빅뱅부터 엔트로피까지, 시간 여행의 가능성은?
혹시 타임머신을 타고 과거로 돌아가거나 미래를 엿보는 상상, 해보신 적 있나요?
영화 속에서는 흔하지만 현실에서는 불가능한 일이죠.
왜 시간은 항상 미래를 향해 흐르고, 결코 되돌릴 수 없을까요?
오늘은 시간의 방향성과 우주의 비밀을 파헤쳐 보는 시간을 가져보려고 합니다.
시간 여행의 가능성은 물론, 빅뱅부터 엔트로피까지, 시간에 관한 모든 궁금증을 시원하게 해결해 드릴 테니 기대해 주세요! 😉
시간의 방향성, 물리 법칙에는 없다?! 🤯
놀랍게도 F=ma, 중력 법칙,
슈뢰딩거 방정식 등 우리가 알고 있는 대부분의 물리 법칙은 시간의 방향성에 대해 아무 말도 하지 않습니다.
과거와 미래를 구분하지 않고, 시간은 앞뒤로 똑같이 흐를 수 있다는 것이죠.
잠깐! 그럼 시간은 왜 항상 미래로만 흐르는 것처럼 느껴지는 걸까요? 🤔
그 비밀은 바로 '열역학 제2법칙'에 숨겨져 있습니다.
이 법칙은 '고립된 계의 엔트로피는 항상 증가하거나 일정하게 유지된다'는 것을 의미합니다.
엔트로피는 무질서도를 나타내는 개념으로,
예를 들어 뜨거운 커피와 차가운 우유가 섞이면 미지근한 혼합물이 되지만,
다시 분리되지 않는 것처럼 시간이 지날수록 무질서도는 증가하게 됩니다.
시간의 화살, 엔트로피가 결정한다!
엔트로피가 최대 상태에 도달하면 더 이상 변화가 일어나지 않고,
시간의 방향성도 사라지게 됩니다.
즉, 우리가 시간의 흐름을 느끼는 것은 현재 우주가 아직 완전히 무질서한 상태,
즉 '열평형' 상태에 도달하지 않았기 때문입니다.
빅뱅, 시간의 시작 그리고 엔트로피의 탄생 💥
138억 년 전 빅뱅으로 우주가 시작될 때,
우주는 매우 뜨겁고 밀도가 높은 플라스마 상태였습니다.
이 상태는 언뜻 보기에는 무질서해 보이지만,
사실은 매우 낮은 엔트로피 상태였습니다.
왜냐고요? 🤔
엄청난 중력 때문에 입자들은 서로 뭉치려는 강한 힘을 받고 있었기 때문입니다.
하지만 빅뱅 이후 우주가 팽창하면서 입자들은 흩어지고,
별과 은하가 형성되면서 엔트로피는 점점 증가하기 시작했습니다.
우주의 미래, 그리고 시간의 종말 🌌
우주는 계속해서 팽창하고 있으며,
결국 모든 별은 에너지를 다 소모하고 블랙홀은 증발하여 텅 빈 공간만 남게 될 것입니다.
이때 우주는 열평형 상태에 도달하고,
엔트로피는 더 이상 증가하지 않게 됩니다.
즉, 시간의 화살은 사라지고,
생명체나 의식과 같은 존재는 더 이상 불가능해지는 것이죠.
우리가 현재 아름다운 별과 은하,
그리고 생명으로 가득한 지구를 볼 수 있는 것은 빅뱅이라는 낮은 엔트로피 상태에서 시작되었기 때문입니다.
빅뱅 이후 모든 것은 엔트로피 증가의 역사였으며,
시간의 흐름은 바로 이 엔트로피 증가에 의해 결정된 것입니다.
시간은 왜 과거로 돌아갈 수 없을까? ⏰
시간 여행은 물리 법칙상 불가능하지는 않지만,
현실적으로는 극복하기 어려운 문제들이 많습니다.
특히 엔트로피 법칙은 시간 여행을 더욱 어렵게 만드는 요소 중 하나입니다.
과거로 돌아가는 것은 엔트로피를 감소시키는 행위이기 때문이죠.
하지만 션 캐럴은 "우리가 시간에 대해 아는 것은 빙산의 일각에 불과하다"라고 말합니다.
어쩌면 미래에는 우리가 상상하지 못했던 방식으로 시간 여행의 비밀이 밝혀질지도 모릅니다.
시간은 여전히 우리에게 수많은 질문을 던지는 미스터리한 존재입니다.