아인슈타인 냉장고

아인슈타인의 냉장고 - 뜨거운 것과 차가운 것의 차이로 우주를 설명하다
폴 센 지음, 박병철 옮김 / 매일경제신문사 / 2021년 9월

이책은 열역학이 현대과학의 무궁한 발전은 물론 우리 현대인의 생활에 얼마나 유용한 삶에 요긴하게

쓰이는지 알려주는 책이다. 개인적으로 읽고난 후에 엄청 소름이 돋았다. 어떻게 열역학 이론에서

블랙홀이론까지 모두 연결되지? 너무나도 신기했다.

열역학는 범우주적으로 일단 통용되는 이론이다. 이 열역학만이 우주의 섭리를 담은 이론으로 끝까지

명성은 살아남는다. 그리고 아이슈타인이 특별히 냉장고에 관심이 갖기로 한것은 유별난 이유가 바로

여기 있다. 열역학의 핵심인 안전한 냉장고이다. 냉장고의 파이프를 타고 흐르던 유독독가스로 아이들

의 목숨을 잃은 사연을 보고 안전한 냉장고를 만들기로 한것이다.

우선 카르노의 증기기관에서 출발한다. 열을 생산하는 것만으로는 추진력을  발휘할 수 없다. 증기기관

에 는 냉기도 필요하다. 차가운 곳이 없으면 열은 아무짝에도 쓸모없다. 이것이 바로 열역학 역사의 첫

발을 내디딘 유명한 문장이다.

이당시 카르노와 줄은 퍼즐의 두조각으로 자리를 찾지 못하는 와중에 톰슨이 열역학 제1, 제2 법칙을

함께 탄생시킨다. 과학자들이 카르노와 줄의 이론에 관심을 갖게 된데에는 아무래도 톰슨의 역할이

크다. 톰신은 열의 흐름에 대한 카르노의 이론이 옳음을 타당성을 입증하기위해 노력한다. 초기에는

미약했지만 자신의 목표를 끈질기게 추구하고 노력한 끝에 열역학 기초를 세운다.

물리학에 학률법칙을 도입한 맥스웨의 이론을 완성하는 것은 볼츠만의 최대 관심사이자만 피할 수 없

는 운명이었다. 볼츠만은 통계를 이용하여 열역학 제2법칙을 설명하는 것을 인생의 목표로 삼는다.

결국 기브스의 업적에서 터진다. 이는 발전소를 넘어 훨씬 넓은 영역으로 적용되는데, 과학자와 공학자

들은 상전이에 주목한다. 기브스의 지도에 의하면 고정된 온도에서 물질의 상태가 변화할때 엔트로피

가 급격하게 변한다.

다시말해 물질은 상전이가 일어날 때 뜨거워지지 않으면서 열을 흡수할 수 있고, 차가워지지 않으면서

열을 방출할 수 있다는 뜻이다. 즉 냉장고의 진정한 목적은 음식을 비롯한 물체를 신선한 상태로 오래

영구보존하는 것이 아니라, 부패되는 속도를 늦추는것 뿐 이다.

또한 기브스는 에너지는 항상 엔트로피가 증가하는 쪽으로 흐른다는 법칙을 주장한다. 이후 아인슈타인

의 E=mc2의 에너지 보존 법칙이 탄생하는데 여기서 열역학의 법칙의 범위는 더 넓어진다. 이당시 냉

장고는 물론 양자영학과 비트의 시발점의 바로 여기인것이다.

최근들어 과학자들이 자신들을 복제할 때 처리하는 시간과 소모되는 에너지들을 고려할 때 이들이 비트

하나를 처리하기 위해 투입하는 에너지는 트랜지스터 한개가 소비하는 에너지의 1만분의 1에 불과한

것으로 나타났다. 열과 정보에 대한 지식을 결합하여 생명체를 열역학적 관점에서 봤을 때 엄청난

성과인것이다.

이책을 통해 열역학의 원리와 역사는 물론 전체적인 과학 지식까지도 얻게 될것이다. 현대시대에 엄청

난 과학문명의 발전이 일어나고 있고 또한 세계의 흐름이 매우 빠르게 변화하고 있어 우리도 그 흐름에

빠르게 맞춰나가야 할 시점이기도 하다.

“이 책은 리딩투데이(@bookcafe_readingtoday)에서 지원받았습니다.

 훌륭한 책을 리뷰할 수 있는 기회를 주신 것에 너무 감사합니다"

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