엔트로피 보존과 생명

엔트로피는 반드시 증가하는 방향으로 진행한다는 열역학 제 2법칙의 반대방향으로 진행하는 생명체는 흔히들 무지한 대중에 의해, 혹은 열역학제2법칙의 몰이해에 의한 일부 과학자들로 부터 "진화의 불가, 생명탄생의 불가능성"에 대한 이론적인 바탕으로 사용되어 왔다.

하지만 엔트로피 증가법칙을 역행하는 것은 생명체만의 현상은 아니고 모든 물질에서 엔트로피는 증가할 수도, 감소할 수도 있다. 기체의 경우는 온도를 낮추어 주면 액화되어 물방울이 맺히게 되고 엄청난 양의 엔트로피가 "온도"라는 매개체를 통해 빠져나갔음을 의미한다.

엔트로피 증가 법칙은 닫힌 공간에서, 그것도 기체의 움직임에 대한열역학적인 고찰일 뿐, 액체나 고체, 기타 모든 물질 활동으로 확장시키기 위해서는 "에너지"와 결합한 엔트로피"보존법칙"으로 설명해야만 한다.

즉, 에너지와 결합한 엔트로피의 총량을 고려하게 되면, 어느 한 부분에서 엔트로피가 증가했다면 이는 반드시 다른 부분의 엔트로피 감소를 초래하게 되고 전체의 총량은 언제나 일정하게 보존된다.

닫힌 공간의 기체가 반드시 팽창하는 방향으로 흐르게 되는데 이는 그 기체의 엔트로피 증가로 표현된다. 이 때 그 기체의 온도는 하락함으로서 주위의 물질의 온도가 하락하게 되고 주변 물질의 엔트로피는 감소되는 효과를 갖는다. 온도저하라는 것은  분자입장에서 자체진동이 감소하는 것을 의미하므로 온도의 하락은 즉 엔트로피 감소를 의미한다.

생명체는 주위의 물질을 받아들여 분해하는 과정에서 열을 발산한다. 이는 자신의 몸속 분자들의 엔트로피를 감소시켜서 좀더 복잡한 형태로 변화하는 대신, 그만큼의 엔트로피 감소량을 외부로 발산하는 것을 위미한다. 이 발산은 온도의 형태로 나타나고 그 안밖의 엔트로피 총량은 역시 보존되게 되는 것이다.

지구의 입장에서 보면 전체의 엔트로피는 과거에 비해 많이 감소했고 현재도 감소하는 방향으로 흐르고 있다. 이는 생명탄생의 필연적인 조건이 우선 갖추어져 있음을 말하고 이 조건은 우주팽창에 의한 우주온도하락에 의해서 전 우주적으로, 설명될 수 있는 길을 열어두고 있다. 즉, 우주팽창에 의해 단위면적당 엔트로피가 감소하게 되어 복잡한 computation에 의한 여러가지 복잡한 구조체가 탄생할 수 있는 것이다.

우주의 팽창이 반드시 필연적으로 생명의 탄생을 의미하는가? 대답은 `아니다`이다. 우주의 물질, 팽창의 속도등이 적절히 맞아떨어져서 인간의 지능과 같은 매우 어려운 문제를 푸는데 적절한 탐색환경을 마련해주어야 가능한 일이다. 어쨋든 우리의 우주는 최소한 적정한 질량과 팽창속도를 가지고 있어서 어디선가 다시 빅뱅으로 시작한 우주팽창이 시작된다면 그 때도 역시 생명은 탄생한다는 결론에 이르게 된다.

출처 : 인터넷