소개
책 정보
원서: Order Out of Chaos 저자: Ilya Prigogine, Isabelle Stengers, Alvin Toffler(Forewrod, 머리말) 발행일: 1984-03-01
한국어 번역본: 혼돈으로 부터의 질서(인간과 자연의 새로운 대화) 번역: 신국조 발행일: 2011년
이 책을 읽은 이유
2023년 8월 쯤 Arin 교수님께서 과학에 대한 북클럽을 진행한다고 홍보하셨습니다. 한창 과학에 관심있던 저는 흥미에 차서 참여했습니다. 책이 참 어렵습니다. 뭣도 모르고 참여했다가 머리 골머리 썩었습니다. 하지만 Arin 교수님 외 다른 참여자분들의 도움으로 즐겁게 읽어나가고 있습니다.
내용 (작성 중)
전통 물리학의 한계
- 평형 상태에만 집중함. (문제점)
- 비평형 시스템에는 적용 불가함.
- 예측 불가능한 새로운 성질과 구조의 생성
- 시간의 비가역성
- 소산의 역할
Dissipation and Irreversibility(소산과 비가역성)
소산은 에너지나 질서가 시간이 지남에 따라 흩어지고 더욱 무질서해지고 혼란스러워지는 과정을 말합니다. 이는 연기가 흩어지는 것과 같습니다. 또 다른 예로는 뜨거운 커피잔이 시간이 지나면 차가워지는 현상입니다. 현상의 이유는 커피잔의 열이 주변으로 흩어지기(소산하여) 때문이죠.
소산의 과정은 비가역적 입니다. 되돌리기 어렵다는 의미입니다. 따뜻한 커피잔에서 흩어져버린 열을 다시 회수해서 커피잔을 따뜻하게 만드는 것은 어려운 일(어쩌면 불가능) 입니다.
Arrow of Time(시간의 화살)
열역학 제2법칙에 따르면 닫힌계(Closed System)에서 엔트로피는 시간이 지남에 따라 증가하는 경향이 있습니다. 시스템이 에너지를 소산하고 무질서해지면 엔트로피가 상승합니다. 이에 따라 과거와 미래의 구분이 명확해집니다. 이는 시간의 화살 개념으로 이어집니다.
화살은 한 방향으로 날아갑니다. 마찬가지로 시간은 과거에서 미래로 나아갑니다. 시간의 화살은 시간에 방향성이 있음을 의미합니다.
시간의 화살 예시
- 터뜨린 풍선을 부푼 풍선으로 되돌릴 수 없습니다.
- 오븐에 구어진 케이크를 반죽 상태로 되돌릴 수 없습니다.
- 깨진 달걀을 원형태로 되돌릴 수 없습니다.
시간의 비가역성
비가역성은 되돌릴 수 없는 성질을 말합니다. 따뜻한 커피잔을 상상해보세요. 시간이 지남에 따라 커피잔은 차갑게 식습니다. 그 이유는 커피잔에 있던 열이 공기 중으로 흩어지기 때문입니다. 흩어진 열을 다시 모아 커피잔이 따뜻했던 상태로 되돌리기는 어렵습니다. 왜 어려울까요?
소산은 에너지나 질서가 무질서하고 무작위한 상태로 나아가는 것을 의미합니다. 커피잔의 열이 흩어짐은 소산 과정입니다. 즉, 열이 무질서하고 무직위적으로 흩어진다는 의미입니다. 그렇기 때문에 다시 되돌리기 어렵습니다.
이는 열역학 제2법칙 “엔트로피는 시간이 지남에 따라 증가한다.”와 연결됩니다. 여기서 엔트로피를 “무질서한 정도”로 이해하시면 됩니다. 이 를 통해 과거와 미래를 구분지을 수 있습니다. 따뜻한 커피잔은 과거이고 차가운 커피잔은 현재입니다. 시간은 과거로부터 미래를 향해 나아갑니다. 이러한 시간의 특징을 “시간의 화살(Arrow of time)”이라고 부릅니다.
앞의 설명을 통해 시간은 되돌리기 어렵다는 것을 이해할 수 있습니다. 저는 이를 “매 순간이 고유하며 새로이 생성된다.”라고도 할 수 있지 않을까 싶습니다. 만약 그렇다면 내가 과거에 내린 판단과 결정을 현재에 그대로 적용하면 어떨까요? 현재의 상황이 과거와 비슷해 보일 수 있지만 엄연히 다릅니다. 그렇기 때문에 현재의 맥락을 세심히 들여다보고 새로운 판단과 결정을 내려야할 것 입니다. 그렇기 때문에 언제나 항상 타당한 주장은 없을 것 입니다.