열역학 제2법칙과 일상 생활 적용 또다른 예

열역학 제2법칙과 일상 생활은 어떤 관련이 있을까? 열역학 제2법칙은 엔트로피 증가의 법칙입니다. 엔트로피의 증가 란 무질서도의 증가라고 할 수 있습니다. 이렇게 말하면 너무 현학적인 단어를 사용한다고 원망하시는 분들이 있을 겁니다. 그래서 조금은 쉽게 표현해보도록 하겠습니다. 사실 열역학 제2법칙은 일상 생활에서 쉽게 접할 수 있습니다. 열역학 제2법칙과 일상 생활 예시를 드리기 전에 물리학 법칙 혹은 자연을 나타낸 수학 공식과 관련된 오해를 먼저 말씀드리겠습니다. 많은 분들이 물리학 법칙이라고 하면 겁을 먹습니다. '나는 그런 심오한 것들을 이해할 수 없어 깊게 공부한 소수의 사람들 만이 이야기하고 다룰 수 있는 분야야' 라고 생각하십니다. 마찬가지로 자연을 나타내는 수학 공식 관련해서도 '나는 이해할 수 없어 그것은 전공을 한 사람들만 알 수 있는 외계어야' 라고 말할 수 있습니다. 사실은 그렇지 않습니다. 그런 수식을 보시면 이해 못하실 수 있습니다. 하지만 말로 쉽게 풀어 쓴다면 이해 못하실 리가 없습니다. 왜냐하면 자연스런 자연 현상을 수식으로 나타낸 것이 불과하기 때문입니다. 그 말을 다르게 풀어 쓰면 우리가 일상 생활에서 오래 전부터 접하고 있던 사실을 수식으로 바꾼 것에 불과합니다. 그러니 지레 겁먹을 필요가 없습니다. 우리가 느끼고 자연에 실재했던 것이 먼저입니다. 그것을 수식으로 나타낸 것뿐이죠. 따라서 수식으로 나타낸 것을 겁먹는다는 것은 주객이 전도된 것입니다. 다시 열역학 제2법칙으로 돌아가겠습니다. 열역학 제2법칙은 외부의 의도적인 일이 없을 경우 엔트로피는 증가한다는 것입니다. 다른 말로는 무질서도가 올라간다는 것이죠. 일상 생활을 예를 들어보겠습니다. 현대에는 다양한 종류의 가족이 있습니다. 1인 가구, 2인 가구, 3인 가구, 드물지만 4인 가구, 더 드물지만 조부모까지 포함한 5인 혹은 6인 가구도 있습니다. 상황을 설정해보겠습니다. 1인 가구의 경우에는 혼자 살면서 일을 합니다. 주중에는 격무에 시달려서 늦게 퇴근합니다. 아침에는 간신히 일어나서 출근을 하고 있죠. 2인 가구는 맞벌이 부부입니다. 부부가 모두 일을 하고 당연히 주중에는 시간이 없습니다. 간혹 주말 출근할 때도 있죠. 3인 가구는 맞벌이 부부에 아이는 어린이집을 다닙니다. 부부 중에 일찍 끝나는 사람이 애를 찾아와 밥을 먹이고 씻기고 놀아줍니다. 4인 가구는 더 힘듭니다. 맞벌이 부부에 한 아이는 초등학생, 다른 아이는 유치원에 다닙니다. 챙기기 더 힘들죠. 이렇게 네 가지 종류의 가족으로 말해보겠습니다. 조부모의 도움을 받는 5인 가구, 6인 가구는 제외하겠습니다. 이런 가족 구성원이 사는 집을 관찰해보겠습니다. 주중에는 항상 바쁩니다. 시간이 없죠. 정신없는 월화수목금을 보냅니다. 간혹 주말에도 회사에 출근해서 업무를 합니다. 간신히 일요일에 쉴 수 있다고 가정해봅시다. 집 안을 쭉 둘러봅니다. 어질러져 있습니다. 당연합니다. 주중에는 집을 청소할 시간이 없었기 때문입니다. 집에서 머무는 시간이 많지 않은 1인 가구도 마찬가지입니다. 티비나 소파, 책장에 먼지가 쌓여 있습니다. 간신히 쉬는 일요일에 청소를 합니다. 그리고 정신없는 일주일을 보냅니다. 그러면 어떻게 될까요? 다시 지저분해져 있습니다. 이게 바로 열역학 제2법칙 엔트로피 증가의 법칙입니다. 자연의 모든 것들은 외부의 개입이 없으면 무질서도 증가하게 되어 있습니다. 자연히 먼지가 쌓이고 모아져 있던 물건들은 흩어지게 됩니다. 사실 가만히 있던 제품, 물건들이 흩어진다는 의미는 아닙니다. 이것을 정확히 이해하기 위해서는 폐가를 예로 들어보겠습니다. 폐가를 인터넷에서 수소문합니다. 폐가를 찾아갑니다. 폐가는 어떻게 되어있을까요? 먼지가 쌓여 있고 거미줄이 쳐 있고 물건들이 부서져서 나뒹굴고 있습니다. 그렇다면 처음부터 그랬을까요? 아닐 겁니다. 다만 어느 시점 사람이 찾지 않았을 것이고 점점 어질러졌을 겁니다. 그러면 사람이 마지막 방문을 한 그 시점은 어땠을까요? 깨끗했을 겁니다. 그러나 시간이 흘러 사람이 찾지 않을 것이죠. 그러면 물건은 낡고 부서지고 떨어지는 부분이 생길 겁니다. 이게 바로 무질서도가 증가하는 열역학 제2법칙입니다. 이 법칙을 우리의 몸에도 적용할 수 있습니다. 우리의 몸은 외부의 에너지를 받아서 한 곳에 모아져 있습니다. 생애 주기를 반복하는 동안은 그 축적된 에너지의 형태를 유지합니다. 하지만 나이를 먹어 감에 따라 모아 놓은 상태를 유지하기 힘듭니다. 단적인 예로 이가 빠지고 머리가 빠지기 시작합니다. 무질서도 증가하는 방향으로 바뀌게 되는 것이죠. 젊었을 때는 식사를 하든 외부의 에너지를 이용해서 몸에 일어난 손실들을 빠르게 회복합니다. 하지만 나이가 먹어가며 따라서 회복력이 점점 떨어지게 되고 영구히 신체의 일부를 읽어버리게 됩니다. 우리 몸도 자연의 법칙인 열역학 제2법칙을 피해갈 수 없는 것입니다. 우리가 힘을 들여 정리정돈한 것들이 어질러지는 것은 당연한 것입니다. 작은 단위로 보자면 에너지를 써서 인위적으로 모아져 있는 것이고 그것들은 시간이 지남에 따라 결속력은 점점 떨어집니다. 따라서 점점 멀어지고 초기 상태보다 서로 떨어져 있게 됩니다. 이것이 어질러져 보이는 것이죠. 사실 이것을 설명할 수 있는 아주 쉬운 현상이 있습니다. 투명한 컵에 물을 담습니다. 그리고 그 물에 설탕을 넣든 소금을 넣든 넣어 보시죠. 그러면 녹으면서 고루 퍼지게 됩니다. 사실 물에 녹지 않는 물질 이어도 마찬가지입니다. 초기에 넣을 때는 모아져 있다 최대한 넓게 자연스럽게 퍼진 형태로 고정이 됩니다. 이러한 자연 현상을 설명한 것이 열역학 제2법칙입니다. 여러분들께서 열역학 제2법칙에 대한 설명을 읽거나 들으시고 무슨 말인지 어렵다고 생각되신다면 여기서 써 있던 내용을 떠올려 보세요. 우리가 겪은 자연현상을 그렇게 정리한 것뿐입니다.