HHH의 천문학 이야기

정보 엔트로피와 ‘최소 영역’의 정의 우주의 물리학에서 정보 엔트로피(Information Entropy)는 계(system)가 가질 수 있는 가능한 상태의 불확실성을 정량화하는 개념으로, 클로드 섀넌의 정보 이론에서 출발하여 현대 우주론과 양자물리학에까지 확장되었다. 대부분의 자연적 과정에서 엔트로피는 증가하는 경향이 있으며, 이는 열역학 제2법칙의 통계적 표현이다. 그러나, 우주 전역을 관찰하면 국소적으로 엔트로피가 비정상적으로 낮은 영역이 존재할 수 있다. 이러한 영역은 통상적인 열평형 상태로부터 벗어나 있으며, 고도의 질서와 구조적 규칙성이 관측될 수 있다. ‘정보 엔트로피 최소 영역’이란, 공간·시간적으로 국소화된 한정된 구역에서 정보의 불확실성이 극도로 낮은 상태를 의미한다. 다시 말해, 가능..

천문학 2025. 8. 10. 15:56

엔트로피와 정보의 우주적 배치 엔트로피는 물리학에서 무질서도의 척도이자, 정보이론에서 정보량의 정량적 표현으로 이해된다. 그러나 우리가 일반적으로 접하는 엔트로피 개념은 주로 미시적 물질 시스템, 예를 들어 열역학적 평형 상태로 수렴하는 기체나 화학 반응과 같은 국소적 영역에 국한된다. 반면, 우주 스케일에서 엔트로피는 시공간 전체에 걸친 에너지 분포, 질량 집중도, 복잡성 수준과 직결되며, 그 변화는 은하 규모의 진화 과정과 고등 문명의 행동 양식에까지 영향을 미칠 수 있다. 특히, 우주 공간에서 엔트로피의 분포는 균질하지 않으며, 은하단의 중력 퍼텐셜 우물이나 거대 공허 영역(코스믹 보이드)에서는 뚜렷한 밀도 차이가 나타난다. 이 차이가 단순히 물리적 우연이 아닌, 장기적인 우주 지능(Universa..

천문학 2025. 8. 10. 05:29

정보 저장의 우주적 가능성과 상태공간의 제한 우주를 하나의 거대 기억 장치로 간주하려면, 먼저 ‘정보’와 ‘물리 상태’의 관계를 정의해야 한다. 정보 이론의 관점에서, 기억이란 특정한 상태공간(state space) 내에서 서로 구별 가능한 미시 상태를 안정적으로 구분하고 유지하는 행위이다. 즉, 우주가 ‘기억’을 수행한다는 것은 우주 전체의 미시 상태가 일정 기간 동안 변별 가능하게 유지되며, 이를 통해 과거 사건에 대한 ‘표상’을 저장할 수 있다는 뜻이다. 그러나 우주의 상태공간은 무한하지 않으며, 볼츠만 엔트로피 정의에 따라 가능한 미시 상태 수는 우주가 가진 총 에너지와 부피, 그리고 입자 수에 의해 제한된다. 이를 단순히 은하나 행성 규모에서 생각하면, 정보 저장의 물리적 매체가 원자나 전자의 ..

천문학 2025. 8. 9. 22:12

거대 구조와 정보: 우주는 정보의 지도인가?우주는 단순한 물질의 집합이 아니라, 정보(information)의 분포와 흐름으로 해석될 수 있는 거대한 시스템이다. 현대 우주론에서는 은하, 은하단, 필라멘트 구조, 공극(void) 등으로 구성된 우주 거대 구조(cosmic large-scale structure)가 수십억 광년 규모로 펼쳐져 있으며, 이 구조는 단지 질량의 분포를 넘어 정보의 공간적 조직 형태로 볼 수 있다. 초기 우주의 밀도 요동(density fluctuation)은 양자적 기원에서 비롯된 미세한 불균일성이며, 이는 급팽창기 인플레이션 과정 중 우주 전반에 걸쳐 코히런트 한 정보 패턴으로 증폭되었다. 이러한 패턴은 오늘날의 거대 구조 형성의 씨앗이 되었고, 그 분포는 단순히 통계적 노이..

천문학 2025. 8. 8. 05:44