본문 바로가기

물리학13

우주의 천체들이 모두 회전하는 이유는? 우주의 은하와 모든 천체들이 왜 회전하는지에 대한 질문은 과학적 호기심과 천문학의 기본적인 이해를 불러일으키는 흥미로운 주제이다. 모든 천체가 왜 회전하는가 하는 질문은 우주의 기본 원리와 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 깊은 통찰을 제공한다. 우주의 모든 천체, 은하에서 행성에 이르기까지 회전하는 것은 우주의 기본 물리 법칙, 특히 각운동량 보존의 원리와 깊은 관련이 있다. 천체의 형성과 진화: 천체가 회전하는 이유를 이해하는 것은 은하와 행성계가 어떻게 형성되고 진화하는지 이해하는 데 중요하다. 이는 우주의 역사와 구조를 이해하는 데 필수적인 요소이다. 이 글에서는 우주에 있는 모든 천체들과 별들 그리고 은하들이 왜 회전하는지에 대한 탐구를 해보는 시간을 가질 것이다. 천체가 회전하는 기본 원리 천체.. 2024. 4. 20.

엔트로피는 무질서도가 아니다? 엔트로피는 무질서도가 아니다? 우리는 학창 시절에 열역학 법칙에 관하여 공부했다. 그때 엔트로피라는 단어에 처음 접하게 된 것을 어렴풋이 기억하고, 엔트로피는 무질서도라고 배운 기억이 있을 것이다. 엔트로피는 열 에너지를 다루는 열역학 분야에서 매우 중요한 개념이고, 우주의 자연 현상의 흐름을 설명하는 도구로 사용되는 개념이기도 하다. 그러나 막상 엔트로피가 무엇이냐고 질문을 받는다면 과학적으로 설명하는 것이 쉽지 않음을 알 수 있다. 왜냐하면 엔트로피는 단순히 무질서라는 개념으로만 알고 있기 때문이다. 현대과학에서는 엔트로피를 알아야만 우주의 팽창과 시간의 흐름 그리고 에너지의 교환에 관한 설명을 할 수 있다. 엔트로피가 단순히 무질서도 라고 알고 있는 것은 약간은 부족한 지식이다. 이 글에서는 엔트로.. 2023. 11. 1.

빅뱅(Big Bang) 우주의 시작 빅뱅(Big Bang) 빅뱅은 우주의 기원을 설명하는 우주 이론 중 하나이다. 빅뱅 이론은 우주는 약 138 억 년 전에 아주 작고 뜨거운 상태에서 시작하여 대규모 폭발(대폭발)을 지나면서 현재의 형태로 발전했다는 이론이다. 대폭발을 시점으로 시간과 공간이 시작되었고, 모든 물질과 에너지는 이 폭발에서 비롯되었다. 이론에 따르면 관측 가능한 우주의 초기부터 현재까지의 진화를 설명하고 있으며, 대폭발 이후에 우주는 계속 팽창하고 있다. 빅뱅 이론은 우주의 탄생과 진화에 대한 이해를 높이는 중요한 개념이지만, 일어난 시간에 대한 명확한 답은 아직 없다. 여담이지만 성경의 창세기에 이 세상은 모든 것이 하나로 섞여 있던 암흑 상태라고 하는 말이 나온다. 마치 빅뱅 이론과 들어맞는 문구라는 생각을 .. 2023. 9. 2.

E=mc² E=mc² E=mc²는 알버트 아인슈타인의 특수상대성 이론에서 유래된 가장 유명한 공식이다. 이 식은 에너지(E)와 질량(m) 사이의 상호 변환 관계를 보여주며, c는 빛의 속도를 나타내는데, E=mc²의 의미를 간략하게 요약하면 다음과 같다. 1. 질량이 에너지로 변환될 수 있으며, 에너지도 질량으로 변환될 수 있음을 보여준다. 예를 들어 핵분열 과정에서 일부 질량이 방출되고 큰 에너지가 생성되는데, 이는 줄어든 질량과 에너지의 증가가 E=mc² 식에 의해 서로 반비례하는 관계임을 알 수 있다. 2. 질량은 에너지의 휴식 상태(repose)를 가진 형태라고 볼 수 있다. 따라서 질량이 없는 입자들도 속도에 따른 에너지를 가질 수 있다. 예를 들어, 빛 입자인 포톤은 질량이 없지만, 에너지를 가지고 있습.. 2023. 8. 18.

특수 상대성이론(Theory of special relativity) 특수 상대성이론(theory of special relativity)은 빛의 속도와 같이 빠른 속도로 움직이는 물체들을 다루는 역학 이론이다. 특수 상대성 이론은 맥스웰 방정식에서 처럼 모든 관성계에서 관찰자의 속도와 무관하게 빛의 속도는 일정하다. 즉, 빛 또는 질량이 없는 입자의 속도는 정지한 관찰자가 보거나 움직이는 관찰자다 보거나 관계없이 항상 같다는 의미이다. 특수상대성이론은 시간과 공간이 절대적이지 않고 상대적이며, 속도에 따라 다른 결과를 도출한다. 이론에 따르면 시간은 상대적으로 흐르며, 고속으로 움직이는 물체는 시간이 느리게 흐른다는 것을 말한다. 또한, 고속으로 움직이는 물체의 길이는 축소되기도 한다. 특수 상대성 이론은 로렌츠 변환을 도입함에 따라, 시간과 공간을 역학적으로 구별하여 .. 2023. 8. 16.

초전도체(supercondoctor) 최근 한국에서 LK-99라는 상온 초전도체가 개발됐다는 보도가 있어 세계작인 관심을 모으고 있다. 아직 이론적으로 확실하게 증명된 것은 아니지만, 이 말이 사실이라면 과학기술계의 큰 혁명이 일어날 것으로 예상이 된다. 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 작동하므로 초전도체를 이용하기 위해서는 냉각시설이 필수적이지만, 경제적인 비용 문제 때문에 소규모로 이용될 뿐 이용에 많은 제약이 따른다. 그러나 상온 초전도체가 실제로 성공한다면 과학계와 경제계에 매우 큰 파급효과가 일어날 것이며, 과학기술의 큰 획을 긋게 될 것이다. 초전도체(supercondoctor)란 무엇인가? 초전도체는 매우 낮은 온도에서 전기저항이 0 이 되어 초전도 현상이 나타나는 도체를 말한다. 이러한 물질은 특정 온도(임계 온도) 이하에서만.. 2023. 7. 31.

자연계에 존재하는 기본적인 네 가지 힘 자연에 존재하는 기본적인 네 가지 힘을 설명하는 것은 쉽지 않다. 여기서는 보통의 과학 지식을 가지고 있는 사람이 이해할 수 있도록 최대한 쉽고 간단하게 설명하고자 한다. 강한 상호 작용(strong interaction, 강력) 강력(강한 상호작용)은 쿼크들 사이에서 세 종류의 새로운 전하들 사이에 작용하는 힘이다. 세 종류의 전하이기에 겔만은 빛의 3 원색에 대응하는 이름을 붙여서 Red, Green, Blue로 불렀다. 새로운 전하를 색전하(color charge)로 이름 붙인 것이다. 3 종의 전하 사이에 일어나는 힘이므로 강한 상호작용은 SU(3) 게이지 군으로 보게 되는 것이다. SU(3) 게이지 군을 갖는 강한 상호작용은 8개의 게이지 입자를 갖고, 글루온(gluon)이라고 이름을 붙인 게이.. 2023. 7. 13.

레이저(Laser)란 무엇인가? 레이저(Laser)는 복사 유도 방출에 의한 광증폭(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)의 줄임말로, 빛의 증폭이라는 물리적 현상을 이르는 말인데, 보통은 이 현상을 이용하여 만들어진, 강하고 퍼지지 않으며 멀리 전달되는 단색광 레이저 빔(beam) 또는 레이저광(光)을 간단히 '레이저'라고 부른다. 레이저는 전자기파의 자극 방출에 의한 광증폭 과정을 통해 광을 방출되는데 광의 상대적 위상이 장거리에 걸쳐 상관된 편광파를 가진다. 레이저는 다른 광원과 다르게 공간적으로 일정한 파장과 공간적인 일정성을 가지는 광선을 방출하며, 시간적인 일정성도 높아 굉장히 좁은 스펙트럼으로 광을 방출할 수 있으며, 팸토 초(femtosecond)와 같이 극단.. 2023. 7. 3.

플라즈마(Plasma)는 고온의 기체? 플라즈마(Plasma) 플라즈마(Plasma)는 이온화된 기체를 말하며, 고체, 액체, 기체에 이어 물질의 4번째 상태로, 원자 또는 분자로부터 전자가 분리되어 자유롭고, 이온 및 전자가 공존할 수 있도록 충분한 에너지를 가진 기체이다. 네 가지 기본적인 물질 상태 중 하나로, 자유 전하로 인해 플라즈마는 높은 전기전도도를 가지며, 전자기장에 대한 매우 큰 반응성을 갖는다. 우주에 존재하는 물질의 99%이상이 플라즈마로 이루어져 있다. 플라즈마는 우주에서 가장 풍부하게 존재하는 보통 물질의 형태이다. 플라즈마는 온도와 밀도에 따라 특정 수의 중성 입자도 존재할 수 있는데, 이 경우를 플라즈마의 부분 이온화라고 한다. 네온 사인과 번개는 부분적으로 이온화된 플라즈마의 예이다. 그러나 모든 이온화된 기체를 .. 2023. 6. 16.

빛의 속도는? 빛의 속도를 측정하는 방법은 여러 가지가 있지만, 그 중 가장 간단한 방법은 피조의 광속 측정 장치를 사용하는 것입니다. 피조의 광속 측정 장치는 광원에서 나오는 빛이 회전하는 톱니바퀴의 톱니 틈을 통과하게 한 후 멀리 있는 거울에 부딪혀 되돌아오게 해 빛이 멀리 떨어진 두 점 사이를 왕복하는 데 걸린 시간을 재는 장치입니다. 빛의 속력은 빛이 이동한 거리를 그것을 통과하는 데 걸린 시간으로 나눈 값입니다. 피조의 광속 측정 장치를 사용하여 빛의 속도를 측정하는 방법은 다음과 같습니다. 피조의 빛 속도 측정 원리. 1. 광원에서 나오는 빛을 회전하는 톱니바퀴의 톱니 틈에 통과시킵니다. 2. 빛은 톱니바퀴를 통과하여 멀리 있는 거울에 부딪혀 되돌아옵니다. 3. 빛이 톱니바퀴를 통과하고 다시 톱니바퀴로 돌아.. 2023. 6. 15.

블랙홀(black hole) 블랙홀(black hole)은 항성(별) 진화의 최종 단계에서 생성되는 천체로서 강력한 중력과 높은 밀도를 가지고 있는, 입자나 전자기 복사, 빛을 포함한 그 무엇도 빠져나올 수 없는 시공간 영역이다. 물질은 만유인력에 의해 모든 다른 물질을 잡아당기는 힘을 가지고 있고 우주에 존재하는 수 많은 천체들이 가지고 있는 만유인력을 특별히 중력이라고 한다. 우주 공간에서 거대한 질량을 가진 항성이 붕괴 후 수축 되면서 작은 은 공간에 압축되면 강한 중력이 발생하고 주변의 물질을 당기게 되어 빛을 빨아들일 정도가 되면 블랙홀이 된다. 블랙홀은 빈 공간인 검은 구멍이 아니며 거대한 중력을 가진 천체이다. 블랙홀의 형성 단계 항성의 붕괴 : 블랙홀은 주로 질량이 큰 항성이 매우 강력한 중력에 의해 붕괴될 때 형성된.. 2023. 6. 15.

양자역학(quantum mechanics)이 무엇인가? 양자역학의 의미와 배경 양자역학(量子力學, quantum mechanics)은 분자, 원자, 전자, 소립자 등 미시적인 계의 현상을 다루는 즉, 작은 크기를 갖는 계의 현상을 연구하는 물리학의 분야이다. 아원자 입자 및 입자 집단을 다루는 현대 물리학의 기초 이론이다. 양자역학은 우리의 상식으로는 터무니없는 사건이라 해도, 발생 확률이 0이 아닌 이상 반드시 일어난다는 물리학적 아이디어에 기초한다. 양자역학이란 말을 이해하려면 ‘양자’와 ‘역학’을 각각 살펴보는 것이 좋다. ‘양자(量子)’로 번역된 영어의 quantum은 양을 의미하는 quantity에서 온 말로, 무엇인가 띄엄띄엄 떨어진 양으로 있는 것을 가리키는 말이다. ‘역학(力學)’은 말 그대로는 ‘힘의 학문’이지만, 실제로는 ‘이러저러한 힘을 .. 2023. 6. 13.

일반 상대성 이론 일반 상대성 이론은 알버트 아인슈타인이 1915년에 발표한 물리 이론으로, 중력을 기술하는 이론입니다. 이 이론은 시간과 공간의 관계를 다루며, 질량과 운동 상태에 따른 공간의 곡률(휘어짐)을 설명합니다. 이 이론에 따르면, 질량이나 에너지를 가진 물체는 주변 시공간(공간과 시간)을 휘어지게 만듭니다. 시공간의 곡률은 일반 상대성 이론에 따라 질량이나 에너지가 주변의 시공간을 뒤틀어주는 현상을 말합니다. 이 곡률은 중력의 효과로 발생하며, 물체의 질량이나 에너지에 따라 다른 형태를 가집니다. 우주 공간에 있는 우주선을 생각합시다. 우주선이 정지한 상태에서는 무중력 상태이므로 물체는 정지해 있고 우주선이 가속 운동을 하면 물체는 우주선의 진행 방향과 반대 방향으로 움직일 것입니다. 마치 중력이 작용하여 물.. 2023. 6. 8.

이전 1 다음

티스토리툴바