| [ Christian ] in KIDS 글 쓴 이(By): HAYANNIE ( 하 야 니) 날 짜 (Date): 1996년01월17일(수) 02시36분44초 KST 제 목(Title): 유로님께: 엔트로피 개념 사용 우선 문제점 지적해 주신 점 감사드립니다. 열역학 법칙들은 그 기본 정의로부터 당연히 평형 상태에 있는 시스템에만 적용되는 것으로 되어 있죠. 그러나 정말 그럴까요? 그렇다면 과연 우리가 이 흔한 법칙을 적용할 수 있는 대상이 얼마나 될까요? (물론 경험적인 것으로만 법칙의 적용 여부를 따지려는 것은 아닙니다.) 열역학 제 2법칙이 열량 변화와 온도및 엔트로피 변화 사이의 관계로서 일반화되어--대부분은 근사적으로--어떤 고립된 시스템에서라도 엔트로피가 증가하지 않을 수 없거나 일정해야만 하는 것으로 배웠는데, 무엇인가 잘못 알고 있다면 즉시 알려주시구여. (저도 배운지 오래되었어여 너무.) 그러나 실제로 엔트로피 변화가 없는 경우는 일어나지 않죠. 가역 과정, 즉 완전한 이상적인 과정의 한 경우에만 해당하니까여. 한편, 비준정적 과정(non quasi-static process), 즉 평형과 멀리 떨어진 것으로 볼 수 있는 일련의 과정들에 대해서는 어떨까여? 이 경우에 문제는 과정 전체를 통해 열역학 법칙을 적용할 수 있느냐 없느냐인데, quasi-static인 경우는 물론 적용이 다 되어질 것이고 (구지 필요하지도 않은데 그렇게 할 필요는 없지만여) 가령, 자유 팽창과 같은 비준정적 과정에는 우리가 initial state와 final state에만 적용 시키는 것으로 변수들 사이의 관계를 파악하는 것으로 충분한 것이죠. 즉 준정적 과정이냐 아니냐가 적용상의 문제에 있어서 논란이 되지는 않습니다. 사실, 열역학의 법칙들은 모든 state (infinitesimal) transformation에 적용될 수 있답니다. 열린 계와 닫힌(고립된) 계에 대한 이야기는 그게 그거라고 말씀하셨지만 열린 계는 엔트로피가 증가할 수 있지 않을까여? 가령 우리 우주만이 전부가 아니라면, 그리고 다른 우주와 상호작용을 한다면, 즉 우리 우주가 고립되어 있지 않다면, 저의 생각은 문제가 있는 것이네여. 그러나 물리적으로 다른 우주의 존재 여부는 큰 의미가 없는 것으로 밝혀졌습니다--실제 존재하느냐 아니냐를 떠나서여. Many world interpretation이란 것이 있긴 하지만여. 한 가지 더 제 생각에 문제가 있다면 (물론 저의 생각이 아니라 과거에 Boltzmann이란 사람이 생각했던 거에여.) 우리가 우주의 초기상태가 정말 (최소한 지금보다) 낮은 entropy를 가졌었는 지를 알아야한다는 점이죠... 혹은 평형에 가까웠는 지를... 왜냐하면 열역학 법칙은 초기 상태와 마지막 상태 자체 사이의 변수 변화를 보는 것이기 때문입니다(경로 무관). 우주의 열사(heat death)론은 때론 사장되었다가 다시 부활되었다가 하면서 논란의 대상이 되어왔습니다. 하지만 거꾸로, 우주가 분명 시간적으로 유한한 과거로부터 시작되어왔다고 하는 더 유력한 증거들을 통해 열역학 제 2 법칙으로 열사를 설명하는 것의 타당성을 지지해 볼 수는 있겠죠. 물론 A이면 B가 항상 B이면 A라는 것을 말하지는 않지만여. 볼츠만 자신도 열사론을 주장하고서는 과거로부터 있었던, 우주는 무한하고 영원할 것이라는 생각, 또 그 자신이 초자연적 존재를 부인하고 있었으므로 그러한 모순을 피해보려고 이리 저리 갖은 노력을 하였습니다. 현재에도 이와 같은 노력들이 많이 있지만, 그것이 객관적이지 못하고 자신의 생각에 끼워 맞추려는 데에, 혹은 다른 엉뚱한 목적에 있지 않는가는 모두가 조심해야 할 문제입니다. 저 개인 역시 신앙과 과학적 내용들을 끼워 맞추는 어거지가 되지 않도록 늘 노력할 따름입니다. "태초에 하나님이 천지를 창조하시니라" (창 1:1) |