맥스웰의 도깨비가 알려주는 열과 시간의 비밀

한국어판 출간에 부쳐

서론

1. 포신 안에서: 열의 본질
2. 세상에 공찌란 없다: 열역학 제1법칙의 근본
3. 영혼을 찾아서: 열역학 제1법칙의 발견
4. 흐르는 물과 폭포수: 열의 일 해당량의 측정
5. 증기탕 속의 파리: 열역학 제2법칙으로 가는 길
6. 모든 것은 아래로: 열역학 제2법칙
7. 단순한 것이 좋은 것이다: 엔트로피의 발견
8. 황금의 강: 우화
9. 당구 경기: 온도 이야기
10. 줄 위의 도깨비: 우연, 그리고 확실성의 상실
11. 앞면과 뒷면: 확률의 법칙
12. 역학적 도깨비
13. 볼쯔만의 우주: 엔트로피의 본질
14. 지옥의 묵시록: 에너지의 퍼짐
15. E=mc2
16. 이 자리와 이 순간: 시간의 수수께끼
17. 시간의 화살
18. 도깨비의 죽음을 알리는 4개의 부고
19. 새로운 엔트로피
20. 환상 속의 여행: 도깨비, 인간의 몸속으로 들어가다

옮긴이의 말
찾아보기

최후의 위대한 고전 물리학자 볼쯔만이 1905년 캘리포니아로 오게 된 것은 꽤 시의적절한 일이었다. 20세기 초에 있었던 그의 여행은 과거의 물리학에서 새로운 물리학으로의 변신과 구대륙에서 많은 20세기의 위대한 발견이 이루어지게 되는 신대륙으로의 이동을 상징하는 것이었다.

왜냐하면 볼쯔만이 맥스웰과 그의 도깨비가 찾지 못하였던 엔트로피의 미시적 해석이라는 보물을 찾았기 때문이다. 루돌프 클라우지우스가 열과 온도의 비율이라고 수수께끼 같은 정의를 내린 엔트로피는 거시적인 양이다. 그것은 온도계, 저울, 압력계와 같은 일반 실험 도구로 결정된다. 이런 관점으로 볼 때 엔트로피는 분자나 분자의 성질에 대한 것을 의미하지는 않는다. 부피나 무게, 에너지처럼 그것은 더해질 수 있는 양이다. 같은 온도에 있는 똑같은 기체 용기를 서로 연결하면 부피도 두 배로 늘고, 무게도 두 배로 늘고, 에너지도 두 배로 늘듯이 엔트로피 역시 두 배로 늘어난다.

볼쯔만은 이와 같이 용기 두 개를 연결하는 과정을 생각하였을지도 모른다. 그리고 맥스웰의 추종자답게 그는 이것을 분자의 개념으로 상상하였다. 아직 엔트로피가 설득력 있게 역학적으로 설명되지 않았기 때문에, 대신 그는 이것의 의미를 확률에서 찾았다. - 본문 171~172쪽에서