질량보존과 환원법칙

[김동지]

  열역학 1법칙과 2법칙은 해석하기에 따라 모순될 수 있다. 1법칙은 같다고 하고 2법칙은 다르다고 한다. 1법칙이 공간의 대칭성이면 2법칙은 시간의 비대칭성이다. 뒤섞으면 안 된다. 에너지는 공간에서 더하고 빼면 같지만 시간에서 사용하면 다르다. 에너지를 사용하면 인과관계가 작동하기 때문이다. 

  원인은 결과보다 효율적으로 배치되어 있어야 한다. 자원의 배치가 잘못되면 인과법칙이 작동하지 않는다. 화살을 거꾸로 매기면 날아가지 않는다. 화살 총량은 변하지 않으나 화살의 명중은 변한다. 과녁에 맞은 화살이 궁수가 쏜 화살보다 많을 수는 없지만 적을 수는 있다는 것이 열역학 제 2법칙이다.  

  사람들이 이 문제를 헷갈리지 않는 이유는 학자들이 법칙을 둘로 구분했기 때문이다. 전체와 부분의 관계도 같다. 공간에서는 환원되나 시간에서는 환원되지 않는다. 연탄이 낱장으로 열장이나 열장짜리 한 묶음이나 가격은 같다는게 환원 1법칙이다. 그러나 배달을 시키면 어떨까? 요금이 달라진다.

  같은 상품도 쪼개서 여러번 배달하면 요금이 올라가므로 부분의 합은 전체보다 작다. 부분을 쪼개서 열 번 배달하면 배달료가 비싸고 전체를 합쳐서 한 번에 배달시키면 배달요금이 싸진다. 사람들이 열역학 1법칙과 2법칙의 모순은 전혀 거론하지 않으면서 환원법칙에 대해서는 왜 시비를 하는 것일까?

  사실은 정확히 모르기 때문이다. 인류는 사물의 열역학 1법칙과 사건의 열역학 2법칙도 모르지만 공간의 환원 1법칙과 시간의 환원 2법칙에 대해서도 모른다. 열역학은 법칙을 둘로 나누어 놓았기 때문에 모순을 발견하지 못한다. 마찬가지로 환원법칙도 공간법칙과 시간법칙으로 나누면 무모순이다. 

  환원 1법칙 - 전체와 부분은 공간에서 환원된다.

  환원 2법칙 - 전체와 부분은 공유의 효율 차이로 시간에서 환원되지 않는다. 

  열역학 1법칙 - 공간의 사물은 좌우가 대칭이다.

  열역학 2법칙 - 시간의 사건은 원인과 결과가 비대칭이다.

  사물은 환원되지만 사건은 환원되지 않는다. 불변은 환원되지만 변화는 환원되지 않는다. 공간은 환원되지만 시간은 환원되지 않는다. 공간의 왼쪽 오른쪽은 같지만 시간의 과거와 미래는 다르다. 원인과 결과는 차원이 같지 않다. 원인은 결과보다 차원이 높다. 전체는 부분의 합보다 한 차원 더 높다.

  간단하다. 1+1과 2는 값이 같다는게 환원 1법칙이다. 이 경우는 전체는 부분의 합과 같다. 그러나 점 둘과 선 하나는 다른 것이다. 점 둘을 합치면 선이 되지만 점 둘과 선은 차원이 다르다. 점은 둘이라도 0차원이고 선은 짧아도 1차원이다. 이것은 초등학생도 알겠다. 부분과 전체의 합은 차원이 다르다.

   열역학 1, 2법칙과 환원 1, 2법칙은 같은 법칙인데 인간들이 다르다고 믿는 이유는 잘 모르기 때문이다. 2법칙에 인과관계가 작동하고 있고 원인과 결과는 차원이 다르다는 사실을 모른다. 같은 차원에서는 사건이 격발되지 않는다. 남녀 두 사람은 0차원이고 부부 두 명은 1차원이다. 무엇이 다른가?

  남녀 두 명은 그냥 두 명인데 부부 두 사람은 아기가 생겨서 조만간 세 명으로 늘어난다. 아는 척 하는 사람은 많아도 진짜 아는 사람은 없다. 원인과 결과는 차원이 다르다. 열역학 2법칙은 차원 문제다. 엔트로피 증가는 차원의 감소다. 원인과 결과 사이에 차원 감소가 있다는 사실을 학자들은 모른다.

  원인은 사건을 격발한다. 결과는 격발된 원인을 집행한다. 원인은 공유하고 결과는 공유하지 않는다. 모든 변화는 공유에서 일어나고 사유에서 종결된다. 결혼하면 공유하므로 아기가 생기고 이혼하면 사유하므로 아기가 안생긴다. 환원법칙은 열역학과 완전히 같다. 전체는 부분의 합보다 차원이 높다. 

  조립된 자동차가 1차원이면 분해된 자동차는 0차원 부품들의 집합이다. 부품들의 집합과 완성차는 당연히 가격이 다르다. 그 차이는 조립에 드는 비용이다. 조립된 자동차에 기름을 넣으면 2차원이고, 보험에 가입하고 번호판을 받으면 3차원이고, 도로 위를 운행하면 4차원이다. 변화는 차원을 바꾼다. 

  전체는 부분의 합보다 차원이 높다. 엔트로피 증가는 차원의 감소다. 자발적 변화는 차원의 감소 형태로만 일어난다. 엎어진 물과 그릇에 담긴 물은 차원이 다르다. 살아있는 사람과 죽은 사람은 차원이 다르다. 활시위에 매겨진 화살과 그냥 화살은 차원이 다르다. 차원이 같으면 변화가 아니라 순환이다.

  순환논증의 오류는 차원을 바꾸지 않고 변화를 설명하려고 하기 때문이다. 원인과 결과 사이에 차원의 변화가 있어야 순환 논증의 오류를 피한다. 밥은 똥의 원인이지만 똥은 밥의 원인이 아니다. 밥이 똥보다 차원이 높다. 똥도 거름되어 다시 밥이 되잖아 하는 억지는 피곤하다. 그건 태양이 개입했다. 

  사건은 원인과 결과가 대칭되어 1 단위를 이룬다. 하나의 사건 안에서는 결과가 다시 원인이 되지 않는다. 결과가 다시 원인이 된 것으로 보인다면 반드시 추가 에너지 투입이 있으므로 그 경우는 별개의 사건으로 분류해야 한다. 추가 에너지 투입이 없다면 변화가 아니라 순환이므로 역시 논외가 된다.

  인공지능의 창발성은 차원의 차이 때문이다. 반도체를 많이 썼다고 차원이 증가한게 아니고 정보는 원래 차원이 있다. 총알을 많이 쌓아놓으면 터지는 수가 있다. 총알이 많아서 터진게 아니고 많은 총알 중에 하나가 우연히 뇌관을 건드려서 터진 것이다. 차곡차곡 쌓으면 아무리 많아도 안터진다.