생명체가 변수로 들어가는 닫힌 시스템에서 에너지 보존법칙?
- 글쓴이
- 전자양
- 등록일
- 2007-09-14 13:52
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그 유명한 에너지 보존 법칙.
닫힌 시스템 내에서 에너지 총량은 불변한다 <- 대충 맞나요?
태양과 지구를 하나의 닫힌 시스템으로 가정합니다.
태양의 에너지를 지구가 흡수하는 환경이죠.
지구에 생명체가 없을 때와
지구에 현재처럼 한주먹의 흙속에 조차 수백만개의 미생물이 존재하는 상황.
생명체가 닫힌 에너지 시스템에서 변수로 작용한다고 보거든요.
좀 황당한 가정이지만..
엔트로피는 계속 증가하는 방향으로 물질은 변합니다.
우주에서 에너지를 발생하는 별들은 언젠가 사라집니다.
우주가 계속 팽창한다는 걸 가정하면, 미래의 어느 싯점에서 우주 전체의
모든 물질의 온도가 절대 0도에 이르죠.
한 지적생명체가 문명을 발전시키고 살아남아서 절대 0도인 물질들을 이용해 핵융합을 일으켜 열 에너지를 만들어 낸다면 - 천문학적 수치의 규모로 - 이 현상을 에너지 보존법칙으로 설명할 수 있을 까요?
다른 사람들 의견
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잡일맨
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일단 완전열평형상태에서 핵융합을 일으킬수 있는 매개체가 없겠죠
아이작 아시모프의 최후의질문 이라는 작품을 읽어보시면 그에대한 답이 있습니다
"God said, Let there be light: and there was light." :) -
전자양
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핵융합은 강력한 중력을 만들만큼 밀도높은 입자들이 존재하면 생성되죠. 절대 0도가 되면 암흑물질, 우주공간에 존재하는 행성이나 운석들이 사라질까요?
절대 0도에도 물질들은 질량과 크기를 가지게 될거라고 봅니다.
전자들이 운동을 멈추게 될까요?
하하~ 소설에서 답을 찾는 시기는 지났어요.
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잡일맨
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엔트로피의 방향성이 핵융합을 일으킬정도로 고밀도로 물질 응축되는 쪽으로 흐를지 무한팽창하는 우주속에 분산되어 나갈지 생각해보시면 최후의 순간에 대한 답에 더 근접하실수 있을겁니다
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cheshire cats g…
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일단....닫힌시스템이라고 하지 않고 고립된 시스템이라고 말하죠. 닫힌시스템은 입자의 교환은 없고 열만 교환하는 경우 닫힌 시스템이라고 하는것 같고요...
님의 주장에 두가지 문제가 있는데
하나는, 지적외계인이 존재한다는 것 자체가 고립계의 엔트로피가 최대값이 아니라는 것.
둘째, 핵융합이 가능하다는것 자체가, 엔트로피가 극대값이 아니라는 의미겠죠. 핵융합이란 것이 결국 물질이 더 안정된 상태로 변화되면서 에너지를 내어놓는 과정일텐데요...핵융합이고 핵분열이고 화석연료고 뭐고 간에 에너지를 더뽑아쓸수 있다는것 자체가 이미, 그 시스템이 에너지적으로 덜 안정화되어 있다는 것을 의미하고 다른 말로하면, 엔트로피가 최대값이 아니라는 말이 됩니다. -
소요유
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절대 0도라는 것이 자유입자 혹은 전자기력에 의하여 결합된 입자의 운동 (병진 회전 진동)이 정지되는 가상적인 온도인데 사실은 불확정성 원리에 의하여 완전히 에너지가 0일수는없습니다.
하여튼 절대0도라는 것이 전자기력과 관련한 운동이 정지되는 것이라면 이 온도에서 핵력이나 중력이 없어지는 것은 아닐 것입니다. 즉, 우주가 무한히 팽창한다는 것이 천체의 운동이 정지되는 상태로 가는 것이 아니라 우주의 밀도가 극단적으로 낮아져 오히려 국소적으로는 천체사이의 중력의 작용이 더커지는 상태가 됩니다.
예를 들어 태양계가 이런 상태가 되면 중력이 없어져 행성들이 뿔뿔이 흩어지고, 나아가 운동을 멈추는 상태가 되는 것은 아니라는 이야깁니다. 우주에서 중력단위로 결합된 천체, 예를들어 은하계 혹은 은하단과 같은 경우에는 거기에 속한 은하나 별 등은 여전히 운동할 것입니다.
이렇게되는 이유는 우주의 입자(천체)들은 중력에 의하여 결합된 것이고 절대 0도가 된다고 하더라도 여전히 운동하고 있을 것이기 때문입니다. 즉, 우주에서 열적온도는 입자 (천체)의 역학적 온도로 정의되는 것이 아니고, 흑체온도로 정의되기 때문입니다. 그래서 지금 2.7K인 우주의 흑체복사온도가 거의 0도에 근접할 것입니다.
위에서 설명했듯이 천체의 열적 운동은 없어진다하더라도 중력이나 원자핵들의 핵력은 없어지는 것이 아니므로 원자핵을 적당히 쪼개거나, 수소원자핵 등을 융합하는 것이 당연히 가능하며 에너지-질량 등가에 의하여 그만큼 에너지가 나오게 될 것입니다. -
소요유
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뱀다리 하나 달면 ; 물리학에서 온도의 개념은 아주 중요합니다. 서로다른 온도개념을 혼용해서 쓰면 물리 자체를 이해할 수 없게 됩니다. 온도에는 열역학적온도 (kinetic temperature), 흑체복사온도 (black body temperature), 복사온도 (radiation temperature), 진동온도 (vibrational temperature), .... 등등이 있습니다. 여기에 자연과학과 공학 각 분야에서 나름대로의 온도를 정의해 씁니다.
절대0도는 열역학적으로 정의된 kinetic temperature로 입자들의 통계적인 속도 분포에 의하여 정의된 온도입니다.
예를들어 햇빛이 드는 방안의 기온이 10도C라고 한다면 열역학적 온도가 283K라는 이야깁니다만 만약 복사온도라고 한다면 태양빛을 내는 온도인 5800K가 됩니다.