0:00:06.875,0:00:10.453
화학과 물리학에[br]매우 중요한 개념이 있습니다.

0:00:10.453,0:00:15.293
이는 물리과정이 왜 한 쪽으로만[br]진행하는지를 설명해줍니다.

0:00:15.293,0:00:16.849
얼음이 왜 녹는지

0:00:16.849,0:00:19.279
커피에 크림이 왜 섞이는지

0:00:19.279,0:00:22.529
구멍 난 타이어에서 [br]왜 공기가 새는지를 말이죠.

0:00:22.529,0:00:27.039
이는 바로 엔트로피이고,[br]이해하기 매우 힘든 개념입니다.

0:00:27.039,0:00:31.879
엔트로피를 무질서의 단위로[br]설명하는 경우도 있습니다.

0:00:31.879,0:00:35.739
편리한 설명이긴 하지만[br]안타깝게도 틀린 말입니다.

0:00:35.739,0:00:38.511
예를 들어, 무엇이 더 무질서할까요?

0:00:38.511,0:00:43.469
부서진 얼음 조각 한 컵일까요?[br]상온의 물 한 컵일까요?

0:00:43.469,0:00:45.373
대부분 얼음이라고 답하겠지만

0:00:45.373,0:00:49.069
실제로는 부서진 얼음의[br]엔트로피가 더 낮습니다.

0:00:49.069,0:00:52.898
그래서 확률로 생각하는[br]다른 방법이 있습니다.

0:00:52.898,0:00:57.290
이해하기 더 어려울 수도 있지만[br]시간을 들여 공부한다면

0:00:57.290,0:01:01.260
엔트로피를 더 잘[br]이해할 수 있을 것입니다.

0:01:01.260,0:01:03.661
각각 6개의 원자 결합으로 이루어진

0:01:03.661,0:01:07.541
두 개의 작은 고체 물질을 [br]생각해보세요.

0:01:07.541,0:01:12.781
이 모형에서 고체 물질의 에너지는[br]결합 속에 저장되어 있습니다.

0:01:12.781,0:01:15.292
이 고체들은 나눌 수 없는 [br]에너지 단위인

0:01:15.292,0:01:20.070
양자를 담는 용기라고 [br]생각하시면 됩니다.

0:01:20.070,0:01:24.601
물질에 에너지가 많을수록[br]더 뜨거워집니다.

0:01:24.601,0:01:29.042
두 물질 내에서 에너지가 분배되면서도

0:01:29.042,0:01:30.552
각각의 에너지 총량이

0:01:30.552,0:01:34.592
똑같을 수 있는 방법은 매우 많습니다.

0:01:34.592,0:01:38.502
각각의 선택지를 [br]미시 상태라고 부릅니다.

0:01:38.502,0:01:43.341
양자 에너지가 6개인 고체 A와[br]양자 에너지가 2개인 B사이에는

0:01:43.341,0:01:47.832
9,702개의 미시상태가 있습니다.

0:01:47.832,0:01:52.861
물론 이 8개의 양자가 다른 방식으로[br]존재할 수도 있습니다.

0:01:52.861,0:01:57.833
모든 에너지가 고체 A에 있고,[br]B에는 하나도 없거나

0:01:57.833,0:02:00.872
A와 B에 반반씩 있을 수도 있죠.

0:02:00.872,0:02:04.154
각각의 미시 상태가 될 확률이[br]같다고 가정하면

0:02:04.154,0:02:06.794
특정한 에너지 구조가 다른 구조보다

0:02:06.794,0:02:10.543
존재할 확률이 더 높다는 것을[br]확인할 수 있습니다.

0:02:10.543,0:02:14.184
미시 상태의 수가 더 많기 때문이죠.

0:02:14.184,0:02:20.143
엔트로피는 각각의 에너지 구조의[br]확률을 직접 측정하는 단위입니다.

0:02:20.143,0:02:23.193
고체 사이의 에너지가

0:02:23.193,0:02:28.933
가장 고르게 분산된 에너지 구조가[br]가장 높은 엔트로피를 갖는 것을 볼 수 있습니다.

0:02:28.933,0:02:30.474
그러니까 일반적으로

0:02:30.474,0:02:34.853
엔트로피는 에너지 분포를[br]측정하는 단위라고 할 수 있습니다.

0:02:34.853,0:02:37.893
낮은 엔트로피는 에너지가[br]집중되어 있다는 걸 의미하고

0:02:37.893,0:02:41.623
높은 엔트로피는 에너지가[br]퍼져있다는 걸 의미합니다.

0:02:41.623,0:02:45.765
뜨거운 물체가 식는 것과 같은[br]자발적 과정을 설명하는 데

0:02:45.765,0:02:48.075
엔트로피가 왜 유용한지 이해하려면

0:02:48.075,0:02:52.434
에너지가 이동하는[br]동적 시스템을 봐야 합니다.

0:02:52.434,0:02:54.935
현실에서 에너지는 가만히 있지 않고

0:02:54.935,0:02:58.065
이웃하는 결합 사이를 계속 움직입니다.

0:02:58.065,0:03:00.206
에너지가 움직이면

0:03:00.206,0:03:02.955
에너지 구조가 변할 수 있습니다.

0:03:02.955,0:03:05.085
미시 상태의 분포 때문에

0:03:05.085,0:03:09.836
시스템이 에너지가 [br]최대한 분산된 구조가 될

0:03:09.836,0:03:13.595
확률은 21%이고

0:03:13.595,0:03:17.357
시작과 같은 상태로[br]돌아갈 확률은 13%이며

0:03:17.357,0:03:22.857
A가 에너지를 얻을 확률은 8%입니다.

0:03:22.857,0:03:26.935
다시 말해 분산된 에너지와 [br]높은 엔트로피를 갖는 경우의 수가

0:03:26.935,0:03:30.026
에너지가 집중되는 경우보다 많기에

0:03:30.026,0:03:32.558
에너지는 분산되는 경향을 띱니다.

0:03:32.558,0:03:35.509
그렇기에 차가운 물체 옆에[br]뜨거운 물체를 두면

0:03:35.509,0:03:40.420
차가운 물체는 따뜻해지고[br]뜨거운 물체는 식는 것입니다.

0:03:40.420,0:03:41.867
하지만 이 예시에서도

0:03:41.867,0:03:47.116
뜨거운 물체가 더 뜨거워질 확률이[br]8% 존재합니다.

0:03:47.116,0:03:51.427
왜 이런 상황은 현실에서 절대[br]일어나지 않을까요?

0:03:51.427,0:03:54.177
이는 시스템의 규모 때문입니다.

0:03:54.177,0:03:58.057
우리가 가정했던 고체는[br]결합을 6개씩만 가지고 있었습니다.

0:03:58.057,0:04:03.938
6,000개의 결합과 8,000개의 [br]에너지 단위로 키워봅시다.

0:04:03.938,0:04:07.527
그리고 똑같이 A에 [br]에너지의 3/4이 있고

0:04:07.527,0:04:10.127
B에 에너지의 1/4이 있다고 합시다.

0:04:10.127,0:04:14.337
그러면 A가 더 많은 에너지를[br]얻게 될 확률이

0:04:14.337,0:04:17.247
매우 낮다는 걸 알 수 있습니다.

0:04:17.247,0:04:22.308
비슷하게, 일상의 물건들은 이보다[br]훨씬 많은 입자를 가지고 있습니다.

0:04:22.308,0:04:25.920
현실에서 뜨거운 물체가[br]더 뜨거워질 확률은

0:04:25.920,0:04:28.011
터무니없이 낮습니다.

0:04:28.011,0:04:30.409
절대 일어나지 않습니다.

0:04:30.409,0:04:31.528
얼음은 녹고

0:04:31.528,0:04:32.918
크림은 섞이고

0:04:32.918,0:04:34.676
타이어의 바람은 빠집니다.

0:04:34.676,0:04:39.942
이 상태가 본래보다 에너지가 더 많이[br]분산되기 때문입니다.

0:04:39.942,0:04:43.630
신비로운 힘으로 더 높은 엔트로피를[br]향해 가는 게 아닙니다.

0:04:43.630,0:04:48.928
더 높은 엔트로피가 될 확률이 [br]통계학적으로 더 높은 것뿐입니다.

0:04:48.928,0:04:52.480
그래서 엔트로피를[br]시간의 화살이라고 부릅니다.

0:04:52.480,0:04:56.739
에너지는 분산할 기회가 오면[br]분산할 것입니다.