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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.

물을 알아? 물(water)은 산소(O)와 수소(H)가 결합된 화학 물질이다. 화학식 H2O를 가지며 표준 온도 압력(STAP : 섭씨 25°C 1 기압)에서 무색 투명하고, 무취무미하다. 물은 가장 보편적인 용매로 보통 액체 상태의 물을 가리킨다. 고체 상태인 것을 얼음, 기체 상태인 것을 수증기라고 부른다. 인공적으로는 수소와 산소를 혼합한 뒤 방전을 일으켜서 만들어 낼 수 있다. 열량이 없고 유기 영양분을 제공하지는 않지만 생명을 유지하는데 없어서는 안 되는 필수적 요소다. 인류를 비롯한 모든 생물에게 있어서 가장 중요한 물질이며, 생체의 주요한 성분이다. 인체는 약 70%, 어류는 약 85%, 그 밖에 물속의 미생물은 약 95%가 물로 구성되어 있다. 생명현상은 여러 물질이 물에 녹아있는 수용액에 의해서 일어.. 2023. 6. 12.

반중력(Anti-Gravity) 중력(重力, gravity)은 자연계에 존재하는 기본적인 네 가지 힘(강력, 전자기력, 약력, 중력) 가운데 하나로 어떤 공간상의 두 물체 사이에 작용하는 인력을 의미한다. 곧, 두 물체의 질량에 비례하고 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 크기로 서로를 끌어당기는 힘이다. 중력은 기본적으로 끌어당기는 인력만 존재하며, 반대로 밀어내는 척력은 아직까지 발견되지 않았지만 보통은 그 힘을 반중력이라고 부른다. 엄밀하게 표현하면 반중력(Anti-Gravity, 反重力)은 중력과 반대의 성질을 가지는 외부적인 환경을 의미하고, SF 영화나 소설의 주된 요소 중의 하나이다. 대개 전자기장 등을 이용하여 중력을 제어하는 복잡한 장치를 가정하여 반중력 장치라 부른다. 만일 SF에서 초공간(Hyperspace) 도약.. 2023. 6. 12.

워프 드라이브(Warp drive) 워프 드라이브는 많은 과학 소설 작품에서 등장하는 허구적인 초광속 우주선 추진 시스템입니다. 워프 드라이브는 주로 Star Trek과 같은 작품에서 유명하며, 물리학 연구의 주제이기도 합니다. 실제 세계에서 가장 비슷한 개념은 알쿠비에레 드라이브(Alcubierre drive)로, 일반 상대성 이론의 필드 방정식에 대한 이론적인 해결책이며 특수 상대성 이론을 만족시키며 빛 속도보다 빠르게 우주 공간을 이동하는 기술입니다. 워프 드라이브는 공상 과학 소설에서 우주여행을 하는 여러 가지 방법 중 하나입니다. 워프 드라이브의 원리는 이동하는 우주선의 앞쪽에는 공간을 수축시키고 우주선의 뒤쪽에는 공간을 팽창시켜, 매우 큰 에너지의 사용 없이 빛 보다 빠르게 이동하는 것입니다. 비슷한 비유를 하자면 해안가에서 파.. 2023. 6. 10.

하이퍼스페이스(Hyperspace, 초공간) 우리는 SF영화에서 우주선이 빠른 속도로 특별한 우주 공간으로 진입하는 장면을 보곤 합니다. 이 공간을 초공간 또는 하이퍼스페이스(hyperspace)라 하는데, 이는 과학 소설과 SF 영화에서 흔히 등장하는 가상의 공간으로, 일반적인 공간과는 다른 특징을 가지고 있습니다. 하이퍼스페이스는 다차원 공간을 나타내며, 직선적인 거리보다 빠른 경로를 통해 이동할 수 있습니다. 시간을 단축하고 빠르게 이동할 수 있는 특성을 가지고 있으며, 4차원, 5차원, 또는 더 높은 차원으로 표현될 수 있습니다. 이 공간은 일반적인 우주의 세계와 분리되어 있으며, 보통은 더 빠른 이동이 가능하거나 다른 현실과 연결되어 있습니다. 하이퍼스페이스는 주로 우주선이나 우주 비행체가 워프나 웜홀과 같은 기술을 사용하여 더 빠르게 이.. 2023. 6. 9.

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.

순간 이동(원격 전송, Teleportation) 우리는 살면서 먼 곳으로 이동할 때가 자주 있습니다. 그럴 때마다 교통 체증으로 인하여 차가 막히고 가는 동안에 많은 시간이 걸리기 때문에 지루함을 느끼기도 합니다. 그래서 우리는 자주 이런 상상을 해 봅니다. "순식간에 내가 다른 장소로 이동할 수만 있다면 얼마나 좋을까? 만일 그게 가능하다면 순식간에 세계 여러 곳으로 돌아다니며 멋진 여행을 할 수도 있을 텐데"라고 상상의 날개를 펼 때가 있습니다. 우리가 한 장소에서 다른 먼 장소로 이동하기 위해서는 걷거나 교통수단을 이용합니다. 그래서 많은 시간이 필요합니다. 순간이동(Teleportation)은 순식간에 한 공간에서 다른 공간으로 이동하는 과학적 기술로, 대개 아주 멀리 있는 곳으로 이동할 때 쓰입니다. 주로 게임이나 판타지 소설, SF 영화에 .. 2023. 6. 8.

파킨슨병의 원인과 증상 요즈음 주변의 60세 이상되는 노년기를 사는 분들 중에 파킨슨병으로 고생하는 분이 자주 눈에 띈다. 파킨슨병은 그 환자수가 늘어나는 추세이며 아직 치료제가 없는 실정이다. 노후의 삶을 위협하는 파킨슨병의 원인과 증상에 관하여 알아보고자 한다. 파킨슨병의 원인 파킨슨병은 진행성 신경계 질환으로, 신체의 운동 기능에 영향을 주는 질병입니다. 파킨슨병은 시누클레인(신경 세포 간의사소통을 돕는 뇌 단백질)이 신경 세포 내에서 레비 소체라고 하는 덩어리를 형성하고. 시누클레인이 뇌의 여러 영역, 특히 중뇌의 흑질에 쌓여 도파민이라는 호르몬을 만드는 신경 조직을 파괴함으로써 뇌의 운동 조절 기능을 저하시키는 퇴행성 뇌 질환입니다. 이 레비 소체는 종종 뇌와 신경계의 다른 부분에서 누적되어 다른 장애에 영향을 줄 수.. 2023. 6. 5.

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