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우리가 경험하는 시간은 항상 한 방향으로만 흐른다. 이 불가역적인 흐름을 물리학에서는 종종 "시간의 화살"이라 부른다. 그리고 이 화살의 방향성을 결정하는 근본적인 원리가 바로 열역학 제2법칙, 즉 엔트로피 증가의 원리에 있다. 엔트로피는 시스템의 무질서도 또는 무작위성을 나타내는 물리량으로, 열역학 제2법칙은 고립된 시스템의 엔트로피는 결코 감소하지 않고 항상 증가하거나 최소한 일정하게 유지된다고 말한다. 이는 곧 자연은 질서 있는 상태에서 무질서한 상태로, 즉 확률적으로 더 많은 상태를 갖는 방향으로 진화한다는 것을 의미한다. 우주 전체를 거대한 고립계로 볼 때, 우주 역시 이 법칙의 지배를 받으며 끊임없이 무질서한 상태를 향해 나아가고 있다. 빅뱅, 낮은 엔트로피에서 시작된 우주의 여정 우주론에 따..

태초의 우주는 어떤 모습이었을까? 빅뱅 직후, 우리 우주가 지금의 모습으로 형성되기까지 찰나의 순간 동안 존재했던 물질의 상태를 연구하는 것은 현대 물리학의 가장 중요한 과제 중 하나입니다. 과학자들은 이 시기, 극도로 뜨겁고 밀도가 높은 상태에서 쿼크와 글루온이 자유롭게 움직이는 물질 상태인 '쿼크-글루온 플라즈마(Quark-Gluon Plasma, QGP)'가 우주를 가득 채웠을 것으로 추정하고 있습니다. 🌌수십 년간의 연구를 통해 과학자들은 QGP가 단순히 뜨거운 '기체' 상태일 것이라는 초기 가설을 뒤집는 놀라운 사실을 발견했습니다. 바로 QGP가 거의 마찰 없이 흐르는, 점도가 매우 낮은 '액체'의 특성을 가진다는 것입니다. 완벽한 유체(Perfect Fluid)의 발견 유럽입자물리연구소(CE..

우리가 밤하늘에서 보는 수많은 별들은 모두 우주의 역사 속에서 탄생하고 소멸해왔습니다. 그러나 우주 초기에 탄생한 최초의 별들은 현대의 별들과는 완전히 다른 환경에서, 그리고 다른 방식으로 탄생했을 것으로 추측됩니다. 이들은 '포프 III(Population III) 별'로 불리며, 우주의 암흑기를 끝내고 '재이온화 시대'를 연 주역으로 지목됩니다. 우주 암흑기를 밝힌 최초의 별, 포프 III 빅뱅 이후 약 38만 년이 지나자 우주는 급격히 팽창하며 온도가 낮아졌습니다. 이로 인해 전자와 양성자가 결합하여 수소와 헬륨 원자가 형성되었고, 우주는 빛이 직진하지 못하는 불투명한 상태에서 벗어나 투명해졌습니다. 그러나 이 시기 우주에는 별과 은하가 존재하지 않았기 때문에, 빛이 없는 암흑기가 시작되었습니다. ..