지구 온난화로 미루어 보았을 때 우리는 운석 충돌을 피했을 지도 모른다.

 
 
 
 
최소 작용의 법칙, 헤밀턴의 원리, 라그랑주 역학 같은 목적론적 역학에 대해 공부하다가 더워서 빡이 쳤는데 문뜩 떠올라버렸다.
방학인데 고점도르 포기하고 저점도르 중이라 할게 ㅈㄴ 없다.
 
 

내 머리속으로 go!

항상 우주는 작용을 최소화하는 방향으로 진행한다.
작용의 정의는 다음과 같다.
$\int \mathcal{L} \cdot dt$ , $\mathcal{L} = T - U$ , $T$ = (계의 운동에너지) , $U$ = (계의 포텐셜에너지)
물론 이 법칙은 물리 법칙이 허용하는 내에서 작용을 최소화 한다는 이야기이다.
열역학 제 2 법칙을 무시하고 갑자기 운동에너지가 포텐셜에너지로 바뀌어서 작용을 최소화하려고 할 수는 없는 노릇이다.
 
난 여기서 어떤 계를 제안한다.
한 10만년 가량의 태양 빛과 지구를 포함한 계를 제안한다.
그게 어렵다면 10만광년 길이의 태양 빛 세기의 광선과 지구를 포함한 계를 생각해 보자.
 
우리는 인생의 경험에 의해 무엇이 물리적으로 가능하고 무엇이 물리적으로 가능하지 않은 지 알 수 있다.
예를 들어, 산업혁명이 일어나지 않아 지구온난화가 21세기 까지 일어나지 않은 계는 충분히 우주에 존재할 법 하다.
또 현재 우리가 살고 있는 이 곳은 이미 현실이기 때문에 당연히 우주에 존재할 수 있는 계이다.
 
나는 이 2가지 계를 철저히 에너지 관점에서 바라보려고 한다.
왜냐하면 최소 작용의 법칙의 수학적 기술이 에너지에 대한 식이기 때문이다.
 
일단 둘 다 가능한 계라고 가정하겠다. 물리법칙을 잘 따른 계라면 최소작용의 법칙을 만족했을 것이다.
그런데 이상하다. 두 계의 작용이 달라 보인다!
왜냐하면 지구온난화에 의해 태양 빛이라는 포텐셜 에너지가 지구 대기의 운동에너지로 바뀐 현재 우리가 살고 있는 계의 작용이,
산업혁명이 일어나지 않은 상상속의 계의 작용 보다 커 보인다!
이런 모순이 왜 발생했을까?
 
나는 이런 모순을 운석충돌로 해결해 보고자 한다.
 
10만광년 길이의 광선과 지구와 어떤 운석을 포함한 계를 생각해보자.
 
만약에 산업혁명이 일어나지 않았다면 운석이 충돌할 수 밖에 없는 인과관계가 있다고 가정해 보자.
운석과 지구의 합산 포텐셜 에너지와 운동에너지는 시시각각 변한다. 운석이 지구와 가까워지면서 포텐셜 에너지를 잃고 운동에너지를 얻는다. 즉 속도가 증가한다.
 
그런데 두 우주가 분기하는 사건이 발생한다.
 
둘 중에 한 계는 운석이 충돌하면서 운석이 가지고 있던 마지막 운동에너지가 지구 내에서 열이라는 형태의 운동에너지로 영구히 변환되어 버리고 더 이상 포텐셜 에너지가 증가하지 않는다.
 
그리고 다른 한 계는 운석이 피해가면서 운석과 지구사이의 중력 결합에 의한 포텐셜 에너지가 점점 증가하게 된다.
 
작용은 두 계가 모두 같아야 하기 때문에 운석이 멀어짐에 따라 증가하는 포텐셜 에너지 증분을 처리하기 위해,
앞으로 수 백년 동안,
지구 온난화라는 사건이 일어나서 태양 빛이라는 포텐셜 에너지를 지구 대기의 열 에너지라는 운동 에너지로 바꾼다.
 
결과적으로 두 계의 작용은 동등해 졌다. 모순이 사라졌다.
 
따라서 혹시 우리는 운석충돌을 회피한 대신에 지구온난화를 겪는 것이 아닐까?
이걸 확인해 보려면 한 가지 방법이 있어 보인다.
역사상 충돌했을 지도 모를 법한 운석들의 궤도를 예측하고
그들의 궤도 수치를 가지고 시기에 따른 포텐셜에너지, 운동에너지를 측정하여 작용을 계산한다.
그리고 지구온난화에 의한 작용도 정밀하게 계산한다.
상상 속의 계의 예상 작용 수치와 현재 우리 세상의 예상 작용 수치를 비교해서 얼추 비슷한 운석이 존재한다면 증명이 되는 거 아닐까?
 
 
 

한계

당연한 얘기지만 운석의 정확한 포텐셜 에너지는 태양을 고려해야 한다.
태양의 활동에 비하면 지구의 온난화는 보잘 것 없다.
한 마디로 태양을 포함한 계를 생각한다면, "운석충돌"로 설명되는 것 보다.
"태양풍이 0.001% 세기가 강해졌다"로 설명되는 것이 가능해지기 때문에 "운석충돌"은 과대 해석 혹은 일어날 확률이 적은 사건 정도가 된다.
 
최소 작용 법칙의 일반화도 한계이다.
보통 최소 작용 법칙으로 푸는 문제는 역학적 문제들이 많다.
이런 행성계 스케일의 열적인 문제를 풀기 위해 이걸 쓰는 경우가 있는 지 궁금하다.
한 마디로 최소 작용 법칙의 일반화가 맞는 지도 모르겠다.
 
 

근데 그러면...

지구 온난화 ㅈ밥 아닌가 생각이 든다.
나는 운석충돌 보다 심각한 현상이라고 보고 있었기 때문에 그렇게 생각이 든다.
아니면 운석충돌 급 사건으로 지구온난화를 축소시키기 위해,
어떤 특이한 미래가 펼쳐질까?

 

 

궁금증

한 번 빛 에너지에서 운동에너지로 변환되면 다시 돌아가는 것은 불가능하다고 생각했는데,

생각해보니 만약 그렇다면 운동에너지가 계속 쌓여서 지구의 온도는 계속 올라갈 수밖에 없을 것이다.

왜냐하면 지구가 우주에 에너지를 방출하는 방법은 질량을 잃거나 아니면 빛의 형태로 발산하는 것 뿐이기 때문이다.

지구의 온도는 거의 일정하게 유지되고 있으므로 모순이다.

혹시 고급 빛 에너지 -> 운동 에너지 -> 저급 빛 에너지 이런 과정이 있을 수 있을까?