우주의 냉각 (팽창, 엔트로피, 열적 죽음)솔직히 저는 오랫동안 "우주는 뜨겁다"는 막연한 인상을 갖고 있었습니다. 별이 핵융합으로 타오르고, 빅뱅이라는 폭발로 시작됐다고 하니 당연히 뜨거운 공간일 거라 생각했습니다. 그런데 실제 우주의 평균 온도는 현재 약 2.7K(-270.45℃)에 불과합니다. 이 수치를 처음 봤을 때 머릿속이 잠깐 멈췄습니다. 별이 저렇게 많은데 왜 우주는 거의 절대영도에 가까운 걸까, 하고요.우주는 팽창하면서 왜 차가워지는가빅뱅 직후 우주의 온도는 약 10의 32 제곱 켈빈(K) 수준으로 추정됩니다. 켈빈(K)이란 절대온도 단위로, 0K는 물질이 더 이상 에너지를 잃을 수 없는 이론적 최저 온도인 절대영도(-273.15℃)를 의미합니다. 그 상태에서 우주는 팽창을 시작했고, 지금..

시간의 화살 (엔트로피, 열역학 제2법칙, 시간 비대칭성)솔직히 저는 오랫동안 "시간이 왜 한 방향으로만 흐르는가"라는 질문을 그냥 당연한 것으로 넘겼습니다. 숨을 쉬는 것처럼 너무 자연스러워서 의심할 이유가 없었던 거죠. 그런데 멀티버스 이야기를 파다가 시간의 본질에 관한 내용을 마주쳤고, 생각보다 훨씬 깊은 물음이라는 걸 뒤늦게 깨달았습니다. 과거로 돌아갈 수 없다는 건 직관적으로 알지만, 왜 그런지를 설명하려면 이야기가 꽤 복잡해집니다.엔트로피가 쌓이면서 시간이 흐른다과학에서 시간이 한 방향으로만 흐르는 현상을 '시간의 화살(Arrow of Time)'이라고 부릅니다. 여기서 시간의 화살이란, 과거에서 미래로 향하는 시간의 방향성이 물리적으로 비대칭하다는 개념입니다. 그냥 철학적 표현이 아니라, 실..

열적 죽음 (엔트로피, 호킹복사, 우주팽창)우주의 마지막 순간을 상상할 때, 대부분 거대한 폭발이나 충돌을 떠올립니다. 저도 한동안 그렇게 생각했습니다. 그런데 실제로 현재 가장 유력하게 논의되는 시나리오는 완전히 반대였습니다. 소리도, 빛도, 움직임도 없는 상태. 그것이 열적 죽음(Heat Death)이라 불리는 우주의 마지막 모습입니다.엔트로피가 결국 우주를 멈춘다일반적으로 우주의 종말은 무언가 극적인 사건으로 끝날 거라고 알려져 있지만, 저는 열적 죽음 이론을 처음 접하고 나서 그 생각이 완전히 바뀌었습니다. 열적 죽음의 핵심 근거는 열역학 제2법칙입니다. 여기서 열역학 제2법칙이란, 고립된 계 안에서 엔트로피는 시간이 지날수록 항상 증가한다는 법칙입니다.엔트로피(Entropy)란 쉽게 말해 '무질..

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..