄력이 있는 소재의 평판이 진동할 때, 그 평판은 전체뿐만이 아니라 부분적으로도 진동한다. 모든 일정한 상태에 대해서 특별한, 이런 진동하는 부분들 사이의 경계들은 (기하학의) 마디(node lines)이라 부르며 이는 진동하지 않는다. 그리고 기타 부분들은 지속적으로 진동한다. 만약 모래가 진동하는 평판 위에 놓여 있다면, 그 모래(도형에서 검은 부분)는 진동하지 않는 마디에 모이게 된다. 따라서 진동하는 부분 또는 영역은 그림처럼 비어있게 된다. 제니(Jenny)에 따르면, 유동체에 대해서는 그 반대 현상이 나타난다. 다시 말해서, 물은 진동하는 부분에 모이고 마디에는 모이지 않는다.

나이싸이져스 도형

1815년에 미국 수학자인 나타니엘 보디히(Nathaniel Bowditch)는 축이 서로 수직인 두 개 사인 곡선(종종 보디히 곡선으로 부르지만 아래 그림과 같이 나이싸이져스 도형 으로 부른다)의 교점에 의해 창조된 무늬형태를 연구하기 시작하였다. 이것은 프랑스의 수학자 줄스-앤트인 나이싸이져스(Jules-Antoine Lissajous)가 그 뒤를 이어 받았으며, 그는 1857-58년에 보디히로부터 벗어나 독자적으로 그것들을 연구하였다. 두 사람은 이런 도형들이 발생하는 조건은 양 곡선의 매 초 진동, 즉 주파수가 1:1, 1:2, 1:3 등과 같이 단순히 정수 비율로 성립된다고 결론 내렸다. 사실, 그 주파수가 서로 완벽한 정수비율이 아니라고 할지라도 나이싸이져스 도형을 생산할 수 있다. 만약 그 차이가 근소하다면, 그 도형들이 자체의 외형을 변화시키는 현상이 발생한다. 즉, 그 도형들은 움직인다. 이런 도형의 모양에서 변화를 창조하는 것은 두 곡선 사이의 각도 또는 위상의 차이(phase differential) 이다. 다른 말로, 이런 방법으로 도형들의 리듬과 주기가 일치하게 된다. 다른 한편으로, 만약 양 곡선이 다른 주파수를 가지고 서로 다른 위상을 가진다면, 거미집(web)과 같은 복잡한 도형들이 발생한다. 이런 나이싸이져스 도형은 직각에서 서로 만나는 파동들의 모든 시각적인 사례이다

나는 이런 도형과 다른 영역의 지식 간의 관련성을 숙고하는 차에, 세계를 거미집과 같은 그물(web)로서 묘사한 전 세계의 많은 사회와 신화학에서 존재한 개념을 생각하게 되었다. 예를 들면, 수 많은 메소메리안 (Mesoamerican) 사람들은 우주의 다양한 부분들을 방적 생산 또는 직물을 짜는 것(spinning and weaving)으로 생각하였다: “임신과 탄생은/…/직물을 짜는 행위로 비교된다; 모든 아즈텍과 마야의 피조물 그리고 다산의 여신들은 직물을 짜는 위대한 직공으로 묘사되었다” (1) 직각으로 서로 교차하는 수 많은 파동들은 직물을 짜는 듯한 무늬형태로 보인다. 그리고 그것들이 정확히 90도 각도로 만나게 되어 나이싸이져스 도형을 만들어 내게 된다.

한스 제니

1967년에 작고한 한스 제니(Hans Jenny)는 스위스의 의사, 예술가 그리고 연구자였으며, 두개의 언어로 만들어진 책 “파동과 진동의 구조와 역학(Kymatik -Wellen und Schwingungen mit ihrer Struktur und Dynamik/ Cymatics - The Structure and Dynamics of Waves and Vibrations)”을 출판하였다. 이 책에서 200년 전 클라드니와 같이 제니는 모래, 씨앗, 철가루, 물 그리고 끈끈한 물질과 같은 다양한 소재를 사용하여 진동하는 철 평판과 양피지 위에서 그것들을 놓았을 때 생성되는 무늬들을 밝혀냈다. 나타난 도형들은 거의 완벽하게 정리되고 안정된 것에서부터 어지럽게 전개되고, 유기적이고, 끊임없이 움직이는 모양과 운동- 패턴들이었다.

제니는 크리스탈 진동자와 토너스코프(tonoscope)란 이름을 가진 자신의 발명품을 사용하여 진동하는 평판과 양피지에 그것들을 두었다. 이것은 (기존보다) 앞선 중요한 단계였다. 크리스탈 진동자를 사용한 이점은 원하는 대로 주파수와 진폭을 정확하게 측정할 수 있다는 것이다. 그것은 주파수 또는 진폭 또는 둘 모두를 변화시킬 수 있는 사건들, 끊임 없이 연달아 일어나는 모양과 운동들을 조사하고 추적할 수 있었다. 토너스코프는 중간매개의 연결을 필요로 하는 어떤 전기적인 설비 없이 인간의 목소리를 시각적으로 볼 수 있도록 조립되었다. 이것은 인간이 직접 만들어내는 모음, 톤 또는 노래를 물리적 이미지로 볼 수 있는 놀라운 가능성을 제공하였다(옆 그림 참조). 당신은 어떤 멜로디를 들을 수 있을 뿐만 아니라-당신은 그것을 볼 수도 있다! 제니는 이것을 그리스 어원 kyma , 파동(wave)에서 유래한 새로운 연구분야 싸이매틱스 라고 불렀다. 싸이매틱스는 넓은 의미로 ‘진동들이 어떻게 무늬, 모양과 움직임의 과정을 생산하고 영향을 주는가에 대한 연구’라고 번역될 수 있다.

창조적인 진동

제니는 그의 연구에서 무엇을 발견했을까?

첫째로, 제니는 그의 실험에서 클라드니 도형과나이싸이져스 도형을 만들었다. 또한 그가 특정 주파수와 진폭으로 평판을 진동시켜 주었을 때, 그 진동으로 인한 특수한 모양과 운동 패턴이 평판 위에서 유형화되어 나타난다는 것을 발견했다. 만약 그가 주파수와 진폭을 변화시키면, 전개과정과 무늬형태 역시 변화되었다. 그는 주파수가 증가시켰을 때, 무늬형태의 복잡성이 증가하며 수 많은 요소들이 더욱 증대한다는 것을 발견하였다. 반면에, 그가 진폭을 증가했을 경우에는 움직임이 더욱 빨라지고 복잡하게 되며 심지어 실제 소재들이 공중으로 분사되는 소형 폭발을 창조할 수도 있었다. 발생한 움직임의 모양, 특징 그리고 무늬 형태들은 주파수와 진폭의 주된 기능이며, 다양한 소재들의 고유한 특성임 입증하였다. 또한 그는 어떤 조건 아래서는 주파수와 진폭을 변형시키지 않아도 지속적으로 모양들을 변화시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 제니가 다양한 종류의 유동체로 실험했을 때 파동의 움직임과 소용돌이 그리고 파동과 같이 지속적으로 순회하는 무늬 형태들이 생성되었다. 평판에 씨앗을 사용한 실험에서, 엄청난 다양성과 복잡성이 있었다. 그러나 그렇다 하더라도, 어떤 소재에서는 모양과 율동적인 전개가 생성된다는 것을 발견하였다. 철가루, 수은, 점착액체, 플라스틱과 같은 물질 그리고 가스를 사용하여, 그는 진동효과의 3차원적 측면들을 조사하였다.

토너스코프를 사용한 실험에서, 제니는 고대의 헤브루어와 산스크리스트어의 모음이 발성될 때, 그 모래는 이런 모음의 글자체 심볼들의 모양을 만들어내는 반면에, 현대언어는 이와 같은 결과를 만들지 못한다는 것을 주목했다. 이것이 어떻게 가능할까? 고대 헤브루인과 인도인들은 과연 이것을 알았을까? 이들 두 언어가 때때로 일컬어졌던 “신성한 언어”의 개념에 무엇인가가 있을까? “신성한 언어”에 속한다고 종종 생각되는 티벳어, 이집트어, 중국어는 과연 어떤 성질들을 가지고 있을까? 그것들은 물리적 실체를 변형시키고 영향을 주며, 고유한 힘- 구체적인 사례를 든다면, 신성한 성구(text)를 암송 또는 노래를 통하여 유형의 물체를 창조하고, “건강 상태가 악화된(out of tune)” 사람을 치료할 수 있는 힘을 가지고 있는가? 그가 진동하는 평판 위에 액체를 놓고 그것을 뒤집었을 때 흥미로운 현상이 나타났다. 그 액체는 중력의 영향을 받지 않았으며 진동 평판으로부터 흘러내리기는 하지만 평판 위에 있었고 아무런 일이 발생하지 않은 것처럼 새로운 모양들을 구성하였다. 하지만, 그 진동은 멈추면, 그 액체는 흐르기 시작했지만, 그가 아주 빠르게 진동을 다시 진행시키면 그 액체는 평판 위에 정해진 장소에 어김 없이 같은 자리에 되돌아 가게 할 수 있었다. 제니에 따르면, 이것은 진동에 의해 창조된 반 중력효과의 사례라고 하였다.

보편성?

"싸이매틱 초기에 한스 제니는 다음과 같이 말했다; “피조물의 살아있는 부분뿐만 아니라 살아 있지 않은 부분에서도, 행렬의 중심(the trained eye)은 넓게 확산된 주기 시스템(periodic systems)의 흔적(evidence)과 만나게 된다. 이 시스템들은 한 쪽 편의 조건에서부터 그 반대 편의 조건에까지 연속적인 진화를 가리킨다.

(3)제니는 바이브레이션, 진동, 펄스, 파동의 움직임, 진자의 움직임, 사건의 율동적인 진행, 일련의 결과물들 그리고 그것들의 효과와 활동의 사례들을 우리가 (주변의)모든 곳에서 본다고 말하고 있다. 책의 전반에 걸쳐 제니는 이런 현상과 프로세스가 단순히 정신적 분석과 이론화되는 주제로서 취급되지 않아야 한다는 생각을 강조하였다. 단지 경험적이고 체계적인 조사를 통하여 현상에 진입하려고 시도함으로써 우리는 궁극적인 실체에 빛을 비춰줄 수 있는 정신적 구조를 창조할 수 있다. 그는 “우리자신들이 단지 현상과 함께 어울려(mix)” 들어가는 것이 아니라 오히려 그것에 주의를 기울이고 그것으로 하여금 우리가 고유성과 필요성에 유도되어야 한다고 요청했다. 그가 말하고자 하는 것은 가장 순수한 철학적 이론이라고 할지라도 그것의 진정한 존재와 실체를 완벽히 측정할 수 없다는 것을 의미한다.

한스 제니가 지적한 것은 물리적인 실체로 우리 주변에서 보게 되는 모양과 무늬형태 그리고 그가 연구에서 만들어낸 모양과 무늬형태 사이의 유사성이다. 제니는 생물학적 진화가 진동의 결과이며, 그 자체 본성이 궁극적인 결과를 결정한다고 확신하였다. 그는 모든 세포는 자신의 주파수를 가지고 있으며 같은 주파수를 가진 수 많은 세포들이 새로운 주파수를 창조한다고 추측하였다. 그리고 이런 새로운 주파수는 최초 원형으로 조화롭게 존재하며, 또한 두 번째로 진행한 것과 함께 조화롭게 새로운 주파수를 창조하는 어떤 기관을 차례대로 형성할 수 있다. 제니는 톤(음색)을 사용하여 우리가 신체를 어떻게 치료할 수 있는지 이해하는 핵심은 다른 주파수들이 신체에서 어떻게 유전인자, 세포와 다양한 구조들에 영향을 미치는가를 이해하는 것에 달려있다고 말하고 있다. 또한 인간의 귀와 발성기관의 연구를 통하여, 우리는 궁극적인 진동 과정의 더 깊은 이해에 도달할 수 있을 거라고 말했다.

삼위일체

싸이매틱스 책의 마지막 장에서, 제니는 이런 현상을 세 개 부분의 합체로 결론 내렸다. 그러한 기초적이고 생산적인 힘/능력은 그것의 주기성과 함께, 그것의 두 극을 가진 현상을 유지하려는 진동 안에 있다. 한쪽 극에서 우리는 형태, 즉 외형적인 무늬형태를 가지고 있다면, 다른 쪽 극에서 운동, 즉 율동적인 진행을 가지게 된다. 이런 세가지 영역- 토대 영역으로서 진동과 주기성 그리고 두 개의 극으로서 형태와 운동-은 설사 그 하나가 때때로 우세할지라도 나누어지지 않는 전체로 구성된다고 제니는 말한다. 이런 삼위일체와 과학 내에서 무엇과 일치하는 것이 있을까? 미국 폴라러티(American polarity) 그리고 음악 치료사인 존 보우루(John Beaulieu)에 따르면, 그는 일치하는 것이 있다고 긍정한다. 그의 책 치료예술의 음악과 소리에서, 자신이 설정한 세가지 부분의 구조를 비교했다. 많은 측면에서 이 세가지 부분의 구조는 제니의 결론과 소립자를 연구하는 학자들이 도달했던 결론과 유사했다. ”싸이매틱 그림과 양자 입자 사이에 유사성이 있다. 두 사례에서 고체형태로 보이는 것 역시 파동이다. 그것들은 펄스(진동)원리에 의하여 동시에 창조되고 조직된다(Read:principle of vibration). 이것은 소리를 사용한 대단한 신비이다: 거기에는 고체성이 없다는 것이다! 고체로 보이는 형체는 실제로 진동을 기초로 창조된다.”

(4)파동과 형태의 이러한 이중성에서 단일성/합체를 설명하기 위하여, 물리학은 양자 분야 이론을 발전시켰으며, 양자영역 또는, 전문용어로 진동은 하나의 참된 실체로서 이해된다. 그리고 입자 또는 형태 그리고 파동 또는 운동은 하나의 실체인 진동의 양극의 현시일 뿐이다고 보우루는 말한다.

(5) 결론적으로, 나는 칼티 구제타(Cathie E. Guzetta)의 소리와 다양한 생명체의 생성과의 관계에 대한 연구가 미래에서는 우리를 이끌어갈지 모른다는 시적인 묵상을 인용하고 싶다: “눈송이의 결정체와 꽃들의 형상은 실제로 어떤 소리에 반응하기 때문에 자신만의 모습을 갖게 되는지 모른다. 마찬가지로, 크리스탈, 식물, 인간은 어떤 면에서 시각적으로 볼 수 있는 음악일 수 있다.”