전문가 프로필

답변 내역

최소 작용의 원리로 생명을 설명하는 방법2
안녕하세요. 생명의 탄생과 존재를 최소 작용의 원리(Principle of Least Action)와 연관 지어 고찰하는 것은 물리학과 생물학의 접점에서 흥미로운 시각을 제공합니다. 최소 작용의 원리는 물리 시스템이 경로를 선택할 때, 작용(action)의 총합을 최소화하는 경로를 선택한다고 설명합니다. 이 원리를 생명의 탄생과 발전에 적용할 때, 우리는 생명체가 에너지 사용의 효율성과 안정성 측면에서 어떻게 진화해 왔는지를 이해할 수 있습니다. 생명의 탄생이 우주의 관점에서 물리적 및 화학적 안정성을 어떻게 제공하는지 이해하려면, 우선 생명체의 기본적인 생화학적 과정을 고려해야 합니다. 생명의 기본 단위인 세포는 자체적인 복잡한 화학 반응 네트워크를 통해 에너지를 생성하고, 이 에너지를 사용하여 자신의 구조를 유지하고 복제합니다. 생명의 탄생과 초기 진화는 더 효율적인 에너지 사용과 정보의 안정적인 저장 및 복제 방법을 찾아가는 과정으로 볼 수 있습니다. 에너지의 관점에서 볼 때, 생명체는 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로 전환하는데 필요한 경로를 최적화하여 에너지 소비를 최소화합니다. 이러한 과정은 ATP(아데노신 삼인산)와 같은 분자를 통해 체계적으로 이루어지며, 이는 생명체가 생존하고 번식하는데 필수적인 에너지를 효율적으로 관리하게 합니다. 또한, DNA와 RNA와 같은 핵산은 유전 정보를 저장하고 복제하는 메커니즘이며, 이는 정보의 안정성과 정확성을 최대화하는 방식으로 진화해 왔습니다. 이러한 생명체의 에너지 관리와 정보 저장의 효율성은 생명체가 더 낮은 에너지 상태로 유지될 수 있게 하며, 이는 물리적으로 안정된 상태를 의미합니다. 따라서, 생명의 탄생과 진화는 에너지와 정보의 안정적이고 효율적인 처리를 통해 우주의 관점에서 물리적 및 화학적 안정성을 추구하는 과정으로 볼 수 있습니다. 이는 생명이 자체적으로 복잡성을 증가시키면서도 전체적으로는 에너지 최소화 경향을 따른다는 점에서 최소 작용의 원리와 모순되지 않습니다. 결론적으로, 생명의 탄생과 진화는 우주의 관점에서 볼 때, 물리적 및 화학적 안정성을 향한 자연스러운 경로를 따르는 것으로 해석될 수 있습니다. 이러한 과정은 생명체 내부에서 일어나는 에너지와 정보 처리의 최적화를 통해 구현됩니다.
학문 / 물리
24.08.28
5.0
2명 평가
0
0

도시 농업의 장점과 단점에 대해 알고 싶습니다.
안녕하세요. 도시 농업(urban agriculture)은 도시 환경에서 식물을 재배하거나 가축을 키우는 활동을 포괄합니다. 이 현상은 현대 도시계획 및 지속 가능한 개발에 있어 중대한 관심사로 부상하고 있습니다. 도시 농업은 여러 면에서 지역 사회에 긍정적인 영향을 미칠 수 있으나, 동시에 여러 문제점에 직면할 수 있습니다. 긍정적인 영향으로는 첫째, 식품 보안의 강화가 있습니다. 도시 농업은 지역 내 식품 공급망을 다변화하고, 신선하고 저렴한 식품을 도시 소비자에게 직접 제공함으로써 식품 접근성을 향상시킵니다. 둘째, 환경적 지속 가능성에 기여합니다. 도시 농업은 도시의 녹지 공간을 증가시키고, 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 감소시키며, 도시 열섬 효과를 완화할 수 있습니다. 셋째, 경제적 이익을 창출합니다. 이는 지역 경제에 활력을 불어넣고, 새로운 고용 기회를 창출함으로써 경제적 다양성을 증진합니다. 단점으로는 첫째, 환경적 위험이 존재합니다. 도시 환경은 오염된 공기와 물, 중금속이 함유된 토양과 같은 문제를 안고 있어, 이러한 환경에서 생산된 농작물은 건강에 해로울 수 있습니다. 둘째, 경제적 및 법적 장애물이 따릅니다. 도시 농업 활동은 토지 사용 규제, 초기 자본 비용, 그리고 운영 지속성 확보 등 여러 경제적, 법적 문제에 직면할 수 있습니다. 셋째, 사회적 저항 또한 고려해야 합니다. 일부 지역 사회에서는 도시 농업이 비효율적이거나 미관을 해친다는 인식이 있을 수 있어, 지역 주민들의 반대에 직면할 수 있습니다. 종합적으로, 도시 농업은 그 잠재적 이점이 상당함에도 불구하고, 성공적인 실행을 위해서는 위에 언급된 여러 도전을 극복하고 지속 가능한 관리 전략을 수립할 필요가 있습니다. 이는 관련 정책 입안자, 도시 계획가, 그리고 커뮤니티 구성원들 간의 협력적 노력을 필요로 합니다.
학문 / 생물·생명
24.08.28
5.0
1명 평가
0
0

사람에게도 꼬리뼈가 있던데... 근데 이건 퇴화된건가요?
안녕하세요. 인간의 꼬리뼈(coccyx , 천골)는 실제로 퇴화된 꼬리의 흔적입니다. 진화 과정에서 대부분의 원시 포유류와 그 조상들이 꼬리를 가지고 있었으나, 인간을 포함한 대부분의 직립 보행하는 영장류는 이동 방식의 변화와 생활 방식의 적응에 따라 꼬리가 점차 퇴화되었습니다. 원래 꼬리는 균형을 잡거나, 신호를 보내거나, 특정 환경에서 생존하는 데 필요한 기능을 수행했습니다. 하지만 인간의 조상이 직립 보행을 하면서 두 발로 걷게 되면서 균형을 잡는 데 꼬리가 덜 중요해졌고, 이로 인해 점차 줄어들어 오늘날에는 작은 뼈로만 남게 되었습니다. 인간의 꼬리뼈는 일반적으로 3~5개의 작은 뼈가 서로 융합하여 형성되어 있으며, 척추의 맨 아래 부분을 이룹니다. 이 구조는 여전히 중요한 기능을 수행하는데, 특히 다양한 근육, 인대, 힘줄이 부착되어 척추를 지탱하고 안정화하는 역할을 합니다. 또한 꼬리뼈는 앉아 있을 때 체중을 분산시키는 데 도움을 주며, 골반의 일부 구조물과 연결되어 있어 몇몇 중요한 내부 기관을 지지하는 역할도 합니다. 따라서, 인간의 꼬리뼈는 퇴화된 구조이긴 하지만 여전히 중요한 생물학적 기능을 유지하고 있으며, 우리 몸의 다양한 기능에 기여하고 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.08.28
5.0
1명 평가
0
0

가스도 종류가 다있는건가요????
안녕하세요. 가스는 그 종류가 다양하며, 각기 다른 화학적 조성과 물리적 성질을 가지고 있습니다. 이러한 차이는 가스의 용도와 적용 범위에 영향을 미치며, 특정 가스의 선택은 그 특성에 크게 의존합니다. 부탄가스와 액화석유가스(Liquid Petroleum Gas ; LPG)는 이러한 예로, 서로 다른 화학 구조와 사용 목적을 가지고 있습니다. 부탄가스는 주로 부탄(C₄H₁₀)과 부탄의 혼합물로 구성되어 있습니다. LPG는 주로 난방, 요리, 자동차 연료로 사용되며, 높은 칼로리 값을 가지고 있어 에너지 효율이 높은 특성을 지닙니다. 또한, LPG는 공기보다 무거워서 누출 시 공기 중에 가라앉는 성질을 가지고 있습니다. 이는 안전 관리 측면에서 중요한 고려사항입니다. 이렇게 각기 다른 가스는 그 화학적 성분에 따라 발화점, 끓는점, 에너지 밀도와 같은 물리적 성질이 다르며, 이는 해당 가스의 적용 가능한 용도를 결정짓는 결정적인 요소입니다. 따라서 가스를 단순히 '그냥 가스'로 치부하기보다는 각 가스의 특성을 이해하고 이에 맞는 적절한 용도를 선택하는 것이 중요합니다. 이러한 이해는 안전한 사용과 효율적인 에너지 관리를 가능하게 합니다.
학문 / 화학
24.08.28
5.0
1명 평가
0
0

(유체속도기울기관련)기울기가 작을수록 속도가 커지는건가요? 아니면 기울기가 클수록 커지는 건가요?
안녕하세요. 유체의 속도 기울기에(velocity gradient)는 유체의 한 지점에서 다른 지점으로의 속도 변화를 측정하는 것이며, 이는 주로 단위 거리당 속도 변화량으로 표현됩니다. 예를 들어, 더 정확히는 du / dy와 같이 표현되며, 여기서 u는 유체의 속도이고, y는 변화가 측정되는 방향의 위치입니다. 유체의 속도 기울기가 클수록, 그 지점에서 유체 속도의 변화가 크다는 것을 의미합니다. 즉, 유체의 속도가 빠르게 증가하거나 감소한다는 것을 나타냅니다. 반대로, 속도 기울기가 작다는 것은 유체의 속도가 그 지점에서 상대적으로 균일하게 유지된다는 의미입니다. 일반적으로, 속도 기울기가 큰 경우에는 유체 내의 점성에 의한 마찰이 더 많이 발생하며, 이는 유체의 에너지 손실을 증가시키는 원인이 됩니다. 특히 물리학과 공학에서는 이러한 속도 기울기가 큰 영역에서 유체의 흐름이 불안정해지거나 난류로 전환될 가능성이 높다고 보기도 합니다. 따라서 유체의 속도 기울기가 클수록, 그 지점에서 유체의 속도 변화가 크고, 이는 다양한 물리적 현상과 연관될 수 있습니다. 그러나 속도 자체가 기울기에 비례하여 증가한다는 것은 아닙니다. 속도 기울기는 속도의 변화율을 의미할 뿐, 절대적인 속도의 크기와 직접적인 비례 관계가 있다고 보기는 어렵습니다.
학문 / 물리
24.08.28
5.0
1명 평가
0
0

질소가스가 식품의 포장에 이용이 되는 건 질소의 어떤 성질 때문인가요?
안녕하세요. 질소가스(N₂)의 식품 포장에의 활용은 그 화학적 비활성성(inertness)에 기인합니다. 질소는 상온에서 대부분의 물질과 반응하지 않는 특성을 가지고 있으며, 이러한 성질 때문에 식품 보존에 매우 유리합니다. 식품 포장 과정에서 질소가스를 주입함으로써, 포장 내의 산소를 대체하여 산화 반응을 최소화할 수 있습니다. 산화 반응(oxidation)은 식품의 변색, 맛 변화, 영양소 파괴 및 미생물 성장을 촉진시키는 주된 원인 중 하나로, 이를 억제함으로써 식품의 신선도와 품질을 장기간 유지할 수 있습니다. 질소의 또 다른 중요한 역할은 포장 내부의 압력을 유지하여 물리적 손상으로부터 식품을 보호하는 것입니다. 특히, 부서지기 쉬운 식품의 경우, 질소가스는 포장 내부를 채움으로써 외부 압력으로부터 제품을 보호하고, 제품이 유지하는 기능적 상태를 보존합니다. 이러한 과정을 통해, 식품은 운송과 보관 동안의 품질 저하를 최소화할 수 있습니다. 또한, 질소는 미생물의 성장을 억제하는 역할도 합니다. 산소를 소비하는 미생물들은 포장 내의 질소 환경에서 생존이 어려워집니다. 이는 포장 내 산소 농도를 저하시킴으로써 세균, 곰팡이 및 기타 부패 유발 미생물의 성장을 억제하여, 식품의 유통 기한을 연장하는 데 기여합니다. 이와 같이, 질소가스의 화학적 비활성성과 식품과의 비반응성은 식품의 포장과 보존에 있어서 중대한 이점을 제공합니다. 질소의 사용은 식품 산업에서 필수적인 요소로 자리 잡고 있으며, 그 활용은 식품의 품질, 안정성 및 경제성을 향상시키는 중요한 방법입니다.
학문 / 화학
24.08.28
5.0
1명 평가
0
0

사람은 유전자를 퍼뜨리려는 본능이 있다고 하는데요. 나와 자식과의 유전자 일치률과 친형제와 내 유 일치률은 50%로 같은데 왜 우리는 형제보다 자식에 집착하나요?
안녕하세요. 인간의 행동에 대한 유전적 본능, 특히 자식에 대한 강렬한 애착은 생물학적으로 깊은 뿌리를 가진 현상입니다. 유전적 관점에서, 자식과의 유전자 일치율(50%)과 형제와의 유전자 일치율(또한 평균적으로 50%)가 같음에도 불구하고, 우리가 자식에게 더 강한 애착을 느끼는 이유는 진화심리학적 관점에서 여러 가지 요인에 의해 설명될 수 있습니다. 먼저, 유전적 확신(genetic certainty)의 문제가 있습니다. 자식에게는 부모의 유전자가 직접 전달되므로 부모는 자신의 유전자가 자식에게 확실히 이어진다는 것을 알고 있습니다. 이에 반해, 형제의 자식(즉, 조카)는 자신의 유전자의 일부만을 공유하므로, 유전적 확신이 상대적으로 낮습니다. 이러한 유전적 확신의 차이는 자연 선택 과정에서 개체가 자신의 유전자를 최대한 효과적으로 후대에 전달하려는 본능적인 동기를 부여합니다. 두번째로, 부모의 투자(parental investment) 이론이 있습니다. 자식을 키우는데 드는 비용(시간, 에너지, 자원 등)은 막대하며, 이러한 투자는 자식이 성공적으로 성장하고 자신의 유전자를 다시 전달할 확률을 높이기 위함입니다. 로버트 트리버스(Robert Trivers)의 부모 투자 이론에 따르면, 자식에 대한 투자는 그 자식이 성체가 되어 성공적으로 번식할 가능성을 높임으로써 유전적 이익을 극대화합니다. 따라서, 자식에 대한 투자는 자기 복제(self-replication)의 효율적인 수단으로 볼 수 있습니다. 마지막으로, 사회적 및 문화적 요인도 중요합니다. 인간 사회에서는 가족 구조와 육아에 대한 규범이 발달하여 자식에 대한 강한 애착과 투자를 장려합니다. 또한, 자식은 부모의 사회적 지위와 자원을 이어받는 주된 수단으로 보이며, 이는 자식에 대한 강한 집착과 투자를 더욱 강화시키는 요소로 작용합니다. 결론적으로, 자식과의 강한 집착은 유전적 확신, 진화적 투자 이론, 사회적 규범이 결합된 결과로 볼 수 있습니다. 이러한 요소들은 모두 자식이 부모의 유전적, 사회적, 문화적 유산을 계승하는데 결정적인 역할을 하며, 이는 곧 자식에 대한 강한 애착으로 이어집니다. 이러한 집착은 생물학적으로 근거를 가진 합리적인 행동 패턴으로, 유전자의 생존과 전파라는 궁극적인 목표를 달성하기 위한 수단입니다.
학문 / 생물·생명
24.08.28
5.0
1명 평가
0
0

공유결합시, 왜 전기 음성도가 큰 쪽이 부분적인 음전하를 띠는 건가요?
안녕하세요. 공유결합에서 전기 음성도가 큰 원소가 부분적인 음전하를 띠는 이유에 대해 설명드리겠습니다. 이 현상은 주로 전기 음성도(electronegativity)의 차이에서 비롯됩니다. 전기 음성도는 원소가 공유 결합을 형성할 때 결합 전자쌍을 자기 쪽으로 끌어당기려는 능력을 수치로 나타낸 것입니다. 공유결합이 형성될 때, 두 원소가 전자쌍을 공유하게 됩니다. 만약 두 원소의 전기 음성도가 동일하다면, 전자쌍은 두 원소 사이에서 대체로 균등하게 분포됩니다. 그러나 전기 음성도가 서로 다른 두 원소가 결합할 경우, 전기 음성도가 더 높은 원소는 더 강한 힘으로 전자쌍을 자신 쪽으로 끌어당깁니다. 이로 인해 전기 음성도가 더 높은 원소 쪽에서 전자밀도가 상대적으로 높아지며, 이 원소는 부분 음전하(δ-)를 띠게 됩니다. 반대로 전기 음성도가 낮은 원소는 전자쌍에서 멀어지게 되어 부분 양전하(δ+)를 띠게 됩니다. 이런 현상은 결합 전자쌍이 양 원소 중 한쪽에 더 치우쳐 있을 때 나타나는 극성(polarity)을 만들어냅니다. 이 극성으로 인해 분자는 다른 분자들과의 상호작용에서 다양한 물리적 및 화학적 성질을 보이게 됩니다. 예를 들어, 물 분자(H₂O)는 산소 원자가 더 높은 전기 음성도를 가지고 있어 수소 원자보다 전자쌍을 강하게 끌어당기고, 결과적으로 산소 원자가 부분 음전하를, 수소 원자가 부분 양전하를 띠게 됩니다. 이 극성은 물이 우수한 용매가 되는 원인 중 하나입니다. 전기 음성도의 차이가 클수록 극성도 강해지고, 이는 분자의 화학적 성질과 반응성에 중대한 영향을 미치는 중요한 요소가 됩니다. 따라서 전기 음성도는 분자 구조를 이해하고 예측하는 데 매우 중요한 개념입니다.
학문 / 화학
24.08.28
5.0
1명 평가
0
0

사람은 태어나서 성인 될때까지 성장을
안녕하세요. 성인이 되면서 인간의 성장이 정지하는 현상은 생물학적 조절 메커니즘의 복합적인 결과입니다. 이 현상은 호르몬의 조절, 유전적 프로그래밍, 에너지 자원의 최적화 등 여러 요소의 상호작용에 의해 결정됩니다. 성장의 중단은 주로 성장 호르몬과 성 호르몬의 변화에 크게 의존합니다. 인체 내 성장 호르몬(Growth Hormone)의 주요 역할은 성장판(epiphyseal plates)을 통한 뼈의 길이 성장을 촉진하는 것 입니다. 이 호르몬은 사춘기 동안 피크게 도달하며, 성 호르몬(estrogens and androgens)의 증가와 함께 성장판의 점진적인 폐쇄를 유도합니다. 성장판이 완전히 폐쇄되면 뼈의 길이 증가가 멈추게 되어, 이후 신체 성장이 중단됩니다. 유전적 요인 또한 성장 정지 시점에 중요한 역할을 합니다. 특정 유전자(various genes)는 성장 호르몬 및 성 호르몬의 생산, 분비, 그리고 반응성을 조절하며, 이러한 유전적 요인들은 개인에 따라 성장 중단의 시기와 성장 속도에 영향을 미칩니다. 또한, 유전적 다양성은 성장판의 민감성과 반응성에 차이를 가져와 개인별 최종 키의 차이를 설명합니다. 생물학적 필요성 측면에서 볼 때, 성장의 중단은 에너지의 보존과 재분배를 통해 생존과 번식에 더욱 효율적으로 자원을 할당할 수 있게 합니다. 성인이 된 후에는 성장에 필요한 에너지를 생식과 성숙한 신체의 유지에 사용하게 되는데, 이는 생물학적으로 자원을 효율적으로 사용하는 전략입니다. 따라서, 인간의 성장이 일정 시점에서 멈추는 것은 호르몬의 조절, 유전적 요인, 그리고 생물학적 필요성의 복합적인 상호작용의 결과로 볼 수 있으며, 이는 개체가 성숙한 생활 단계로 전환하는 데 필수적인 생리적 조절 과정입니다. 이 과정은 개인의 건강과 장기적 생존을 최적화하는데 중요한 역할을 합니다.
학문 / 생물·생명
24.08.28
5.0
1명 평가
0
0

(단당류관련) 8탄당, 9탄당 등 왜 올라갈수록 불안정한건가요??
안녕하세요. 단당류(monosaccharides)의 분자 구조와 그것이 보유하는 탄소의 수가 증가할수록 안정성이 감소하는 현상은 여러 생화학적 및 분자적 원리에 근거를 둡니다. 자연에서는 트리오스(trioses, 3탄당)부터 헵토스(heptoses, 7탄당)까지 다양한 단당류가 존재하지만, 8탄당 이상의 긴 사슬 단당류는 자연적으로 발견되는 경우가 드뭅니다. 분자 내 탄소 사슬의 길이가 길어질수록, 해당 분자의 고리 형태가 더 크고 복잡해집니다. 단당류의 고리는 일반적으로 5원 고리(furanose)나 6원 고리(pyranose) 형태를 취하는 것이 가장 안정적입니다. 이는 5탄당과 6탄당에서 주로 관찰됩니다. 탄소 수가 증가함에 따라 고리 형성이 더 불안정해지고, 이는 고리의 개방이나 비정상적인 화학 반응을 유발할 수 있습니다. 또한, 더 많은 탄소를 포함하는 단당류는 그만큼 더 많은 화학적 활성 부위를 가집니다. 이는 분자의 반응성을 증가시키며, 분자가 여러 화학적 변형을 겪을 가능성이 높아집니다. 이러한 변형은 분자의 안정성을 저하시킬 수 있습니다. 생물체 내에서 단당류의 생합성은 특정한 경로를 따르며, 이 경로는 주로 5탄당과 6탄당의 합성에 최적화되어 있습니다. 8탄당 이상의 단당류를 합성하기 위해서는 추가적인 생합성 단계가 필요하며, 이는 생합성 과정의 복잡성을 증가시키고 에너지 효율을 감소시킵니다. 자연 선택은 각 생물체의 생존과 번식에 가장 유리한 형태의 분자를 선호합니다. 6탄당 이하의 단당류는 세포 내 효소와 수송체에 의해 효율적으로 처리될 수 있으며, 이는 생물학적으로 유리합니다. 8탄당 이상의 단당류는 이러한 시스템과 잘 호환되지 않으며, 생물체에 필요한 기능을 제공하지 못할 수 있습니다. 이러한 요인들로 인해, 8탄당 이상의 단당류는 자연에서는 드물게 발견되며, 발견되더라도 그 안정성과 생물학적 유용성이 제한적일 가능성이 높습니다. 따라서 생물학적 맥락에서 보면, 탄소 수가 적은 단당류가 더 효과적인 생화학적 역할을 수행하게 됩니다.
학문 / 화학
24.08.28
5.0
1명 평가
0
0