우리는 지금 초기 우주 전체를 그 어떤 질서가 구현될 대상계와 그 배경을 이룰 주변계로 나누고, 온도 T를 지닌 배경 부분이 우리의 관심사가 되는 대상계와 에너지 교환을 가능하게 한다고 생각할 필요가 있다(이러한 주변계의 구체적 사례로 여타의 물질계와 열적 평형을 이루어온 우주배경복사cosmic background radiation 체계를 상정할 수 있다). 이렇게 할 경우, 우리의 관심사는 이러한 주변 배경을 제외한 나머지 전체 우주의 상태이며, 특히 이것이 지닌 정연성 O가 어떻게 출현하느냐 하는 점이다. 원론적으로 이야기하자면 이를 위해 정연성 O를 에너지 E의 함수로 설정하여 자유에너지 F를 에너지 E와 온도 T의 함수로 나타내야 하는데, 이것은 실제로 신뢰할 만한 우주론의 모형 안에서 ‘양자마당 이론’으로 대표되는 동역학 이론이 해낼 수 있는 일이다.

장회익(2013). p.136

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어제 세미나 때에 최우석 선생님이 우주가 대상계이자 배경계가 되는 문제를 질문하시니까, 장회익 선생님께선 우주 전체를 대상계로 놓지 말고, 입자 하나, 서로 상호작용하는 입자 두 개, 이렇게 구체적인 상황을 대상계로 놓고, 우주를 배경계로 놓고 그때의 자유에너지의 변화를 생각할 수 있다고 설명하신 듯 합니다.

수학적 기법으로는 저렇게 하나씩 대상계로 놓고, 그걸 다 합하면 (시그마, 1~무한대까지 ) 될 듯도 합니다만...

입자 끼리의 상호작용 만을 대상계로 놓을 순 있지만, 그 입자들이 별 속에 있었다면, 그 별도 대상계로 놓아야 할 테고, 그 별이 포함된 쌍성계도 대상계가 되야 할테고, ... 은하, 은하군, 은하단, 초은하단, ... 이렇게 계속 포함된 대상계를 생각해 볼 수 있습니다. 우주를 구성하는 입자 수준으로 환원을 한다 해도, 그 위로 계층이나 포함관계로 확장이 될 텐데, 그러면 다뤄야 할 대상계의 숫자가 폭발적으로 늘어나겠지요. 이러한 가능한 모든 대상계의 총합이 우주라고 봐야 할테니까요. 

장회익 선생님의 설명에 간단히 '그렇게 되겠네요' 라고 쉽게 수긍되지는 않네요...

또한 저렇게 입자 수준의 환원을 생각할 수 있는 대상은 '물질' 만 이겠지요. 우주 구성 성분 중에 우리가 아는 물질은 5%도 안된다지요. 당장 '암흑물질' 에게 저런 자유에너지를 계산할 수 있을지 모르지 않나요? 

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왜 자유 에너지로 우주의 빅뱅부터 물질의 탄생과 변화와 생명까지 설명하시려 할까요? 상상해 봅니다.

5장 통계역학에서 보여주신 태도로 보아, 온도라는 것은 허상이라고 보시는 듯 합니다. 내부에너지와 엔트로피의 변화량으로, 그것도 분모 분자가 바뀐, 꺼꾸로 된 값이 온도라고 자주 설명하셨지요. 아울러 엔트로피는 오해를 불러 오기에 피해야만 하는 물리량으로 보시는 것 같구요. 그래서 정교성이라는 다른 대체적 표현을 하시는 듯 합니다.

우주의 변천을 흔히 온도로 설명합니다. 빅뱅 때는 온도가 무한대 였는데, 점점 식어가면서 이러구 저러구 ...

온도가 뒤바뀐 허상이라면, 그걸 기준으로 우주의 변천을 설명하는 것이 문제라고 보시고, 열역학 2법칙은 자체로도 오해가 많고, 엔트로피는 특히 오해 덩어리라고도 할 만 하니까, 다른 필연성, 법칙성을 자유 에너지 변화에서 찾으신 것은 아닐까 싶습니다.

그런데 과연 온도 대신에, 언제나 자유에너지로 바꿔 쓸 수 있는지는 잘 모르겠습니다. (잘 안 될 것 같은데요...)

또한, 우주는 팽창하고 있고, 등압도 아닐 텐데, 자유 에너지가 정의될까요? 결국은 새로운 자유에너지 정의를 만들어야 하지 않을까요?