물리학 4

순서의 인과가 시간의 흐름을 만든다? - 시간의 화살표와 엔트로피 이야기

“시간은 왜 한 방향으로만 흐를까?”우리는 시계를 거꾸로 돌릴 수는 있어도, 삶의 시간은 거슬러 오를 수 없습니다. 깨진 유리는 다시 붙지 않고, 식은 국은 저절로 데워지지 않으며, 우리는 늘 ‘과거 → 현재 → 미래’라는 시간의 흐름 속에 살아갑니다. 그런데 이 흐름은 왜, 어떻게 생겨난 걸까요?시간의 방향성, ‘시간의 화살(arrow of time)’물리학에서는 시간의 방향성을 ‘시간의 화살’이라고 부릅니다. 뉴턴의 고전역학이나 슈뢰딩거의 양자역학 방정식은 사실 시간의 흐름을 앞뒤로 바꾸어도 성립합니다. 즉, 이론적으로는 과거에서 미래로 흐르든, 미래에서 과거로 흐르든 물리 법칙은 상관하지 않는다는 뜻입니다. 그런데 왜 우리는 오직 한 방향, 즉 미래를 향한 흐름만을 경험할까요?해답은 ‘엔트로피’에 ..

우주의 원자 개수는 무한할까?

우주는 광활하며, 인간이 상상할 수 없을 정도로 많은 별과 행성이 존재한다. 그렇다면, 우주에 존재하는 원자의 개수는 무한할까? 아니면 유한한 숫자로 계산될 수 있을까? 이 질문은 우주의 크기, 물리학적 법칙, 그리고 수학적 개념을 포함한 심오한 주제다. 이번 글에서는 우주의 원자 개수를 무한하다고 할 수 있는지, 그리고 이에 대한 과학적 접근 방식에 대해 깊이 탐구해보자.1. 원자란 무엇이며, 우주에 얼마나 많을까? 원자는 물질을 구성하는 가장 기본적인 단위 중 하나로, 원자핵과 전자로 이루어져 있다. 현재까지 알려진 우주의 모든 물질은 원자로 구성되어 있으며, 우주가 팽창하고 있음에도 불구하고 원자의 개수는 특정한 범위 안에서 예측할 수 있다.과학자들은 현재 관측 가능한 우주에 존재하는 원자의 개수를..

원자핵과 전자의 텅 빈 공간, 그리고 불교의 '공(空)' 사상

약 2600여년전 고타마싯타르타 라는 한 사내가 인간의 육체적 한계를 시험하며 고행을 하여 얻어낸 가르침이. 현대 20세기 양자역학이라는 학문으로 그 깊이를 더하게 되었습니다. 부처의 가르침에 대해서 자세히 알지는 못하지만 단편적으로 아는 그의 가르침이 놀랍게도 양자역학이라는 인간이 이해하기도 어려운 학문과 비슷한 점이 많다는건 참으로 흥미로운 일입니다. 종교적 신념을 떠나 한 인간의 사유와 가르침을 생각해 보는 시간이 되었으면 합니다. 우리가 보고, 만지고, 느끼는 모든 물질은 원자로 이루어져 있습니다. 원자는 중심에 원자핵이 있고, 그 주위를 전자가 돌고 있는 구조를 가지고 있습니다. 그런데 놀랍게도, 원자 속에서 실질적인 물질이 차지하는 부피는 극히 미미합니다. 원자핵과 전자 사이에는 엄청난 빈 공..

우리는 왜 불확정적인 걸 불안해할까? - feat. 양자역학 불확정성 원리

인간은 불확정적인 것에 대해 불안해한다고 합니다. 사실 개인적으로 불확정적이기 때문에 더 재미있는 것 아닌가? 라는 다소 치기어린 생각을 하기도 합니다. 한편으론 사람들이 불확정적인 것에 불안해하는 것이 혹시 우리 안에 내재된 어떤 양자역학적 특성과 관계가 있지 않을까? 라는 호기심이 들었습니다. 억지로 끼워맞춰지긴 했지만 나름 생각해볼만한 주제 인 것 같습니다. 함께 생각해 보아요.우리는 일상을 살아가면서 예측 가능한 것을 선호합니다. 내일 날씨가 어떨지, 주식 시장이 오를지 내릴지, 심지어 우리가 내리는 선택이 어떤 결과를 초래할지 알고 싶어 합니다. 하지만 현대 물리학, 특히 양자역학에서는 세계가 본질적으로 불확정적이라고 말합니다. 바로 하이젠베르크의 불확정성 원리(Heisenberg's Uncer..