< 2018. 8. 28. 퇴계학부산연구원 사랑방 >

엔트로피(Entropy)법칙-事有終始, 諸行無常

釜慶大學校 名譽敎授  李 旭

1. 序論

세상의 모든 것은 時間(과거, 현재, 미래로 이어져 머무름이 없이 일정한 빠르기 무한히 연속되는 흐름)과 함께 시작과 끝이 있다(事有終始). 이 모든 것들이 時間에 따라 變했으면 좋은 것도 있고 變하지 않았으면 좋은 것도 있다. 그러나 좋던 싫던 세상만사는 時間에 따라 變한다는 것은 不變의 진리이다. 그런데 時間 이라는 것 자체도 變해간다.  이왕 變하는 것이라면 만사가 좋은 방향으로만 變한다면-더 젊어지고, 더 예뻐지고, 더 사랑 하게 되고, 더 부자가 되고, 더 출세하고, 죽지 않고 살기만 한다면 얼마나 좋겠는가! 만 그것이 희망대로 되지 않고 언젠가는 늙고, 추해지고, 싫어지고, 가난해 지고, 화려한 前職의 白手가 되고, 안타깝게도 죽게 된다. 왜 싫기만 한 이런 방향으로 변할까?

“모든 것이 時間에 따라 이렇게 變한다.”하는 것은 분명하게 認識할 수가 있는데, 왜 변해야만 되는 가를 이해하고 변화의 방향성을 예측하거나 또는 그 변화를 납득하고 이해 할 수 있다면 변화에 대한 거부감이 덜하게 느껴질 수도 있을 것이다. 그러나 자연적 변화의 최종적인 도달점을 결코 인위적으로 바꿀 수는 없다. 다행히도 경우에 따라서는 이 변화를 빠르게 한다든지 아니면 느리게 한다든지 아니면 변화의 과정을 바꾼다든지 하는 등으로 人爲的으로 조절할 수가 있기 때문에 절망 속에서도 적지 않은 희망이 있게 되는 것이다.

엔트로피(Entropy)는 이렇게 세상만사가 시작되고 끝나는 점에 이르는 과정에서 변하는 方向性을 제시 하고, 인위적인 조절 방법을 제시할 수 있는 것으로 熱力學(Thermodynamics) 函數이다. 열역학 함수는 狀態函數(State function)로서, 특징은 처음 상태와 마지막 상태가 정해지면, “그 도달 경로에 관계없이 그 계의 모든 열역학적 함수의 합은 같다.”는 것으로서, “경로의 선택으로 열역학적 이익을 얻을 수가 없다.”는 것이다.

2. 時間이란?

우리는 時間? 이라고 하면 우선 時計를 떠 올린다. 歲月? 이라고 하면 달력 혹은 카렌다(calendar)를 떠올리고 年月日을 생각한다. 태양의 움직임을 기준으로 시간과 세월이 정해졌다. 1초는 지구의 자전에 의한 평균 태양일의 1/86,400 로 정했다가 현재는 특정 상태에서의 세슘원자의 진동수를 이용하여 나타낸다. 우리가 시간을 느낄 때는 무언가의 움직임이 있거나 변화가 있을 때이다.

인간은 주기적 운동을 하는 것을 이용하여 시계를 만들어 시간의 흐름을 측정하였다. 인간이 시간을 인식하고 기록하기 위해서는 무언가 표준이 되는 운동이 필요할지 모르나 시간이라고 하는 것은 더욱 근원적인 것으로 물체의 운동과는 관계가 없고 우주전체에 담담히 흐르는 물과 같은 것으로 보아야 한다. 사실 움직임이 없어도 시간만은 흐르고 있으며 인간이 사용하는 시간의 표준은 오직 지구에서만 통용되는 것이다. 시간이라는 개념을 “물체의 존재와는 무관계하게 ‘시간’이 존재하고 있고 물체의 운동은 그 시간에 따라 일어난다.”라는 가설아래 생각하면 크게 보아 무리가 없게 된다.

물체의 운동은 크게 巨視的(Macroscopic)과 微視的(Microscopic)으로 나눌 수가 있으며 우리가 五感으로 인식할 수 있는 모든 거시적 운동은 古典力學이라고도 부르는 뉴턴(Newton) 力學으로, 原子중의 電子 정도 무게(9.11 x 10-28 g)에 해당하는 미시적 질량의 운동은 量子力學(Quantum mechanics)으로 설명된다. 뉴턴 역학의 표현에 항상 포함되는 물질이 가지는 속도단위(예: m/sec)에 시간이 포함되어 있으며 양자역학에서는 항상 포함되는 프랑크(Planck) 상수(h=6.624 x 10-27 erg.sec)에 시간이 이미 포함되어 있기 때문에 이렇게 표현하는 것이다.

3. 事有終始

大學章句大典 1장에 “物有本末하고 事有終始하니 知所先後면 則近道矣리라.”  朱子는 앞글과의 문맥상, 근본은 明德을 가리키고 끝은 新民을 가리킨 것으로 처음은 知止를, 끝은 能得을 가리키는 것이라고 했다. 이를 떠나서도 일반적으로 이 말은 定性的으로 萬物 萬事에 적용되는 것으로 보아도 좋을 것이다. 이어지는 문장은 “致知 在格物”로 매듭 지으며 ‘지식을 이루는 것은 모든 사물을 구명하는 格物에 있다.’ 하여 格物이야 말로 모든 지식의 시작이라고 말한 것으로 생각된다.

시작과 끝은 각 각 다른 상태를 말하며 시작과 끝 사이에는 시간이 있다. 시작과 끝을 科學의 관점에서 보게 되면 熱力學的 개념이 된다. 그렇지만 엄격히 말해 형이상학을 定量的인 狀態函數的으로 말할 수는 없다. 간단히 말하자면 인간은 태어나고 죽는다는 시작과 끝이 있다. 生과 死라는 최초상태와 최종상태를 열역학적 개념으로 본다면 경로에 무관하기 때문에 어떻게 살다 죽어도 결국 生과 死는 출발과 종착이니 삶의 과정은 묻지 않는다는 이야기가 되기 때문이다. 이것은 윤리적 및 가치관으로 볼 때 받아들이기 어려운 점이다. 그러나 속담에 “바로 가나 모로 가나 서울만 가면 된다. 젊어서 고생은 사서도 한다. 라던지 塞翁之馬.”라는 말은 열역학적 관점에서의 말로 이해하면 된다. 이런 점에서 定性的(Qualitative)인 形而上學(人文學)과 定量的인(Quantitive) 形而下學(科學)의 논리적 한계가 나타나게 된다고 본다. 그렇지만 큰 흐름에서 본다면 서로 납득할 만한 논리이기도 하다.

유학은 흔히들 보수적이고 수구적인 라고 말하는 이가 많지만. 大學章句大典의 二章을 음미해보면 그렇지 않음을 알 수 있다.

湯之盤銘曰에 苟日新이어든日日新하고又日新이라康誥에曰 作新民이라하며詩에曰 周雖(비록수)舊邦이나 其命維新이라하니是故로 君子는無所不用其極이니라.

구태에 머무르지 말고 변화에 적응하고 변화를 이끌어 가라는 뜻이 아니겠는가?

4. 諸行無常

眞理는 영원불변한 것으로서 불교에서는 진리의 가르침을 法이라고 표현 한다. “法이다.”라고 하여 도장을 찍은 3가지 법이 三法印인데, 바로 諸行無常(無常印), 諸法無我(無我印) 와 涅槃寂靜(涅槃印)이다.

부처님의 일대기를 천태종의 지의(智顗, 538~597)대사가 확립한 5시 8교의 교판은 다음과 같다. 5시(五時)란 석가모니가 설법한 시간적 순서에 따라 경전을 분류한 것으로서, ① 깨달음을 얻은 직후 21일 동안 〈화엄경 華嚴經〉을 설한 華嚴時, ② 이후의 12년 동안 〈아함경 阿含經〉을 설한 阿含時, ③ 다시 8년 동안 〈유마경 維摩經〉·〈능가경 楞伽經〉·〈무량수경 無量壽經〉 등과 같은 방등부(方等部)의 경전들을 설한 方等時, ④ 뒤의 22년 동안 〈반야경 般若經〉을 설한 般若時, ⑤ 최후의 8년 동안 〈법화경 法華經〉을 설하고, 열반에 들기 직전에 〈열반경 涅槃經〉을 설한 法華涅槃時를 말한다. 華嚴時는 부처의 세계를 설한 것으로 불교 논리의 시작이고 涅槃時는 석가모니의 끝을 맺는 것으로 事有終始이다. 이 삼법인을 최초로 설한 때의 이야기이다.

부처님이 바라나시의 녹야원에 있을  때의 일이다. 어느 날 부처님은 다섯 비구에게 설법하다가 이런 질문을 했다. “비구들이여, 내가 물을 테니 아는 대로 대답해 보라. 육체(色)란 영원히 변하지 않는 것인가, 시시각각 변해서 무상한 것인가?” “무상한 것입니다.” “무상한 것이라면 즐거운 것인가 괴로운 것인가?” “괴로운 것입니다.” “육체가 무상하고 괴로운 것이라면 ‘그것은 나의 것(我所)이며, 나(我)이며, 나의 본체(我體)이다’라고 생각하는 것이 옳은가 그른가?” “옳지 않습니다. 그것은 나가 아닙니다(無我).” “그러면 정신의 세계인 감수작용(受)과 개념작용(想), 그리고 의지(行)와 인식(識)은 어떠한가?” “그것 역시 영원한 것이 아니며, 즐거운 것이 아니며, 나의 것도 나의 본체도 아닙니다.” “참으로 그러하다. 그렇게 관찰하는 것이 옳다.” 『잡아함경』 제1권 34경 「오비구경(五比丘經)」

부처에게 직접 배운 준수한 다섯 비구야 쉽게 답했지만 보통 인간에게는 결코 쉽지 않은 내용이다.  三法印을 하나하나 떼어서 생각하기보다 이와 같이 전후를 연관 지어서 ‘諸行無常이니까 諸法無我이고 諸法無我이니까 涅槃寂靜이다.’라고 논리를 전개한다면 불교에서 말하는 無苦集滅道 無智亦無得(괴로움도 괴로움의 원인도 괴로움이 없어지는 것도 괴로움을 없애는 방법도 없다.)를 쉽게 납득할 수가 있고 三法印의 뜻을 쉽게 깨달을 수도 있다고 본다.

諸行無常을 하루나 이틀로는 절실히 느낄 수 없다. 식물이 자라는 것이야 일주일 정도면 족하지만 적어도 한 달에서 두어 달에서 긴 것은 반년이나 년 단위의 세월이 흘러야 느낄 수 있다. 어제의 나와 오늘의 내가 다르다는 것을 인식하기는 쉽지 않다. 그런데, 모든 것을 미세단위와 구조 차원에서 생각해 보자. 내 몸을 이루고 있는 세포의 수는 대략  60조 개 쯤 된다고 한다.  이들 세포 중에서 하루에 820억 개가 죽고 새로 만들어지는 것이 대략 830억 개쯤 된다고 한다. 몸뚱이 전체를 본다면 별반 다를 것 같지 않지만 사실은 하루사이에 죽고 살아난 세포가 이렇게 많은 것이고, 세포가 죽었다고는 하지 않지만 그 조성 성분이 끊임없이 새로이 교체되어 거의 3년이면 모두 새롭게 교체된다고 한다. 그에 수반하여  내 몸의 많은 변화가 일어나는 것이다. 몸무게의 변화도 있고, 내 몸속에 들어왔다가 흡수되기도 하고 분해되었다가 다시 몸 밖으로 나간 분자의 수를 계산 한다면 아득한 숫자이다. 결국 이런 미시적 관점에서 본다면 내 몸의 변화로부터 어제의 내가 오늘의 내가 아님을 알 수 있다.

형이상학적 관점에서 내가 어제 기억하고 있던 것하고 오늘 기억하고 있는 것의 개수가 틀리고, 똑 같은 사물에 대한 표현을 하더라도 어재와 오늘은 다를 수밖에 없다. 지금 방에 앉아 있다고 하여 어제와 절대적으로 똑 같은 자리에 똑 같은 자세로 앉아있다고 할 수가 없다.  관측하는 시간이 하루가 아니라 초 단위 이니 그보다 더 짧은 시간 단위로 쪼개어 봐도 내 몸은 그 짧은 시간에도 변화해 간다. 우주도 마찬가지다. 이렇게 시간에 따라 우주 전체가 변화해 간다. 빅뱅(Big Bang)에서 약 150억년이 지난 지금을 생각 할 때 인간의 일생은 우주 역사 단위로서는 찰나(刹那)보다도 더 짧다. 이렇게 찰나의 시간 흐름에 따라서도 변화되어 가는데 어느 순간에 존재하는 것이 나인가? 절대로 나를 비롯하여 모든 것을 특정지울 수가 없게 된다. 따라서 諸法無我인 것이다. 세상 모든 것, 무생물조차도 그렇다.

불교에서는 이러한 끝없이 바뀌어가는 어느 한 순간의 我에 執着을 하여 변화를 거부함으로서 생기는 것을 煩惱(貪•瞋•痴)라고도 苦(四苦八苦)라고도 한다. 이러한 執着으로 인한 煩惱와 苦에서 벗어나는 것을 解脫이라고 보면 된다. 해탈의 경지가 곧 涅槃인 것이다. 곧 어느 한 刹那에서 조차 변해가는 諸行에서 어느 것이 我인가를 특정 지울 수가 없는데 무엇을 我라고 하여 집착할 수가 있겠는가?  이를 깨닫게 되면 執着에서 벗어나게 되고 해탈의 境地인 涅槃寂靜에 들 수 있다는 것이다.

5. Entropy(엔트로피)의 법칙

Entropy라는 말은 Energy라는 말보다 늦게 정의된 물리학 용어로서 처음에는 물리학의 열량이나 온도 즉 열-엔트로피에 사용되었으나 점차 통계-엔트로피, 정보-엔트로피로 그 영역을 확대하게 되었다. 엔트로피적 현상은 우리 생활 주변에서 흔히 있는 일이지만 물리현상에서 발견된 개념이다. 독일의 물리학자 R.J.E.Clausius가 1865년에 Energy를 본따서 Entropy라는 용어를 제안하여 사용되기 시작하였다. 어원은 그리스어 trope-변화하게 하는 자-이다.

엔트로피의 기본 개념은 모든 물리현상은 엔트로피가 증가하는 방향으로 자발적으로 일어난다고 하는 것이다. 그 후 엔탈피(열함량)을 포함한 자유에너지 개념(ΔG = ΔH-TΔS)의 도입으로 더욱 명확한 개념, 세상만사는 엔트로피가 증가하는 방향으로, 자유에너지가 감소하는 방향으로 반드시 일어난다는 일반론에 도달하게 되었다.  이것이 변화의 方向性에 대한 과학적 提示이다.

시간에 따라 상태가 변하지 않는 다면 영원한 것이고, 시간에 따라 상태가 변 하지 않으면 不變인데 이런 일은 없다. 우리 주변에서 볼 수 있는 엔트로피가 증가 하는 변화는 自發的인 현상들로서 얼음이 녹고, 바위가 모레로 되고, 뜨거운 것이 식고, 녹슬고, 담배연기가 사라지는 등의 자연 현상과 더러워지고, 무질서 해지고, 정신이 解弛 해 지고, 잊어버리고, 자유로워지고 하는 세상사 등이다. 이런 것들은 가만히 두어도 일어나는 현상(自發的)이며 반대 방향으로 일어나기 위해서는 에너지나 돈이 들어야 되는 것(非自發的)이다. 돈은 쓰기보다 모으기가 어렵고 공부는 안하기가 하기보다 쉽고 손에 익히는 일은 어렵고 힘이 든다. 전제 군주 독재체제가 민주체제로 되는 것, 통제경제가 시장경제로 되는 것 또한 엔트 로피가 증가하는 현상이다. 열역학적인 결과는 최종 상태에 도달 했을 때의 이야기 이며 최종상태의 예측은 가능하나, 언제 최종상태가 될지는 예측할 수가 없다.

6. 맺는말

변화해가는 세상에 어떻게 대처하며 살아야 할까? 順應하는 법(자발적인 법)도 있고 逆行하는 법(비자발적인 법)도 있다. 자연과학의 법칙은 순응이 답이다. 그러나 많은 인간사의 경우에서 알 수 있는 바와 같이 逆行을 하는 것이 바람직한 경우도 많다.

修己治人, 上求菩提下化衆生에서도 알 수 있듯이 修己나 上求菩提는 엔트로피가 극도로 낮은 정신 상태이다. 자기 스스로의 엔트로피를 지극히 낮은 상태로 만들지 않으면 治人이나 下化衆生이 쉽지 않게 된다. 이런 상태에서 라야 가히 治人과 下化衆生이 가능하다는 것이다. 修己나 上求菩提는 대단한 信念과 努力이 들어야 가능한 것이고 에너지가 들어가야 가능한 것이다. 이렇게 治人이나 下化衆生을 하였다(상대의 엔트로피를 낮추었다)하여 자신의 엔트로피가 높아지는 것은 아니다. 그르나 자연과학에서는 총량 불변이므로 상대의 엔트로피를 낮추면 자기의 엔트로피는 높아져야 한다.

인간은 태생적으로 변화를 두려워하기 때문에 현재에 安存하려는 욕구가 강하지만 결국 변화에 적극적으로 대응하면서 역사를 발전시켜 왔다.  세상에는 신념과 노력을 들이고 에너지를 들여 역행할 가치가 있는 일 또한 얼마든지 있다.  대체적으로 일생토록 낮은 엔트로피 상태로 삶을 영위한 사람은 훌륭한 사람이라고 볼 수 있다. 항상 바람직하게 순응할 때와 바람직하게 역행할 때를 심사숙고하여 取捨選擇하여 행할 줄 아는 智慧가 필요하다고 생각한다.