시작이 있으면 끝이 있다라는 말이 있습니다. 그리고 빅뱅은 우주의 시작처럼 생각되어지죠.


그럼 우주에 끝이 있을까요? 사실 에너지보존법칙이 옳다면 우주의 종말(끝)은 없습니다.


에너지는 소멸하지 않고 형태만 계속 변화할 뿐이니까요. 그러니 (천체)물리학자들의 관심사는


우주의 종말같은 불가능한 현상에 대한 것이 아니죠. 우주가 계속 팽창하는지 다시 한점으로 수축하는지가 궁금한겁니다.


그리고 그것을 이해하기 위해선 엔트로피란 개념을 이해하고 넘어갈 필요가 있고 말이죠.


일단 엔트로피란 비가역적 에너지를 의미하는데, 에너지는 사용되면 사용될수록 점점 사용하기 힘든 에너지의 형태로 바뀝니다.


예를들어 숯을 연료로 고기를 구어먹으면 숯이 결국 재처럼 하얗게 변하게 되고 그 재는 숯일 때보다 뭔가 써먹기 힘들어진다는 거죠.


그리고 그런 비가역적에너지인 엔트로피는 시간이 지날수록 증가합니다. 인간이 살기위해 밥을 먹는 것도 에너지를 쓰는 것이고


무생물인 바위가 가만히 있더라도 엔트로피는 여전히 증가합니다. 저런 바위의 예를 통해 알 수 있듯이 형태를 유지하는 것에도


에너지가 든다는 것이죠. 결국 엔트로피가 항상 증가만 한다면 에너지가 소멸되지는 않더라도 시간이 흐를수록


우주에 쓸모없는 에너지만 자꾸 늘어난다는 것처럼 느껴지게 됩니다. 심지어 우주는 가속팽창을 하고 있습니다.


반지름이 10cm인 구형태의 공간에 10kg의 질량이 있는 것과 반지름이 100cm인 구 형태의 공간에 10kg의 질량이 있을 때


어느쪽의 온도가 더 낮을까요? 당연히 후자입니다. 만약 공간이 계속 커져만 가는데 우주의 에너지는 그대로거나


또는 공간이 커지는 속도에 비해 에너지의 증가가 적다면 우주는 점점 추워지게 됩니다.그걸 빅프리즈라고 하죠.


또 만약 팽창하다가 수축하게 될 때 만약 수축하는 힘이 팽창하는 힘보다 크면 우주는 빅뱅 때처럼 한점으로


다시 수축될 수 도 있겠고 말이죠. 이것은 빅크런치라고 하죠. 그런데 이러한 생각은 시간대란 개념을 이해하지 못했기


때문에 나온 결론들이죠. 또 물리학자들은 엔트로피에 대해서도 제대로 이해하지 못했습니다.


일단 비가역적에너지의 증가인 엔트로피 증가는 물리학적으로 어떤 현상을 발생시킬까요?


에너지는 일을 할 수 있는 능력을 의미하며 비가역적에너지도 에너지이기 때문에 그 에너지가 증가하면 어떤 현상이


발생해야한다는 겁니다. 저는 관련해서 질량=에너지=공간의 등가원리가 성립한다고 했고 비가역적에너지의 증가가


우주 공간을 팽창시킨다고 설명해왔었습니다. 다시말해서 비가역적에너지의 증가는 공간을 팽창시킨다는 겁니다.


또 시간대란 개념에서 설명했듯이 시간대는 에너지가 다 다르고 시간대가 바뀌는 경우 이전 시간대보다


에너지가 늘어나게 되죠. 물론 시간대란 개념은 에너지 보존법칙에 위배되지 않습니다.


(관련 링크: 시간대를 시각적으로 이해해보기, 갈루아의 군론을 통해 우주의 구조 이해해보기)


그럼 이제 엔트로피와 시간대란 개념을 통해서 우주 공간이 왜 가속 팽창하는지를 이해하셨을 겁니다.


그런데 위의 설명대로라고 해도 엔트로피의 증가로 인해 우주가 가속팽창을 하면


어차피 결국 빅프리즈가 되는 것 아닌가 싶을 수도 있을 겁니다.


하지만 이전에 설명했듯이(관련링크: 공간의 속도와 허수시간에 대해서 이해해봅시다.) 공간의 속도의 한계가


만약 광속의 제곱이라면 공간의 가속 팽창하는 속도도 한계가 있다는 것이 됩니다. 그럼 어느 순간 공간을 팽창시키는데


에너지가 더이상 사용되지 못하게 됩니다. 다시 말해서 비가역적에너지의 증가가 공간을 팽창시킨다고 가정한다면


공간의 속도 한계가 있을 경우 비가역적에너지의 증가가 더이상 공간을 가속 팽창시키지 못하게 된다는 겁니다.


그럼 그 경우 어떻게 될까요? 그런데 이런 저의 설명과 매우 유사한 설명이 기억나실지도 모르겠습니다.


상대론에서 질량체를 가속시키기 위해서 아무리 에너지를 쏟아부어도 결국 빛속도는 도달할 수 없기 때문에


결국 어느순간 질량체에 가해지는 에너지는 속도를 증가시키는데 사용되지 못하고 질량체의 질량을 증가시킨다는


설명이 바로 그것입니다. 결국 공간의 가속팽창에도 한계속도가 있다면 엔트로피가 감소하는 경우가 생길 수 있다는 겁니다.


즉, 그런 현상이 바로 양자요동적현상입니다. 저는 양자요동을 위의 등가원리를 통해 공간이 에너지(질량)로 바뀌는 것이라


했었죠. 결국 공간이 가역적(질량)으로 바뀌는 경우가 생긴다는 겁니다.


결국 우주는 가속팽창하다가 감속팽창하고 다시 가속팽창하고를 반복하게 된다는 겁니다.


우주는 시간대란 개념을 통해서 알 수 있듯이 시작도 끝도 없지만 매순간이 시작과 끝의 동시이기도 하면서


어느 시간대나 무한대의 크기는 아니지만 무한개의 시간대로 인해 우주는 무한한 것과 같죠.


다시 말해서 어느 시간대나 공간적으로는 항상 유한하나 그 시간대가 무한개이므로 시간적으로 무한하니


공간적으로 결국 무한하다고 할 수 있다는 겁니다.







양자역학을 이해하시려면 제 책을 읽으시면 됩니다.



뉴턴역학과 상대론까지는 변화가 연속이라는 가정하의 이론이고


양자역학은 미시와 거시의 구분없이 변화가 불연속이라는 현상을 기반(공리)으로 생각해야 이해할 수 있는 이론입니다.


현상적으로 질량체나 입자의 변화는 불연속이 맞습니다. 그래서 빛이 절대속도인 것이고 말이죠.


물리학자들이 양자역학을 이해하지 못하는 이유도 질량체의 변화가 불연속이라는 것을 생각하지 못하기 때문입니다.


책은 전자책으로 무료입니다.


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