혼돈으로부터의 질서 by 일리야 프리고진

[ 밑줄/연결 ]

 

고전적인 관점으로는 자연의 기본적인 과정들은 결정론적이며 가역적인 것이다. 멋대로이고 비가역성을 지닌 과정들은 단지 예외적인 것으로 생각되었다.

 

 

 

열역학의 가장 독창적인 기여는 물리학에 시간의 화살을 도입한 유명한 제2법칙이다.

 

이제 우리는 평형에서 멀리 떨어진 상태에서는 새로운 형태의 구조가 자발적으로 형성될 수 있다는 것을 알게 되었다.

 

엔트로피 법칙은 섞임을 <무질서>로의 진화 - 가장 확률이 큰 상태로의 진화 - 로서 기술한다. 

 

19세기 초에 이르러 뉴턴의 계획  - 모든 물리적이고 화학적인 현상들을 힘들의 작용에 의한 것으로 간추리는 것(중력에 의한 인력 이외에도 물체를 팽창시켜 녹도록 하는 열에 의한 척력 그리고 전기적이고 자기적인 힘들도 여기에 포함되었다) - 은 나폴레옹이 유럽을 지배할 당시 과학세계를 지배하고 있던 라플라스 학파의 공식적인 계획이 되었다.

 

일반화라는 것은  <지성>의 속성으로 고전과학의 가장 위대한 업적이다.

 

엔트로피의 생산은 계 안에서 비가역적인 변화들이 일어나고 있음을 나타내는 것이다.

 

엔트로피는 에딩턴이 적절하게 표현한 바와 같이 <진화의 지표> 또는 <시간의 화살>이 된다. 

모든 격리된 계에서는 미래는 엔트로피가 증가하는 방향이다. 

 

혁신적인 것은 근사의 방법으로서가 아니라 오히려 설명원리로서 확률을 물리학에 도입한 것이며, 이것을 이용하여 계가 확률의 법칙들이 적용될 수 있을 만큼 많은 구성요소들로 이루어진 덕분에 새로운 형태의 행동양식을 나타낼 수 있다는 것을 보여준 것이다.

 

최소 엔트로피 생산의 이론은 일종의  <관성>을 표현하는 것이다. 경계조건이 계를 평형에 이르지 못하게 할 때 계는 차선의 행동을 하게 된다. 즉, 계는 최소 엔트로피 생산의 상태로 가게 된다 - 이것은 <가능한 한> 평형에 가까운 상태로 가게 된다는 것이다.

선형열역학은 따라서 계를 유지하는 선속과 양립될 수 있는 최소한의 활동수준을 향해 가는 계의 안정적이고 예측할 수 있는 행동을 기술한다.

 

 

흔히 생물학적 질서는 맥스웰의 악마를 닮은 효소들에 의하여 창조되고 유지되는 거의 불가능한 물리적 상태로서 단순하게 나타내진다. 이러한 효소들은 악마가 온도와 압력의 차이들을 유지하는 것과 같은 방법으로 계 안의 화학적 차이들을 유지한다.

 

평형으로부터 멀리 떨어진 조건들하에서 자생적 조직화  과정들은 우연과 필연 간의 그리로 요동과 결정론적 법칙들 간의 미묘한 상호작용에 해당되는 것이다. 우리는 분기점 근처에서는 요동이나 제멋대로의 요소들이 중요한 역할을 하는 반면에 분기점들 사이에서는 결정론적인 양상들이 지배적이 될 것이라고 기대한다.

 

오늘날 물리적 과학들의 재개념화가 일어나고 있음을 주목한 바 있다.

그것들은 결정론적이고 가역적인 과정들로부터 확률적이고 비가역적인 과정들로 옮겨지고 있다.

 

 

뉴턴적 과학의 야심은 보편적이고 결정론적이며 관측자에 대한 아무런 참조도 포함하지 않을 만큼 객관적이며 시간의 손아귀에서 벗어나는 기술( 記述)의 수준에 도달할 만큼 완벽한 그러한 자연에 관한 전망을 제시하는 것이었다.

 

 

뉴턴의 물리학에서는 아무런 보편적 상수도 없다. 이것이 바로 대상들의 규모에 관계없이 적용될 수 있다고 뉴턴의 물리학의 보편성을 주장하는 까닭이다. 원자들, 행성들, 별들은 단 한 가지의 법칙에 의해서 지배된다는 것이다. 

 

하이젠베르크의 불확정성 관계..

위치와 운동량에 해당되는 연산자들은 양자역학을 다루고 있는 모든 교과서들에서 설명되어 있는 것처럼 좌표들만으로 또는 운동량만으로 표현될 수 있다.

중요한 점은 모든 경우에 있어서 오직 한 가지(좌표나 또는 운동량) 형태의 양만이 나타나며 두 가지가 동시에는 나타나지 않는다는 것이다.

 

가역적인 슈리딩거 방정식은 오직 그것이 정의에 의하여 기술할 수 없는 비가역적 충돌들에 의해서만 시험될 수 있다는 역설에 부딪치게 된다. 따라서 양자역학은 닫혀진 구조를 이룰 수가 없는 것이다.

 

 

양자 역학의 중요성은 그것이 미시적인 물리학에 확률을 도입시켰다는 데 있다는 것이다....

양자역학에서는 파동함수가 측정과정에서를 제외하고는 결정론적 방식으로 진화된다.

 

 

 

비가역적으로 진화하는 것은 바로 확률분포이다.

 

 

비가역성은 보편적 성질이 아니다. 그러므로 동역학으로부터 비가역성의 어떠한 일반적인 유도도 기대될 수 없다는 것이

다.

 

푸앵카레는 닫혀진 모든 계는 시간에 따라 그 이전의 상태로 되돌아간다는 것을 증명하였다. 

따라서 모든 상태들은 영원히 다시 나타나는 것이다.

 

 

우린는 오직 계의 통계적인 미래만을 예측할 수 있는 것이다.

 

이미 19세기 말에 브런스와 푸앵카레가 유명한 <3체> 문제를 위시하여 대부분의 동역학계들이 적분될 수 없음을 보여 주었다.

 

동역학에서는 <정보>가 보존된다.

 

 

확률과정으로의 전이는 새로운 실체들을 도입하게 되며 제2법칙이 질서로 부터 무질서로의 진화로서 이해될 수 있는 것은 바로 이러한 새로운 실체들에 의한 거이다. 이것은 중요한 결론이다. 제2법칙은 물체에 관한 새로운 개념에 이르게 한다.

 

거시적 물리학의 수준이건 요동의 수준이건 또는 미시적 수준이건 간에 모든 수준에서 비평형은 질서의 근원이라는 것이다. 비평형은 <혼돈으로부터 질서>를 가져오는 것이다. 

 

금세기의 물리학에서 두 가지의 위대한 혁명들을 근본적인 구조에 고전역학으로는 생소한 불가능성들을 포함시킨 것에 해당된다. 이 두 가지는 빛의 속도보다 더  빠른 속도로 신호들이 전파될 수 없다는 불가능성과, 좌표들과 운동량을 동시에 측정할 수 없다는 불가능성이다.

 

우리는 소립자들로부터 생물학 그리고 생태학에 이르는 모든 수준에서 대칭파괴 과정들을 발견했다.

 

대칭을 파괴하는 선택원리로서의 제 2 법칙

--> 확률적 해석  --> 무질서의 증가로서의 비가역성

 

 

존재와 생성은 서로 대립되어서는 안 되는 것이다. 그들은 실재의 두 가지 관련된 양상들을 나타내는 것이다.

 

희망에 이르게 되는 것은 심지어 작은 요동이라 할지라도 그것이 성장하여 전반적인 구조를 변화시킬 수 있기 때문이다.

 

 

 

[ 자평 ]  1/100일도 이해를 못했다. 그럼에도 좋은 책... 다음에 또 읽을 수 있어 좋은 책... 다음에도 1/100도 이해 못할 책