10장 시간의 황혼
엔트로피
호킹 복사
볼츠만 법칙
지역 우주
생각하는 존재가 모두 사라진 후에도 물리 법칙은 자신이 해 왔던 일을계속할 것이다. 우주의 현실을 펼쳐 나가는 것, 그것이 바로 물리 법칙의 본분이다. 그리고 이 과정에서 양자역학과 영원은 강력한 결합을 형성한다.
양자역학은 모든 가능한 미래를 허용하는 아주 특별한 부류의 ‘꿈꾸는 몽상가‘다. - P399
엔트로피는 ‘하나의 거시 상태에 대응되는 미시적 배열의 수‘다. - P401
호킹의 논리는 대충 다음과 같이 진행된다. 양자역학에 의하면 임의의 작은 공간에서는 양자적 활동이 끊임없이 일어나고 있다. 아무것도 없이 텅빈 공간, 즉 에너지가 0인 공간에서도 양자적 활동은 멈추지 않는다. 어떻게 그럴 수 있을까? 에너지가 위아래로 요동치면서 ‘평균적으로 0을 유지하면 된다. 아무것도 없는 텅 빈 공간에서 입자와 반입자가 갑자기 나타나는 식이다. 이 현상은 지금도 당신의 눈앞에서 수시로 일어나고 있지만, 두 눈을 부릅뜨고 바라봐도 공간은 잠잠하기만 하다. 왜 그럴까? 입자의 출몰이 너무 빠르게 진행되고 있기 때문이다. - P405
뜨거운 홍차를 마시건 타오르는 별을 삼키건, 자라나는 블랙홀이 제2법칙을 만족하는 것처럼, 축소되는 블랙홀도 제2법칙을 만족한다. 사건지선의 면적이 줄어든다는 것은 엔트로피가 감소한다는 뜻이지만, 블랙홀에서 방출된 복사는 넓은 우주 공간으로 퍼져 나가면서 엔트로피를 증가시킨다. 그리고 이 증가량은 블랙홀에서 감소한 양보다 많기 때문에 전체적으로 엔트로피는 증가한다. 이와 비슷한 과정을 어디선가 본 것 같지 않은가?
그렇다. 블랙홀은 복사를 통해 ‘엔트로피 2단계 과정entropic two-step‘을 수행하고 있다. - P407
피터 힉스의 논리는 다음과 같이 전개된다. "공간이 정말로 텅 비어 있다면 입자들은 질량을 갖지 않았을 것이다. 그러나 입자는 분명히 질랑을 갖고 있으므로 공간은 무언가로 가득차 있어야 하며, 입자들이 지금과 같은 질량을 갖도록 갖춰져 있어야 한다." - P414
에너지가 충분하지 않은 입자가 장벽을 통과하는 현상을 ‘양자터널효과‘라한다.
지금까지 우리는 이곳에서 저곳으로 이동하는 입자의 양자터널효과를고려했지만, 장field도 이 값에서 저 값으로 바뀌면서 장벽을 통과할 수있다. 물론 힉스장도 예외가 아니다. 힉스장이 양자터널을 겪으면서 값이 바뀐다면 우주의 장기적인 운명도 커다란 변화를 겪게 된다. - P417
볼츠만두뇌 가설의 핵심은 "마음과 같은 복잡한 구조체의 원재료인 입자를 복사radiation의 형태로 방출하는 우주지평선이 존재한다."는 것이다. - P427
지역우주는 무한히 많은데 이들이 겪을 수 있는 역사의 종류가 유한하다. 따라서 우리와 똑같은 역사를 겪는 지역우주가 어딘가에 존재할 수밖에 없다. 게다가 우리와 똑같은 지역우주는 한두 개가 아니라 무한히 많다. 그리고 제아무리 황당무계하고 말도 안 되는 역사라 해도, 그런 역사를 겪는 우주가 어딘가에 분명히 존재한다. 간단히 말해서, 시나리오만 있고 상영되지않는 영화는 없다는 이야기다. 무한히 많은 지역우주로 이루어진 무한한우주에서는 모든 가능한 역사가 어딘가에서 진행되고 있으며, 그 어딘가는 하나가 아니라 무수히 많다.
이로부터 아주 이상한 결론이 내려진다. 당신과 나를 포함한 모든 만물이이곳에서 겪는 현실은 다른 영역(다른 지역우주)에서도 똑같이 일어나고다. 그것도 한 곳이 아니라 무수히 많은 곳에서! - P434
우리 우주에서 오랫동안 우주를 생각해 온 생명과 사고는 언젠가 반드시 종말을 맞이할 것이다. 우리의 우주를 넘어 무한한 공간 저편 어딘가에 영원한 생명과 사고가 존재한다는 생각만으로 위안을 삼는 수밖에 없다. 우리는 영원을 상상할 수 있고 영원에 도달할 수도 있지만, 그것을 직접 만질수는 없다. - P436
|