Writings

시간의 화살(Arrow of Time)은 물리학이 품고 있는 가장 불편한 비밀 중 하나다. 뉴턴 역학, 맥스웰 방정식, 슈뢰딩거 방정식 — 물리학의 근간을 이루는 거의 모든 기초 법칙은 시간 변수 t를 -t로 치환해도 형태가 변하지 않는다. 미시적 수준에서 물리 법칙은 과거와 미래를 구분하지 못한다. 그런데 우리가 살아가는 거시 세계에서는 깨진 달걀이 다시 붙지 않고, 열은 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로만 흐르며, 늙어가는 사람은 결코 젊어지지 않는다. 이 미시적 가역성과 거시적 비가역성 사이의 괴리가 바로 "시간의 화살"이라는 문제의 출발점이다.이 용어를 처음 꺼낸 사람은 1927년 에든버러 대학교 기포드 강연에 선 아서 에딩턴이다. 에딩턴은 열역학 제2법칙에 주목했다. 고립계의 엔트로피는 결코 감소하지..

빅뱅(Big Bang) 이론은 단순히 "우주가 폭발해서 시작되었다"는 직관적 이미지로 환원할 수 없는, 현대 물리학이 도달한 가장 정교한 지적 성취 중 하나다. 그 핵심을 관통하는 사유의 줄기를 따라가 보자.시공간 자체의 탄생이라는 전복적 발상빅뱅에서 가장 흔한 오해는 "어딘가에서 무언가가 터졌다"는 이미지다. 그러나 빅뱅은 공간 내부에서 일어난 폭발이 아니라, 시공간 자체의 기하학적 구조가 모든 방향으로 늘어나는 계량적 공간 팽창(Metric expansion of space)이다. 즉, 우주의 "중심"이란 존재하지 않으며, 모든 지점이 동시에 탄생의 현장이었다.이 발상의 이론적 토대는 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 제공했지만, 정작 아인슈타인 자신은 이 결론을 받아들이지 못했다. 그는 우주가 정적이..

시공간(spacetime)이라는 개념은 인류가 우주를 이해하는 방식 자체를 뒤흔든 혁명적 전환의 산물이다. 오래도록 시간과 공간은 완전히 별개의 범주였다. 아리스토텔레스에게 공간이란 물체가 점유하는 '장소'의 집합이었고, 시간은 그저 운동의 전후를 측정하는 도구에 불과했다. 뉴턴은 여기서 한 걸음 더 나아가 절대 공간과 절대 시간이라는 거대한 그릇을 상정했다 — 그 안에 무엇이 있든 없든 언제나 동일하고 부동하며, 우주 어디서든 시계는 같은 속도로 째깍거린다는 것이다.이 견고해 보이던 체계에 균열을 낸 것은 다름 아닌 빛이었다. 맥스웰 방정식이 예측한 광속의 불변성은 갈릴레이 변환과 정면으로 충돌했고, 아인슈타인은 1905년 특수 상대성 이론으로 시간과 공간의 절대성을 폐기해버렸다. 핵심은 놀라울 정도로..