엔트로피와 시간의 화살 (무질서도, 열역학, 시간 방향)솔직히 이 질문을 처음 만났을 때 저는 꽤 오래 멍하니 앉아 있었습니다. "시간은 왜 한 방향으로만 흐를까?" 물리 법칙은 대부분 시간을 거꾸로 돌려도 성립한다는데, 현실에서 깨진 컵은 절대 스스로 붙지 않잖아요. 그 이유가 엔트로피(Entropy)와 연결된다는 걸 알게 된 순간, 우주를 보는 시선이 조금 달라졌습니다.엔트로피란 무엇인가, 무질서도로 이해하기제가 엔트로피를 처음 접한 건 대학교 교양 물리 수업이었습니다. 교수님이 칠판에 수식을 가득 채우셨는데, 그때는 솔직히 하나도 와닿지 않았어요. 나중에 직접 여러 자료를 찾아 읽으면서야 비로소 감이 잡혔습니다.엔트로피(Entropy)란 한 시스템 내부의 무질서도, 즉 분자나 입자들이 얼마나 다양한..

평행우주 (다세계 해석, 우주 인플레이션, 양자역학)솔직히 저도 처음엔 평행우주라는 말을 들었을 때 영화 마케팅 문구라고 생각했습니다. 그런데 실제로 현대 물리학의 핵심 이론들이 이 개념을 진지하게 다루고 있다는 걸 알게 됐을 때, 단순한 흥미를 넘어서 꽤 오래 이 주제를 파고들게 됐습니다. 증명된 사실이 아니라 아직 가설 수준이지만, 그 가설을 떠받치는 이론의 깊이가 생각보다 훨씬 묵직했습니다.다세계 해석, 처음엔 그냥 SF인 줄 알았습니다제가 처음 다세계 해석(Many-Worlds Interpretation)이라는 개념을 접한 건 양자역학 관련 글을 읽다가였습니다. 여기서 다세계 해석이란, 양자역학에서 입자가 측정되기 전까지 여러 상태로 동시에 존재하는 '중첩(superposition)' 현상이 관측..

암흑물질 (은하회전, 중력렌즈, 우주구성)밤하늘을 올려다보며 "저게 전부일까?" 하는 생각을 해본 적 있으신가요? 저도 어느 날 밤 그런 생각을 하다가 암흑물질이라는 개념을 처음 접했습니다. 솔직히 처음엔 SF 설정인 줄 알았습니다. 그런데 파고들수록, 이게 오히려 현실이 SF보다 더 기묘하다는 걸 증명하는 사례라는 걸 알게 됐습니다.은하가 흩어지지 않는 이상한 이유일반적으로 우리가 보는 별과 가스, 먼지가 은하를 구성하는 전부라고 알려져 있습니다. 저도 처음엔 당연히 그렇게 생각했습니다. 그런데 1970년대 천문학자 베라 루빈이 은하 회전 곡선(Rotation Curve)을 측정하면서 이상한 점을 발견했습니다. 여기서 은하 회전 곡선이란, 은하 중심에서 거리에 따라 별들이 얼마나 빠르게 공전하는지를 나..

중력의 원리 (뉴턴 법칙, 시공간 휘어짐, 우주 구조)저도 처음엔 중력을 그냥 "아래로 잡아당기는 힘" 정도로만 알고 있었습니다. 땅에 서 있을 수 있고, 물건이 떨어지는 이유. 그게 전부인 줄 알았습니다. 그런데 우주를 공부하면서 중력이야말로 우주 전체의 뼈대를 유지하는 힘이라는 걸 알게 됐고, 그때부터 이 힘이 새롭게 보이기 시작했습니다.중력을 처음 제대로 이해하게 된 순간 — 뉴턴 법칙솔직히 고등학교 때 만유인력의 법칙을 배우면서도 크게 와닿지 않았습니다. 공식은 외웠지만 "그래서 뭐?"라는 느낌이었습니다. 그런데 어느 날 이런 사실을 다시 마주했습니다. 사과가 떨어지는 것과 달이 지구 주위를 도는 것, 그리고 지구가 태양 주위를 도는 것이 전부 같은 원리라는 사실 말입니다.뉴턴이 정리한 만유인력의..

빛의 속도 (광속 한계, 광년 단위, 우주 시간)우주에서 빠르기로 따지면 빛이 최고라는 건 누구나 압니다. 그런데 "빛이 빠르다"는 사실 말고, 빛의 속도가 왜 물리학의 기준으로 쓰이는지 설명할 수 있는 사람은 생각보다 많지 않습니다. 저도 그랬습니다. 빛의 속도가 중요하다는 말을 들을 때마다 그냥 넘겼는데, 어느 순간 밤하늘을 보다가 "저 별빛이 수백만 년 전에 출발한 거라면, 나는 지금 과거를 보고 있는 건가?" 하는 생각이 들면서 진지하게 파고들기 시작했습니다.빛의 속도, 얼마나 빠른지 감이 안 잡힌다면빛은 진공 상태에서 초속 약 299,792km로 이동합니다. 여기서 진공(眞空)이란 공기나 물질이 전혀 없는 상태를 말하며, 빛은 이 조건에서 가장 빠르게 이동합니다. 지구 둘레가 약 4만 km이니,..

시간 지연 (시간 지연, 중력과 시간, GPS 보정)시계를 보면서 "1초는 어디서나 똑같겠지"라고 생각해 본 적 있으신가요? 저도 그렇게 믿었습니다. 그런데 아인슈타인의 상대성이론을 처음 공부하면서 그 믿음이 완전히 흔들렸습니다. 시간은 절대적인 기준이 아니라, 속도와 중력에 따라 달라지는 물리량이었습니다.시간 지연이란 무엇인가 — 그 충격적인 팩트들"시간이 느려진다"는 표현, 저도 처음에는 그냥 비유적인 표현인 줄 알았습니다. 실제 물리 현상일 거라고는 생각도 못 했습니다. 그런데 공부를 하면 할수록 이게 엄연한 측정 가능한 현실이라는 걸 알게 됐습니다.아인슈타인의 특수 상대성이론(Special Theory of Relativity)에 따르면, 빠르게 움직이는 물체일수록 그 안에서 흐르는 시간이 더 느..