김상욱의 물리공부

    https://news.v.daum.net/v/20170308211912815

    엔트로피를 확률로 논하는 것은 사실이지 불쌍하기 짝이 없는 것이다. 한마디로 용을 쓴다고 할 수 있다. 아득바득 용을 쓰며 죽을힘을 다하고 있으니 안쓰러운 풍경이다. 눈물 없이 볼 수 없는 신파극이다. 이렇게밖에 못하나? 오컴의 면도날을 떠올리자. 과학은 단순명쾌해야 한다. 확률이라니 이건 너무 찌질하잖아?

    시간은 존재하지 않으며 따라서 흐르지 않고 그러므로 뒤로 가지 않는다. 시간은 사건의 연결이며 연결은 둘을 붙여놓고 그중 하나를 지운다는 의미다. 시간이 과거로 흐르지 않는 이유는 현재와 연결되면서 동시에 과거가 지워졌기 때문이다. 어원으로 보면 시간time은 토막이라는 뜻이다. 하루를 24토막으로 자른다.

    사건은 연결되며 새로운 토막을 채택하고 사용한 토막은 버린다. 시간 속에 과거를 버린다는 뜻이 숨어 있다는 말이다. 더 쉽게 가보자. 사건은 닫힌계 안에서 일어난다. 닫혀 있다. 어디가 닫혔느냐고? 푸리에 변환을 적용하여 노이즈를 제거하고 파동의 성분을 낱낱이 분해하고 보면 각각의 성분은 닫혀 있는 것이다. 

    실제로 파동은 섞여 있지만 성분을 분리해내면 닫혀 있다. 무슨 말인가 하면 한 반에 30명의 학생이 있는데 교탁에 놓인 시험지는 섞여 있지만 답안지를 찾아보면 닫혀 있다는 말이다. 30장의 시험지가 포개져 있다고 해서 다른 학생의 성적이 당신의 성적으로 침투하지는 않는다. 물론 반평균으로 논하자면 침투한다. 

    다른 학생의 공부 덕에 반평균이 올라가서 놀기만 하고 칭찬을 듣는 수도 있는 거다. 그러나 내 성적은 그대로다. 각자의 성적은 각자의 실력에 갇혀 있다. 사건 속에 갇혀 있는 것이다. 시간은 독립적인 존재가 아니며 공간에서 일어나는 물질의 변화를 해석하는 한 가지 기술이다. 물질은 대칭을 조직해 방향을 튼다.

    공간에 동서남북 상하좌우가 있는 것은 물질이 방향을 틀 때 언제나 대칭을 만들기 때문이다. 왜 대칭을 만드는가 하면 사건에 갇혀 있기 때문이다. 물질이 방향을 틀 때 대칭을 쓰는 것을 공간이라고 하고 방향의 변화를 시간이라고 한다. 우주공간을 진행하는 돌멩이가 방향을 트는 방법은? 없다. 그런데 틀었다면? 

    깨진 것이다. 돌은 깨지는 방법으로만 방향을 틀 수 있다. 이게 엔트로피다. 엔트로피 증가란 돌이 깨졌다는 의미다. 루빅스큐브는 공간의 사물인데 시간의 사정을 논하면서 공간의 사물을 보고 해석한다는 게 웃기지 않나? 사실은 그게 공간의 사정이다. 그냥 시간이라는 단어를 쓰는 것은 인간의 편의에 불과한 것이다.

    우주 안에 별도로 시간이라는 게 없다. 결론적으로 시간의 흐름이라는 것은 에너지가 확산방향으로만 작동한다는 거다. 왜냐하면 방향을 튼다는 말은 원래의 방향 그리고 새로운 방향으로 방향이 두 개가 되었다는 의미이기 때문이다. 하나인데 둘이 되었다면 에너지 보존에 위배된다. 하나를 지워야 하므로 지워진 거다.  

    1) 변화는 사건에 갇혀 있다.
    2) 공간은 사건 안에서 에너지가 방향을 튼다.
    3) 시간은 에너지가 방향을 틀었을 때 원래 방향을 지운다.
    4) 시간이 과거로 가지 않는 이유는 두 사건을 연결하여 하나의 사건으로 통합하고 하나를 지웠기 때문이다.
    5) 엔트로피 증가는 쪼개지는 방법으로 방향을 틀면서 방향의 총량이 많아졌다는 것이다.

    시간이 과거로 흐르지 않는 이유는 물질이 방향을 틀면서 과거가 지워졌기 때문이다. 홍길동이 홍길수로 개명을 했다면 홍길동이라는 이름이 지워지는 것이다. 왜냐하면 개명을 했기 때문이다. 개명한다는 것은 지운다는 말과 같다. 이름을 고친다는 것은 쓰던 이름을 지운다는 말과 같다. 시간의 흐름도 개명과 같다.

    확률로 엔트로피를 논하는 것은 곱셈을 하면 되는데 낱낱이 덧셈을 하는 것과 같은 미련한 짓이다. 과학가는 언제라도 지름길을 선택해야 한다. 우리는 오컴의 면도날을 써먹어야 한다. 사건으로 보면 간단하다. 사건 개념을 도입하지 않으므로 괜히 어렵고 산만한 것이다. 사건으로 보면 물질도, 공간도, 시간도 없다. 

    에너지가 확산방향에서 수렴방향으로 틀 때의 대칭이 있을 뿐이다. 물질이 없고 공간이 없고 시간도 없으므로 그것을 설명할 필요도 없다. 계의 균일과 불균일만 설명하면 된다. 사건 안에 다 있다. 사건은 닫힌계에서 일어나고 닫혔으므로 대칭을 쪼갠다. 우주 공간에 홀로 떠 있는데 방향을 틀려면 자신을 잘라야 한다.

    구조론으로 보면 질, 입자, 힘, 운동, 량으로 가면서 5회에 걸쳐 둘로 자른다. 1/2씩 사건의 범위가 압축된다. 엔트로피 증가란 잘려서 토막의 숫자가 증가한 것이다. 방향이 많아졌다. 사건의 규모가 1/2씩 감소하므로 효율 또한 감소한다. 우주인이 처음 자신의 몸을 잘라서 한 토막을 던지면? 상체와 하체를 대칭시킨다.

    그중에 하체를 톱으로 잘라서 허공에 던지면 10미터쯤 움직일 수 있다. 다음에는 왼팔과 오른팔 중에서 하나를 잘라서 던져야 하는데 그래봤자 5미터도 못 움직인다. 한 번 자를 때마다 반토막이 나서 매번 자를 수 있는 범위가 절반씩 줄어들므로 한번 잘랐을 때의 에너지 효율이 절반씩 감소하는 게 엔트로피 증가다.