엔트로피 – 무질서 속에서 질서를 보다
엔트로피는 물리학, 화학, 정보이론을 관통하는 핵심 개념으로, 시스템의 무질서도 또는 확률적 상태 수를 설명합니다. 이 글에서는 열역학, 분자 운동, 정보, 우주 진화 측면에서 엔트로피의 의미를 종합적으로 설명합니다. 질서는 줄고, 무질서는 늘어난다? 우주의 운명과 엔트로피우리는 일상에서 정리된 상태를 선호합니다. 책상이 깔끔할수록 기분이 좋고, 데이터가 정리되어 있어야 분석이 쉬우며, 규칙적인 패턴은 아름답게 느껴집니다. 그런데 자연은, 놀랍게도 이러한 **질서 있는 상태에서 무질서한 상태로 가려는 경향**을 갖습니다. 이 흐름을 설명해주는 과학적 개념이 바로 **엔트로피(Entropy)**입니다. 엔트로피는 단순히 “무질서함”을 의미하는 것이 아닙니다. 그것은 더 깊은 수학적, 물리학적, 정보론적 개..
2025. 4. 13.
시간의 화살 – 왜 우리는 과거에서 미래로만 가는가?
‘시간의 화살’은 시간이 한 방향으로 흐른다는 직관을 설명하는 개념입니다. 이 글에서는 열역학적 엔트로피 증가, 인과성, 빅뱅 이후의 우주 진화 등 과학적 배경과 함께 시간의 비가역성에 대해 철학적, 물리학적으로 분석합니다. 시간은 왜 되돌아가지 않는가? 세상은 왜 항상 ‘앞으로’만 흐르는가?아침이 오고, 해가 지며, 우리는 나이를 먹고, 물건은 부서지고, 죽은 생명은 돌아오지 않습니다. 이것이 바로 **시간의 화살(Arrow of Time)**입니다. 우리는 언제나 과거에서 미래로 향하고 있으며, 누구도 그 흐름을 거스를 수 없습니다. 그런데, 물리학의 근본 법칙은 대부분 **시간에 대해 대칭적**입니다. 뉴턴의 운동법칙, 맥스웰의 방정식, 심지어 슈뢰딩거 방정식조차도 **시간을 되돌려도 성립**합니다..
2025. 4. 13.
양자 중력 – 중력과 양자의 통합 시도, 두 이론의 대화는 가능한가?
양자 중력은 중력과 양자역학을 통합하려는 이론적 시도로, 현대 이론물리학의 최대 난제 중 하나입니다. 이 글에서는 양자 중력의 필요성, 루프 양자 중력과 초끈 이론의 접근 방식, 그리고 과학적 통합의 철학적 의미까지 정리해 설명합니다. 우주의 가장 작은 것과 가장 큰 것, 두 법칙은 어떻게 하나가 될까?양자역학은 원자보다 작은 세계를, 일반 상대성이론은 별과 은하, 블랙홀과 같은 거대한 구조를 설명합니다. 두 이론 모두 수많은 실험을 통해 입증되어 왔지만, 결정적인 문제가 있습니다. 바로 **이 두 이론이 수학적으로 서로 양립할 수 없다는 것**입니다. 예를 들어, 블랙홀 중심의 특이점이나 우주의 시작인 빅뱅처럼 **극도로 작고 밀도가 높은 상황**에서는 중력과 양자 효과가 동시에 작용해야 하지만, 현재..
2025. 4. 13.
양자 중력 – 중력과 양자의 통합 시도, 두 이론의 대화는 가능한가?
양자 중력은 중력과 양자역학을 통합하려는 이론적 시도로, 현대 이론물리학의 최대 난제 중 하나입니다. 이 글에서는 양자 중력의 필요성, 루프 양자 중력과 초끈 이론의 접근 방식, 그리고 과학적 통합의 철학적 의미까지 정리해 설명합니다. 우주의 가장 작은 것과 가장 큰 것, 두 법칙은 어떻게 하나가 될까?양자역학은 원자보다 작은 세계를, 일반 상대성이론은 별과 은하, 블랙홀과 같은 거대한 구조를 설명합니다. 두 이론 모두 수많은 실험을 통해 입증되어 왔지만, 결정적인 문제가 있습니다. 바로 **이 두 이론이 수학적으로 서로 양립할 수 없다는 것**입니다. 예를 들어, 블랙홀 중심의 특이점이나 우주의 시작인 빅뱅처럼 **극도로 작고 밀도가 높은 상황**에서는 중력과 양자 효과가 동시에 작용해야 하지만, 현재..
2025. 4. 13.
