3월 17일 제 11회 엔트로피

[김동지]

  엔트로피 1

  바보도 3초 안에 이해할 수 있는게 엔트로피다. 엔트로피는 유체의 간섭이다. 내부에서 간섭하면 깨진다. 엔트로피 증가는 내부간섭에 의해 구조가 깨지는 현상이다. 우리는 일상적으로 이를 경험한다. 부부가 서로 간섭하면 이혼하게 된다. 내부 장기가 서로 침범하면 암에 걸린 것이다. 지구 내부에서 간섭이 일어난 것이 지진이다. 결과는 모두 깨지는 방향이다. 그것이 엔트로피 증가다.

  엔트로피 아닌 것이 없다. 수도꼭지를 틀면 수돗물이 나온다. 물방울이 튄 것이 무질서도 증가다. 엎어진 물을 주워담을 수 없다. 무질서도 증가다. 전구에서 빛이 나온다. 무질서도 증가다. 뭔가 내부에서 나오는 것은 모두 엔트로피 증가다. 왜 나올까? 압력 때문이다. 위장에 음식이 가득하면 압력이 걸리고 대소변이 나온다. 내부압력 때문에 저절로 나오는 수는 있어도 들어갈 수는 없다. 

  이게 어렵다는 말인가? 인류문명에 뭔가 근본적인 결함이 있다. 나사가 하나 빠져 있다. 중요한 것을 놓치고 있다. 인류는 잘못된 방향으로 가고 있다. 엔트로피를 반대편에서 본 것이 구조론이다. 무질서 반대는 질서다. 질서는 질, 입자, 힘, 운동, 량이다. 변화는 질에서 양으로만 간다. 질이 깨지면 입자, 입자가 깨지면 힘, 힘이 깨지면 운동, 운동이 깨져서 양이 증가한 것이 엔트로피 증가다.

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열역학은 열의 전달을 설명하는데 왜 질서라는 사회학 용어를 쓸까? 유체를 가리키기 어렵기 때문이다. 유체는 눈에 보이지 않아서 그것을 나타내기에 적당한 단어가 없다. 기압이나 수압을 지목하기는 어렵다. 분위기를 일본에서는 공기라고 한다. 이상하다. 분위기를 영어로 번역하기는 어렵다.

  사회의 압력은 권력으로 나타난다. 권력을 부족민에게 이해시키기 어렵다. 인권이 왜 존재하는지 설명하지 못하고 천부인권이라는 말로 얼버무리는 것도 같다. 자연의 동력과 사회의 권력은 같다. 내부의 질서가 권력이다. 무질서도가 증가하는 이유는 질서를 붙잡고 있는 권력이 깨졌기 때문이다.

  우리가 의사결정 메커니즘을 모른다. 변화는 유체다. 강체는 변하지 않는다. 우주는 유체다. 유체가 나란하면 강체로 보인다. 유체를 가두는 닫힌계가 질, 압력이 걸려 나란해지면 입자, 대칭의 축이 발생하면 힘, 축의 이동이 운동, 그것을 인간이 보면 량이다. 내부구조가 깨져서 변화가 일어난다.

  열역학은 질, 입자, 힘, 운동, 량으로 전개하는 의사결정 메커니즘을 보지 않고 드러난 양만 관찰하므로 어렵다. 엔진을 뜯어보지 않고 바퀴만으로 자동차를 설명하면 어렵다. 반대편 활은 보지 않고 과녁에 박힌 화살만으로 변화를 설명하므로 헷갈린다. 하부구조가 복잡할 뿐 상부구조는 단순하다.

  우주의 모든 변화는 위치의 이동이다. 위치는 밸런스다. 위치에너지는 밸런스의 복원력이다. 모든 변화는 밸런스의 붕괴다. 존재는 곧 밸런스다. 밸런스가 붕괴하면 엔트로피가 증가한다. 엔트로피를 이해하면 구조론이 쉽다. 에너지는 안en에서 일ergy하는 것이다. 안에서 간섭하는 방식이 구조다.

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엔트로피는 쉽다. 그런데 어렵다고 한다. 쉬운 것을 어렵게 설명하는 이유는 모르기 때문이다. 인류는 사실 엔트로피를 모른다. 유체를 모르기 때문이다. 에너지는 유체다. 에너지를 모른다. 우주의 본질이 유체라는 사실을 모른다. 의사결정 원리를 모른다. 아무 것도 모른다. 

  강체는 외부의 작용에 의해 변화가 일어나지만 유체는 내부의 결정에 의해 변화가 일어난다. 내부의 결정을 인류는 보지 못했다. 열은 유체의 한 가지 형태일 뿐 엔트로피는 열역학이 아니라도 닫힌계 내부의 밸런스에서 의사결정이 일어나는 모든 것에 적용되는 보편원리다.

  온도가 높다는 것은 투수가 공을 던진다는 것이다. 온도가 낮다는 것은 포수가 공을 받는다는 것이다. 투수가 공을 던진다. 당연하다. 그럼 포수가 공을 던지겠는가? 엔트로피가 증가한다는 것은 공을 던지면 공이 투수의 손을 떠난다는 의미다. 그게 어렵나? 초등학생도 안다.

  엔트로피가 감소하면 에너지가 대량으로 발생한다. 인간이 만들 수 있는 것은 자연도 만들 수 있다. 자연에 우연히 무한동력이 만들어져서 무한 에너지가 생성되면 그것이 빅뱅이다. 그 경우 우주는 유지될 수 없다. 우주가 137억년간 유지된 것이 무한동력이 없다는 증거다.

  자연발생하지 않는 것은 인공발생하지 않는다. 직관적으로 알 수 있다. 왜 직관하지 못할까? 유체는 계에 가두어야 한다. 거기서 의사결정단위가 만들어지는데 단위를 지정하지 못하기 때문이다. 강체는 형태가 단위다. 유체는 밸런스가 단위다. 밸런스의 평형이 판단 기준이다. 

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존재는 유체다. 유체는 보이지 않으므로 계에 가두어야 한다. 자연은 밸런스에 가둔다. 밸런스는 나란함에 가둔다. 우리가 입자라고 믿는 것은 유체가 밸런스에 가두어져서 나란해진 것이다. 겉보기로 나란할 뿐 내부에서 맹렬하게 운동하고 있다. 하나의 존재가 하나의 밸런스라는 것을 알아야 한다. 

  회오리나 소용돌이는 유체를 가두는 방식이다. 내부에 기압과 수압이 걸려 있다. 열은 압력의 한 가지 형태다. 유체에 압력이 걸리면 간섭하고, 간섭하면 충돌하고, 충돌하면 커지고, 커지면 이겨서 공간을 확보하고, 공간을 확보하면 진공이 생기고, 진공이 주변 공기를 빨아들이면 회오리가 생긴다.

  확률이 아니라 게임이 결정한다. 게임은 상부구조의 결정이다. 차원이 결정하고 전략이 결정한다. 점의 결정은 선이 틀고, 선의 결정은 면이 틀고, 면의 결정은 입체가 틀고, 입체의 결정은 압력이 틀어버린다. 낮은 단위의 결정을 높은 단위가 무효로 만드는 것이 게임이다. 밸런스의 축이 높은 단위다. 

  열이 낮은 온도에서 높은 온도로 가기도 하는데 다만 확률이 낮을 뿐이라는 생각은 닫힌계를 엄격히 적용하지 않은 것이다. 닫힌계는 시간을 요구한다. 일정한 공간에서 분자운동을 지속시켜 일정한 시간이 걸려 내부적인 압력의 평형에 도달했을 때 열은 고온에서 저온으로 옮긴다. 평형이 기준이다.

  투수는 자세를 잡지 않고 공을 던질 수 없다. 유체는 평형에 도달할때까지 움직이므로 평형에 도달하기 전에 확률을 적용할 수 없다. 확률적 접근은 판단기준의 부재로 인한 고육지책이다. 모든 의사결정은 반드시 평형점을 통과하므로 평형이 판단기준이어야 한다. 평형이 아니면 게임은 진행중이다. 

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인류는 닫힌계를 모르고, 유체를 모르고, 압력을 모르고, 의사결정구조를 모르고, 차원을 모르고, 전략을 모르고, 게임을 모르고, 상부구조를 모르고, 밸런스를 모르고, 자발성을 모르고, 메커니즘을 모른다. 인류는 거의 아무 것도 모른다. 이 정도면 심각하다.  

  엔트로피가 증가하는 이유는 평형에 도달해야 운동이 멈추기 때문이다. 변화는 하나의 평형이 깨지고 새로운 평형을 만들때까지 일어난다. 평형은 접점의 공유에 의하여 일어나는데 평형이 깨지면서 접점을 잃어버렸기 때문에 엔트로피가 증가하는 것이다. 

  내가 안에서 결정하는 것은 밖으로 나가는 것이다. 안의 반대는 밖이기 때문이다. 결정한다는 것은 방향을 트는 것이다. 안에서 방향을 틀면 밖이 된다. 붙은 것에서 방향을 틀면 떨어진다. 나에서 방향을 틀면 남이 된다. 의사결정이 방향전환이기 때문이다.

  닫힌계는 죄수의 감옥과 같다. 죄수가 감옥에 갇혀서 할 수 있는 결정은 배설 뿐이다. 몸에서 빠져나간다. 다른 것은 모두 교도관이 결정한다. 변화는 달라지는 것이다. 다름은 둘이다. 다름과 둘의 어원이 같으므로 변화는 곧 둘이고 둘은 증가다. 어렵지 않다.

  우주는 저울이다. 저울은 언제나 밸런스를 이루고 있으므로 만약 어떤 이유로 저울이 움직였다면 밸런스가 깨진 것이다. 깨지면 엔트로피 증가다. 자연의 어떤 상태가 밸런스이므로 그 상태에서 일어나는 변화는 언밸런스 밖에 없다. 이게 어렵다는 말인가?

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  엔트로피 2

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엔트로피는 에너지의 간섭이다. 외부간섭과 내부간섭이 있다. 외부에서 간섭하면 커진다. 외부 작용에 대한 반작용 과정에 내부의 자원들이 합쳐지기 때문이다. 내부에서의 자체간섭은 충돌을 일으킨다. 충돌하면 깨져서 가루가 증가한 것이 엔트로피 증가다.

    처음에는 점점 커지다가 어떤 한계에 도달하여 성장을 멈추고 죽는 것이 보통이다. 이는 주변에서 흔히 관찰된다. 태풍은 뭉쳐서 큰 덩어리를 이룬다. 회오리는 큰 기둥으로 발전한다. 모닥불을 피우면 불꽃은 가운데로 모인다. 연기도 모여서 하늘로 올라간다.

    커지는 것은 한계가 있다. 결국 작아진다. 태풍은 소멸하고 회오리는 사라진다. 연료가 소진되면 모닥불은 꺼진다. 이랬다 저랬다 하므로 헷갈릴 만 하다. 에너지의 방향전환에 헷갈리지 않으려면 닫힌계 개념이 필요하다. 열린계는 커지고 닫힌계는 작아진다.

    열린계는 밖에서 에너지가 들어오므로 커진다. 밀가루를 반죽하면 덩어리가 커진다. 영원히 커질 수는 없다. 자원이 고갈되기 때문이다. 닫힌계는 외부 에너지가 유입되지 않는다. 에너지가 없는데도 변화가 일어났다면 내부에서 뭔가 깨졌다는 의미가 된다.

    우리가 모르는 것은 에너지의 자발성이다. 에너지 보존의 법칙에 따라 외부 에너지의 유입이 없는 닫힌계 내부에서 자체요인에 의해 저절로 일어나는 변화는 무언가 깨지는 형태일 수 밖에 없다. 밖에서 건드리면 합쳐지고 안에서 건드리면 깨진다. 당연하다.

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    누구나 안다. 존재의 근원이 지극히 단순하다는 사실을. 세상은 단순한 것의 집합이다. 누구도 부정할 수 없다. 단순한 것이 충돌하여 복잡해진 것이다. 존재의 근원은 단순한데 왜 양자역학은 어려울까? 에너지의 간섭현상을 해석하지 못하고 있기 때문이다.

    유명한 베리타시움 유튜브에 '물리학에서 가장 이해하기 어려운 개념'이라는 제목의 영상이 올라왔다. 엔트로피를 다루었다. 엔트로피가 왜 어렵지? 쉽다. 1+1=2다. 그런데 왜 어려운가? 설명이 틀렸기 때문이다. 고백해야 한다. 인류는 엔트로피를 모른다.

    엔트로피는 간섭이다. 간섭하면 작아진다. 커지는 것은 외부간섭이고 내부간섭은 작아진다. 이는 주변에서 흔히 경험할 수 있다. 부부가 서로 간섭하다가 이혼한다. 뭐가 어렵다는 말인가? 엔트로피는 에너지의 자발성이다. 자발성을 모르므로 헷갈린 것이다.

    햇볕은 스스로 내리쬐고, 물은 스스로 흐르고, 바람은 스스로 불고, 생물은 스스로 자라고, 문명은 스스로 발전하고, 인간은 스스로 움직인다. 스스로 움직이는 것은 내부에서 동력을 조달한다. 내부에서 동력을 조달하려면 자기 자신을 파괴하는 방법 뿐이다.

    인류는 에너지의 자발성을 모를 뿐 아니라 에너지를 모른다. 사실은 엔트로피가 어려운 것이 아니라 에너지가 어려운 것이다. 에너지는 유체다. 유체는 간섭하여 닫힌계를 이룬다. 닫힌계 안에서 일어나는 에너지의 자발적 의사결정은 유체의 성질을 따른다.

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    세상은 유체와 강체로 되어 있다. 유체는 결정하고 강체는 전달한다. 강체는 외부에 있고 유체는 내부에 있다. 에너지는 계를 이루고 유체로 존재하며 외부에 대해 1로 행세한다. 유체는 계 내부에서 간섭하여 압력의 평형을 이루므로 역학적으로 1이다.

    에너지가 하나의 의사결정단위를 이루면 계다. 유체의 의사결정은 계를 이루고 게임의 원리를 따른다. 엔트로피를 확률로 설명하면 틀렸다. 확률은 변수가 1이 아니라고 전제하기 때문이다. 확률은 외부변수 2가 결정하고 유체는 내부 계 1이 결정한다.

    주사위를 던진다면 주사위와 사람이 변수다. 승부차기라면 키커와 키퍼가 변수다. 2가 결정하면 확률이고 1이 결정하면 게임이다. 게임의 심판은 한 명이다. 결정권은 1에 있다. 확률로 어렵게 설명하는 것은 게임으로 쉽게 설명하지 못하기 때문이다.

    계를 이루는 유체는 동력이 있다. 사회라면 권력이다. 내부에 압력이 걸려 있다. 압력의 평형에 의해 밸런스가 작용하므로 대칭 2 를 축 1이 통제한다. 그것이 권력이다. 권력은 1이 2를 통제하므로 효율성이 있다. 궁극적으로 계의 효율성이 에너지가 된다.

    엔트로피는 에너지가 닫힌계 안에서 1로 행세하는 유체의 성질이자 자연의 의사결정 원리다. 대통령은 한 명이고 심판은 한 명이다. 엔트로피 증가는 1로 수렴되는 현상이다. 물방울은 한 방울이 된다. 모든 물질은 중력에 잡혀서 지구 하나에 포함된다.

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    유체가 압력을 받아 계를 이루면 하나의 의사결정 단위가 되고 거기서 일어나는 변화는 깨지는 방향 하나 뿐인 것이 엔트로피다. 둘은 합칠 수 있는데 하나는 깨질 수 밖에 없다. 뭐든 합쳤다가 깨진다. 사람은 만났다가 헤어지고 기계는 조립했다가 분해된다.

    자발적 변화로 제한하면 우주 안에서 일어나는 모든 의사결정은 집합 1이 원소 2로 깨지는 것이다. 원소 2가 집합 1로 뭉치려면 누가 뒤에서 밀어줘야 하므로 자발적 의사결정이 아니다. 이는 1+1=2만큼 쉬운 것이다. 1을 2로 만드는 방법은 깨뜨리는 것이다.

    우리는 확률로 엔트로피를 해석하지만 틀렸다. 확률이 아니라 게임이다. 게임은 상부구조가 있다. 상부구조에 권력이 있다. 상부구조는 집합이다. 원소는 하부구조다. 게임은 대칭을 이루고 작용과 반작용이 대결하여 우세한 쪽에 의사결정권을 몰아주게 된다.

    게임은 51 대 49에서 51은 100으로 만들고 49는 0으로 만든다. 유체가 계를 이루면 축은 하나이므로 게임이 작동한다. 열을 전달하는 분자 숫자와 상관없이 계는 하나다. 계가 하나이므로 갈수는 있어도 올수는 없다. 열이 이동하는게 아니라 계가 통합된다.

    유체의 자발성은 확률적 우연이 아닌 구조적 필연이다. 전술적 우연이 아닌 전략적 필연이다. 계 내부에 만들어진 지렛대가 움직이기 때문이다. 게임이 시작되면 자연의 동력과 사회의 권력에 의해 축이 이기므로 확률은 100 퍼센트가 아니면 0 퍼센트가 된다.

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    물질이 계에 갇혀 간섭하면 나란해진다. 나란하면 공간을 적게 차지해서 효율적이다. 효율적인 구조가 이겨서 축을 장악하고 계를 한 방향으로 움직이는 자발적 권력을 만들어낸 것이 에너지다. 한 덩어리가 일으키는 변화는 깨지는 것 뿐인 것이 엔트로피다.

    존재는 외부간섭으로 흥하고 내부간섭으로 망한다. 외부간섭이 내부를 단결하게 하지만 지나친 단결은 분열의 씨앗이다. 좋은 당은 평소 분열되어 있다가 필요할 때 힘을 합치고, 나쁜 당은 평소 단결해 있지만 거기서 더 단결할 수 없으므로 결국 분열한다.

    우주가 공유하는 하나의 의사결정 메커니즘을 이해하지 않고 무언가를 안다고 말할 수 없다. 그것은 게임의 원리, 전략의 원리, 차원의 원리다. 그것은 상부구조가 개입하는 것이다. 집합이 원소를 제한하는 것이다. 밸런스가 움직여 자원을 통제하는 것이다.

    공간을 덜 차지해야 이기는데 결국 공간을 더 차지하게 된다. 뭉치면 이기는데 종목을 바꾸면 오히려 불리하다. 전술은 뭉칠수록 유리하고 전략은 뭉칠수록 불리하다. 미리 뭉쳤다가 결정적인 찬스가 왔을 때 내가 원하는 장소에서 뭉칠 수 없게 되는 것이다.

    존재의 근원은 단순한데 양자역학과 엔트로피의 법칙이 어렵게 느껴지는 이유는 간섭에 의한 방향전환 때문이다. 에너지는 간섭인데 인류는 간섭을 모른다. 간섭하면 수렴되고 수렴된 것은 확산된다. 밖에서 간섭하면 안으로 뭉치고 뭉친 것은 안에서 깨진다.