[취미는 과학] 2화 시간, 왜 되돌릴 수 없나?

 

EBS에서 방영 중인 과학 토크쇼 '취미는 과학'의 2화, '시간, 왜 되돌릴 수 없나?'를 리뷰하고자 한다. 이 에피소드는 시간의 비가역성에 대한 심도 있는 논의를 통해 시청자들에게 물리학의 흥미로운 세계를 소개한다.

출연진

2화에는 통계물리학자 김범준 교수와 화학자 장홍제 교수가 게스트로 출연한다. 김범준 교수는 통계물리학 분야에서 활발히 연구하며 대중과학서 저술로도 알려져 있다. 장홍제 교수는 화학 분야에서 다양한 연구를 수행하며 과학 대중화에 기여하고 있다. 이 두 전문가의 참여로 시간의 비가역성에 대한 다양한 관점이 제시된다.​

내용 요약

EBS의 과학 프로그램 '취미는 과학' 2화 '시간, 왜 되돌릴 수 없나?'는 시간의 비가역성에 대해 깊이 있게 다루며 시청자들의 큰 관심을 받았다. 이 에피소드는 우리가 일상에서 경험하는 시간의 흐름이 왜 과거에서 미래로만 진행되는지에 대한 근본적인 질문을 던지며, 다양한 과학적 이론과 예시를 통해 그 답을 찾아간다.​

 

프로그램은 먼저 일상생활에서의 경험을 통해 시간의 비가역성을 체감하게 한다. 예를 들어, 깨진 유리가 저절로 원래 상태로 복구되지 않는 현상이나, 얼음이 녹아 물이 되는 과정은 모두 되돌릴 수 없는 일방향성을 지니고 있다. 이러한 현상들은 시간의 흐름이 한 방향으로만 진행된다는 것을 직관적으로 보여준다.​

 

다음으로, 프로그램은 물리학적 관점에서 시간의 방향성을 설명한다. 특히, 열역학 제2법칙인 엔트로피 증가 법칙을 중심으로 논의가 전개된다. 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 척도로, 닫힌 계에서는 시간이 지남에 따라 엔트로피가 증가하는 경향을 보인다. 이는 자연계에서 질서 있는 상태가 무질서한 상태로 변화하는 것이 자연스럽다는 것을 의미하며, 이러한 엔트로피의 증가는 시간의 비가역성을 설명하는 핵심 요소로 작용한다.​

 

프로그램은 또한 상대성이론과 양자역학 등 현대 물리학의 다양한 이론들을 소개하며, 시간의 본질에 대한 다양한 해석을 제공한다. 상대성이론에 따르면 시간은 절대적인 것이 아니라 관찰자의 속도와 중력에 따라 달라질 수 있으며, 이는 시간의 흐름이 일정하지 않을 수 있음을 시사한다. 양자역학에서는 미시 세계에서의 입자들의 상태가 확률적으로 결정되며, 이는 시간의 흐름이 고전적인 결정론적 관점과는 다르게 작용할 수 있음을 보여준다.​

 

또한, 프로그램은 우주의 탄생과 진화 과정에서 시간의 방향성이 어떻게 형성되었는지에 대해서도 탐구한다. 빅뱅 이후 우주는 팽창하며 초기의 고도로 질서 있는 상태에서 점차 무질서한 상태로 변화해 왔다. 이러한 우주의 진화 과정은 엔트로피 증가와 밀접한 관련이 있으며, 이는 시간의 비가역성을 우주적 스케일에서 이해하는 데 도움을 준다.​

주요 이론

엔트로피 증가 법칙

열역학 제2법칙에 해당하는 이 원리는 닫힌 계에서 엔트로피가 시간이 지남에 따라 증가한다는 것을 의미한다. 이는 시스템이 점점 더 무질서해지는 경향을 가지며, 이러한 엔트로피의 증가는 시간의 방향성을 결정짓는 중요한 요소로 작용다.​

상대성이론

아인슈타인의 이론으로, 시간과 공간이 서로 상대적이며, 관찰자의 속도와 중력에 따라 시간의 흐름이 달라질 수 있음을 설명한다. 이는 시간의 절대성에 대한 기존의 관념을 깨뜨리고, 시간의 본질에 대한 새로운 시각을 제공한다. 취미는 과학 이후 회차를 통해​ 일반 상대성이론과 특수 상대성이론에 대해 다룬다.

양자역학

미시 세계에서의 물리 법칙을 다루는 이 이론은 입자들의 상태가 확률적으로 결정되며, 고전 물리학과는 다른 시간에 대한 해석을 제시한다. 양자역학은 시간의 흐름이 고전적인 결정론적 관점과는 다르게 작용할 수 있음을 보여준다.