우주에 사망을 선포하는 열역학법칙
김명현
”엎질러진 물을 주워담을 수 없다”는 속담이 있다. 이것은 평범한 사람들이 경험적으로 알고 있는 열역학 제 2법칙이다. 이 우주는 마치 활시위를 떠난 화살과도 같으며, 태엽이 감겨있는 시계와도 같다. 언젠가는 화살의 움직임이 멈추고 시계바늘이 멈추는 것처럼, 이 우주도 언젠가는 정지하게 되리라는 것이 제 2법칙이 예견하고 있는 바다.
열역학 제2법칙을 경험할 수 있는 예는 얼마든지 많이 있다. 예를 들면, 어린아이들이 제멋대로 놀 때면 언제나 주변이 어질러진다. 아이들이 뛰고 노는데 장난감들이 저절로 정돈되고 방바닥의 종이들이 저절로 정돈되는 일은 결코 일어나지 않는다. 왜냐하면 질서는 시간이 지나면서 저절로 무질서해지는 것이 이 우주에 정해진 법칙이기 때문이다. 새로 산 물건들이 얼마 지나지 않아 이곳 저곳 흠집이 나고 부서지기 시작하며, 새집과 자동차도 시간이 지날수록 점점 낡아지고 부서져간다는 것도 같은 법칙을 겪기 때문이다. 이렇게 우리의 일상 가운데서 평범하게 겪는 현상들을 학문적으로 정리한 것이 열역학 법칙이며, 제2법칙은 엔트로피(entropy)라는 용어로 곧 잘 표현되곤 한다.
새 자동차가 낡아져 가는 이유
자연과학이란 하나님께로부터 이성을 부여받은 인간이 그분이 지으신 물리적인 우주를 이해하고 다스리는 영역이다. 여기서 ”이해하고 다스림”을 이루기 위한 체계적인 시도를 과학적 방법이라 할 수 있다. 이러한 과학적 방법을 잘 익히고 훈련받은 사람들이 과학자라고 불린다. 과학적 방법에 대해 잘 이해하고 훈련받게 되면 누구나 과학자로서의 활동을 할 수 있다. 과학자들은 자신의 정리된 생각들을 크게 두 가지 형태로 구분하여 표현한다. 하나는 그 표현이 ”.....일 것이다”로 끝나는 형태이며, 다른 하나는 ”......이다”로 끝나는 형태이다. 이러한 두 가지 표현의 가치는 마치 올림픽에서의 금메달과 은메달의 차이와 비교할 수 있다. 예를 들어 금메달은 하나도 못 따고 은메달을 수십개 딴 A국가가 겨우 금메달만 하나 딴 B국가보다 오히려 순위가 낮은 것과 같다.
마찬가지로 아무리 ”.....일 것이다”(은메달)가 그럴 듯하고 장황해도 기존의 ”.....이다”금메달)에 어긋나면 가차없이 폐기될 수밖에 없는 것이 과학계의 질서이다. ”.....이다”라고 단정하여 표현할 수 있는 것은 사실이나 법칙들이다. ”.....일 것이다”라고 하는 것들은 확인(증명 또는 재현)되어지지 않은 이론이나 가설(제안)들이다. 그러므로 과학계에서 법칙에 대한 신뢰는 그 어떤 이론보다도 우선이다. 그렇다면 과학의 기본 법칙들은 우리에게 어떠한 믿음을 갖게 하는가?
인간이 우주에서 발견한 무수히 많은 법칙 가운데서도 열역학 법칙은 가장 근본적이고 강력한 법칙이다. 왜냐하면 이 법칙은 경험적으로 발견한 법칙이며, 무수한 실험에 증명을 중요시하는 과학계에서 가장 믿을 수 있는 법칙이기 때문이다. 또한 이 열과 힘의 관계를 연구한 열역학이라는 학문분야에서 먼저 발견되었기 때문에 '열역학' 법칙이라 불릴 뿐이다. 사실 이 법칙은 열과 힘을 다루는 분야만이 아니라, 우주에서 일어나는 많은 현상들을 일관성 있게 적용하여 설명할 수 있는 법칙이다.
조금 과장된 표현일지 모르지만, '열역학 법칙을 모르는 지식인과는 인생을 논하지 말라'고 말할 수 있는 정도로 이 법칙은 우주의 근본적인 원리를 다루는 법칙이다. 비교적 널리 알려진 것은 열역학 제 1법칙과 제 2법칙이며, 여기에서 더 나아가 발견된 것이 제 3법칙이고, 더욱 기초적으로 열역학 제 0법칙으로 불리는 것도 있다.
정보도 전달될수록 변질된다.
제 1법칙은 한마디로 표현하면 보존(conservation)의 법칙이다. 여기서 말하는 보존이란 양(量)의 보존을 뜻한다. 열역학에서는 에너지를 다루기 때문에, 이를 에너지 보존의 법칙이라고 한다. 우리는 전기를 이용하여 열을 발생시켜 방을 따뜻하게 하기도 하고, 펌프를 이용하여 에어컨을 돌려 방을 시원하게 하기도 한다. 이때 전기 에너지가 열에너지 또는 운동에너지로 형태가 바뀌기는 하지만, 에너지의 총량은 변하지 않는다는 사실을 확인한 것이다. 이것을 넓게 확대시켜 ”우주의 총 에너지 양은 일정하다” 라든지, ”우주의 에너지는 형태만 변할 뿐 더 이상 생성되거나 소멸되지 않는다”라는 식으로 표현한다.
제 2법칙을 한마디로 표현한다면 변질(deterioration)의 법칙이다. 이것은 우주의 질(質)적인 저하를 표현한 법칙이다. 이 법칙이야말로 우리에게 너무나 중요한 세계관을 갖게 한다. 이 변질의 궁극적 결과는 한마디로 사망(death)이다. 제 2법칙은 다양한 학문 분야에서 다양하게 표현된다. 고전열역학 즉 이 법칙을 발견한 열역학 분야에서는 에너지를 다루므로, 그 전형적인 표현은 ”에너지의 질적 쇠퇴” 라고 할 수 있다. ”쓸모 있는 에너지가 소모되고 쓸모 없는 에너지가 늘어난다”는 것이다. 즉 제1법칙에 의해 에너지의 양은 변함이 없지만, 에너지의 질은 저하된다는 것이다. 쉬운 예를 들면, 한 번 물레방아를 돌린 물은 쓸모가 없으며, 다시 사용하기 위해 높은 곳으로 퍼 올릴 때 소모되는 에너지가 물레방아를 돌려 얻는 에너지 보다 더 크다는 사실을 확인했기 때문에 결과적으로 쓸모 있는 에너지는 자꾸 소모되기만 한다는 것이다.
우주의 에너지는 일정한데 시간이 지날수록 사용할 수 있는 에너지가 줄어든다는 사실은 우리에게 너무도 중요한 결과를 알려준다. 결국 쓸모 있는 에너지가 다 소모되고 나면 우주는 궁극적으로 에너지의 흐름이 없어지는 상태가 되므로, 어떠한 움직임도 없는 죽은 상태가 된다는 것이다. 이것을 이른바 열사(heat death) 상태라고 한다. 우주는 이 죽음을 향해가고 있다.
제 2법칙은 우리의 미래뿐만 아니라, 과거를 볼 수 있게 해준다. 제2법칙을 통해 우주의 과거에는 분명한 시점이 있다는 것을 볼 수 있다. 왜냐하면 우주가 영원 전부터 작동된 시계라면 이미 태엽이 다 풀려서 정지해 있어야만 하는 데, 현지 우리가 살고 있는 우주에는 아직도 쓸모 있는 에너지가 많이 남아 있게 때문에, 우주는 분명히 그리 오래지 않는 과거에 시작된 것이라는 믿음을 가질 수 있다. 제 2법칙은 통계적 연구에 의해 ”우주의 엔트로피(entropy)는 점점 증가한다”라는 말로 자주 표현되기도 한다. 엔트로피는 무질서의 정도를 나타내는 것으로 '엔트로피의 증가'는 곧 무질서의 증가를 의미한다고 이해할 수 있다. 바로 이 엔트로피 증가의 법칙은 우리에게 성경적 세계관이 옳다는 확신을 갖게 한다.
현재의 우주는 시간이 흐를수록 무질서가 증가하여 언젠가는 완전한 무질서(죽음)상태가 올 것이며, 과거를 돌이켜보면 완전한 질서의 상태가 있었다는 것이다. 처음 창조된 세계는 ”하나님의 보시기에 심히 좋았더라”고 기록되었던 것처럼, 완전한 질서가 있었던 상태임을 성경이 우리에게 알려줄 뿐 아니라, 우리가 경험적으로 확인한 우주의 근본적인 법칙인 열역학 제 1, 2법칙이 이를 분명히 뒷받침하고 있다.
제2법칙은 또한 정보를 연구하는 사람들에 의해 ”정보는 전달될수록 변질된다”는 말로도 표현된다. 아마도 귓속말 이어가기 놀이를 경험한 사람들은 쉽게 이해할 수 있는 현상이다. 어떤 메시지가 전달될 때 다른 뜻으로 바뀌어 전달되는 현상이다. 이렇게 열역학 법칙은 우리가 일상적으로 늘 경험하는 현상들을 정리하여 표현한 법칙들이다.
”오호라 나는 곤고한 사람이로다”
이에 반해 진화론은 열역학 법칙에 근본적으로 위배된다. 진화론은 고도의 질서를 갖춘 생명체가 무질서 상태인 혼돈에서부터 시작하여 분자들의 우연한 결합에 의해 생겨났다고 주장한다. 즉 시간이 지나며 무질서에서 질서로 변화되어왔다는 것이다. 진화론이야말로 우주의 근본법칙에 정면으로 위배되며, 마땅히 폐기돼야 할 이론이다.
성경적 세계관과 우리가 발견한 열역학 법칙에 의한 참된 과학적 세계관은 일치한다. 우리는 분명히 완전했던 세상을 잃어버리고 말았다. 앞으로도 그 완전했던 세상이 결코 스스로는 회복되지 못할 것이다. 모든 생명은 태어나서 자라지만, 시간이 흐를수록 늙고 병들어서 죽게된다. 이 또한 피조세계에 부여된 법칙인 열역학 법칙에 의해 나타나는 현상이다. 우리가 살고 있는 우주는 이미 사망선고를 받아놓은 상태이며, 우주가 스스로 회복될 희망은 전혀 없다.
열역학 제 2법칙은 우리가 현재 처한 상황을 분명히 깨닫게 하는 데 도움을 준다. 로마인들에게 편지를 기록한 사도 바울은 ”오호라 나는 곤고한 사람이로다. 이 사망의 몸에서 누가 나를 건져내랴”(롬 7:24) 라는 고백을 한다. 이 고백은 우주의 모든 피조물에게 적용되는 고백이다. 모든 피조물은 이미 사망의 거센 물결(열역학 제2법칙)에 휩쓸려 내려가고 있다.
열역학 법칙의 지배를 받지 않은 피조물은 하나도 없다. 모든 피조물은 이미 사망의 권세로 아무도 자유로울 수 없다는 것이다. 열역학 법칙은 모든 피조물에게 절망을 선포하는 것이며, 성경적인 의미로는 정죄되어 있는 상태다. 절망으로부터의 구원은 오직 이 법칙을 부여하신 창조자만이 이루실 수 있다. 그래서 사도 바울은 연이어 다음과 같이 고백하고 있다.
”우리 주 예수 그리스도로 말미암아 하나님께 감사하리로다. 그런즉 내 자신이 마음으로는 하나님의 법을, 육신으로 죄의 법을 섬기노라......그러므로 이제 그리스도 예수 안에 있는 자에게는 결코 정죄함이 없나니”(롬 7:25, 8:1)
우주에 사망을 선포하는 열역학법칙
김명현
”엎질러진 물을 주워담을 수 없다”는 속담이 있다. 이것은 평범한 사람들이 경험적으로 알고 있는 열역학 제 2법칙이다. 이 우주는 마치 활시위를 떠난 화살과도 같으며, 태엽이 감겨있는 시계와도 같다. 언젠가는 화살의 움직임이 멈추고 시계바늘이 멈추는 것처럼, 이 우주도 언젠가는 정지하게 되리라는 것이 제 2법칙이 예견하고 있는 바다.
열역학 제2법칙을 경험할 수 있는 예는 얼마든지 많이 있다. 예를 들면, 어린아이들이 제멋대로 놀 때면 언제나 주변이 어질러진다. 아이들이 뛰고 노는데 장난감들이 저절로 정돈되고 방바닥의 종이들이 저절로 정돈되는 일은 결코 일어나지 않는다. 왜냐하면 질서는 시간이 지나면서 저절로 무질서해지는 것이 이 우주에 정해진 법칙이기 때문이다. 새로 산 물건들이 얼마 지나지 않아 이곳 저곳 흠집이 나고 부서지기 시작하며, 새집과 자동차도 시간이 지날수록 점점 낡아지고 부서져간다는 것도 같은 법칙을 겪기 때문이다. 이렇게 우리의 일상 가운데서 평범하게 겪는 현상들을 학문적으로 정리한 것이 열역학 법칙이며, 제2법칙은 엔트로피(entropy)라는 용어로 곧 잘 표현되곤 한다.
새 자동차가 낡아져 가는 이유
자연과학이란 하나님께로부터 이성을 부여받은 인간이 그분이 지으신 물리적인 우주를 이해하고 다스리는 영역이다. 여기서 ”이해하고 다스림”을 이루기 위한 체계적인 시도를 과학적 방법이라 할 수 있다. 이러한 과학적 방법을 잘 익히고 훈련받은 사람들이 과학자라고 불린다. 과학적 방법에 대해 잘 이해하고 훈련받게 되면 누구나 과학자로서의 활동을 할 수 있다. 과학자들은 자신의 정리된 생각들을 크게 두 가지 형태로 구분하여 표현한다. 하나는 그 표현이 ”.....일 것이다”로 끝나는 형태이며, 다른 하나는 ”......이다”로 끝나는 형태이다. 이러한 두 가지 표현의 가치는 마치 올림픽에서의 금메달과 은메달의 차이와 비교할 수 있다. 예를 들어 금메달은 하나도 못 따고 은메달을 수십개 딴 A국가가 겨우 금메달만 하나 딴 B국가보다 오히려 순위가 낮은 것과 같다.
마찬가지로 아무리 ”.....일 것이다”(은메달)가 그럴 듯하고 장황해도 기존의 ”.....이다”금메달)에 어긋나면 가차없이 폐기될 수밖에 없는 것이 과학계의 질서이다. ”.....이다”라고 단정하여 표현할 수 있는 것은 사실이나 법칙들이다. ”.....일 것이다”라고 하는 것들은 확인(증명 또는 재현)되어지지 않은 이론이나 가설(제안)들이다. 그러므로 과학계에서 법칙에 대한 신뢰는 그 어떤 이론보다도 우선이다. 그렇다면 과학의 기본 법칙들은 우리에게 어떠한 믿음을 갖게 하는가?
인간이 우주에서 발견한 무수히 많은 법칙 가운데서도 열역학 법칙은 가장 근본적이고 강력한 법칙이다. 왜냐하면 이 법칙은 경험적으로 발견한 법칙이며, 무수한 실험에 증명을 중요시하는 과학계에서 가장 믿을 수 있는 법칙이기 때문이다. 또한 이 열과 힘의 관계를 연구한 열역학이라는 학문분야에서 먼저 발견되었기 때문에 '열역학' 법칙이라 불릴 뿐이다. 사실 이 법칙은 열과 힘을 다루는 분야만이 아니라, 우주에서 일어나는 많은 현상들을 일관성 있게 적용하여 설명할 수 있는 법칙이다.
조금 과장된 표현일지 모르지만, '열역학 법칙을 모르는 지식인과는 인생을 논하지 말라'고 말할 수 있는 정도로 이 법칙은 우주의 근본적인 원리를 다루는 법칙이다. 비교적 널리 알려진 것은 열역학 제 1법칙과 제 2법칙이며, 여기에서 더 나아가 발견된 것이 제 3법칙이고, 더욱 기초적으로 열역학 제 0법칙으로 불리는 것도 있다.
정보도 전달될수록 변질된다.
제 1법칙은 한마디로 표현하면 보존(conservation)의 법칙이다. 여기서 말하는 보존이란 양(量)의 보존을 뜻한다. 열역학에서는 에너지를 다루기 때문에, 이를 에너지 보존의 법칙이라고 한다. 우리는 전기를 이용하여 열을 발생시켜 방을 따뜻하게 하기도 하고, 펌프를 이용하여 에어컨을 돌려 방을 시원하게 하기도 한다. 이때 전기 에너지가 열에너지 또는 운동에너지로 형태가 바뀌기는 하지만, 에너지의 총량은 변하지 않는다는 사실을 확인한 것이다. 이것을 넓게 확대시켜 ”우주의 총 에너지 양은 일정하다” 라든지, ”우주의 에너지는 형태만 변할 뿐 더 이상 생성되거나 소멸되지 않는다”라는 식으로 표현한다.
제 2법칙을 한마디로 표현한다면 변질(deterioration)의 법칙이다. 이것은 우주의 질(質)적인 저하를 표현한 법칙이다. 이 법칙이야말로 우리에게 너무나 중요한 세계관을 갖게 한다. 이 변질의 궁극적 결과는 한마디로 사망(death)이다. 제 2법칙은 다양한 학문 분야에서 다양하게 표현된다. 고전열역학 즉 이 법칙을 발견한 열역학 분야에서는 에너지를 다루므로, 그 전형적인 표현은 ”에너지의 질적 쇠퇴” 라고 할 수 있다. ”쓸모 있는 에너지가 소모되고 쓸모 없는 에너지가 늘어난다”는 것이다. 즉 제1법칙에 의해 에너지의 양은 변함이 없지만, 에너지의 질은 저하된다는 것이다. 쉬운 예를 들면, 한 번 물레방아를 돌린 물은 쓸모가 없으며, 다시 사용하기 위해 높은 곳으로 퍼 올릴 때 소모되는 에너지가 물레방아를 돌려 얻는 에너지 보다 더 크다는 사실을 확인했기 때문에 결과적으로 쓸모 있는 에너지는 자꾸 소모되기만 한다는 것이다.
우주의 에너지는 일정한데 시간이 지날수록 사용할 수 있는 에너지가 줄어든다는 사실은 우리에게 너무도 중요한 결과를 알려준다. 결국 쓸모 있는 에너지가 다 소모되고 나면 우주는 궁극적으로 에너지의 흐름이 없어지는 상태가 되므로, 어떠한 움직임도 없는 죽은 상태가 된다는 것이다. 이것을 이른바 열사(heat death) 상태라고 한다. 우주는 이 죽음을 향해가고 있다.
제 2법칙은 우리의 미래뿐만 아니라, 과거를 볼 수 있게 해준다. 제2법칙을 통해 우주의 과거에는 분명한 시점이 있다는 것을 볼 수 있다. 왜냐하면 우주가 영원 전부터 작동된 시계라면 이미 태엽이 다 풀려서 정지해 있어야만 하는 데, 현지 우리가 살고 있는 우주에는 아직도 쓸모 있는 에너지가 많이 남아 있게 때문에, 우주는 분명히 그리 오래지 않는 과거에 시작된 것이라는 믿음을 가질 수 있다. 제 2법칙은 통계적 연구에 의해 ”우주의 엔트로피(entropy)는 점점 증가한다”라는 말로 자주 표현되기도 한다. 엔트로피는 무질서의 정도를 나타내는 것으로 '엔트로피의 증가'는 곧 무질서의 증가를 의미한다고 이해할 수 있다. 바로 이 엔트로피 증가의 법칙은 우리에게 성경적 세계관이 옳다는 확신을 갖게 한다.
현재의 우주는 시간이 흐를수록 무질서가 증가하여 언젠가는 완전한 무질서(죽음)상태가 올 것이며, 과거를 돌이켜보면 완전한 질서의 상태가 있었다는 것이다. 처음 창조된 세계는 ”하나님의 보시기에 심히 좋았더라”고 기록되었던 것처럼, 완전한 질서가 있었던 상태임을 성경이 우리에게 알려줄 뿐 아니라, 우리가 경험적으로 확인한 우주의 근본적인 법칙인 열역학 제 1, 2법칙이 이를 분명히 뒷받침하고 있다.
제2법칙은 또한 정보를 연구하는 사람들에 의해 ”정보는 전달될수록 변질된다”는 말로도 표현된다. 아마도 귓속말 이어가기 놀이를 경험한 사람들은 쉽게 이해할 수 있는 현상이다. 어떤 메시지가 전달될 때 다른 뜻으로 바뀌어 전달되는 현상이다. 이렇게 열역학 법칙은 우리가 일상적으로 늘 경험하는 현상들을 정리하여 표현한 법칙들이다.
”오호라 나는 곤고한 사람이로다”
이에 반해 진화론은 열역학 법칙에 근본적으로 위배된다. 진화론은 고도의 질서를 갖춘 생명체가 무질서 상태인 혼돈에서부터 시작하여 분자들의 우연한 결합에 의해 생겨났다고 주장한다. 즉 시간이 지나며 무질서에서 질서로 변화되어왔다는 것이다. 진화론이야말로 우주의 근본법칙에 정면으로 위배되며, 마땅히 폐기돼야 할 이론이다.
성경적 세계관과 우리가 발견한 열역학 법칙에 의한 참된 과학적 세계관은 일치한다. 우리는 분명히 완전했던 세상을 잃어버리고 말았다. 앞으로도 그 완전했던 세상이 결코 스스로는 회복되지 못할 것이다. 모든 생명은 태어나서 자라지만, 시간이 흐를수록 늙고 병들어서 죽게된다. 이 또한 피조세계에 부여된 법칙인 열역학 법칙에 의해 나타나는 현상이다. 우리가 살고 있는 우주는 이미 사망선고를 받아놓은 상태이며, 우주가 스스로 회복될 희망은 전혀 없다.
열역학 제 2법칙은 우리가 현재 처한 상황을 분명히 깨닫게 하는 데 도움을 준다. 로마인들에게 편지를 기록한 사도 바울은 ”오호라 나는 곤고한 사람이로다. 이 사망의 몸에서 누가 나를 건져내랴”(롬 7:24) 라는 고백을 한다. 이 고백은 우주의 모든 피조물에게 적용되는 고백이다. 모든 피조물은 이미 사망의 거센 물결(열역학 제2법칙)에 휩쓸려 내려가고 있다.
열역학 법칙의 지배를 받지 않은 피조물은 하나도 없다. 모든 피조물은 이미 사망의 권세로 아무도 자유로울 수 없다는 것이다. 열역학 법칙은 모든 피조물에게 절망을 선포하는 것이며, 성경적인 의미로는 정죄되어 있는 상태다. 절망으로부터의 구원은 오직 이 법칙을 부여하신 창조자만이 이루실 수 있다. 그래서 사도 바울은 연이어 다음과 같이 고백하고 있다.