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타임머신을 만드는 것이 가능할까요?
안녕하세요. 타임머신을 만드는 것은 현재의 과학 기술로는 불가능합니다. 이론적으로도 많은 문제점과 한계가 있는 것이 그 이유 입니다. 시간 여행에 대한 아이디어는 주로 일반 상대성이론에서 비롯되었으며, 특히 특정한 조건 하에서 시간을 거슬러 이동할 수 있는 '웜홀' 같은 개념을 포함합니다. 그러나 이러한 이론적 모델이 현실에서 구현되기에는 많은 과학적, 기술적 장벽이 존재합니다. 일반 상대서잉론에 따르면, 강력한 중력장은 시간의 흐름을 느리게 할 수 있습니다. 이러한 현상은 블랙홀 주변에서나 극도로 무거운 천체 주변에서 관찰될 수 있습니다. 또한, 이론적으로는 '웜홀'을 통해 시간과 공간의 다른 지점을 연결하는 것이 가능하다고 제안되고 있습니다. 그러나 이러한 웜홀은 매우 불안정하며, 존재한다 하더라도 그것을 안정적으로 유지하고 실제로 이동하는 기술은 현대 과학으로는 도달할 수 없는 영역입니다. 시간 여행을 가능하게 하는 기술을 개발하는 것은 막대한 에너지를 필요로 할 뿐만 아니라, 현재로서는 이해할 수 없는 물리적 조건을 충족시켜야 합니다. 웜홀을 통한 시간 여행을 위해서는 '음의 에너지' 또는 '엑조틱 물질'이 필요하다고 알려져 있으나, 이러한 물질읠 존재는 아직 실험적으로 확인되지 않았습니다. 시간 여행에는 또한 많은 철학적 문제가 수반됩니다. 예컨데, 시간 여행이 가능하다면, 과거를 변경하는 행위가 미래에 어떤 영향을 미칠지에 대한 '시간의 역설' 문제가 발생합니다. 이는 과학적으로 뿐만 아니라 철학적으로도 큰 도전 과제를 제시합니다.
학문 / 물리
25.02.08
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국물닭발이 굳으면 콜라겐이 굳어서 그렇다는데 왜 그런 현상이 일어나나요?
안녕하세요. 국물 닭발이 식었을 때 굳는 현상은 닭발 내의 콜라겐이 열을 받아 젤라틴으로 변환되었다가 식으면서 다시 겔 상태로 굳어지기 때문입니다. 콜라겐은 연결 조직에 풍부하게 존재하는 단백질로, 가열하면 물에 용해되는 젤라틴으로 변합니다. 젤라틴은 냉각될 때 물 분자들을 포획하면서 겔 형태로 굳어, 국물에 점도를 생기게 합니다. 이 과정은 단순히 기름이 식어서 굳는 현상과는 다릅니다. 기름이 굳는 것은 온도가 낮아질때 지방산의 물리적 상태가 고체로 변하기 때문입니다. 반면, 콜라겐의 경우는 단백질의 구조적 변화가 열적으로 유도되며, 이 변화가 역전될 때ㅡ식을때ㅡ 원래의 겔 상태로 돌아가는 것입니다. 이는 열역학적으로 단백질 분자 간 상호작용에 의해 결정됩니다. 따라서 국물 닭발이 굳는 현상은 닭발을 구성하는 콜라겐이 열을 받아 젤라틴으로 변환되었다가, 식으면서 젤라틴이 다시 겔로 굳어지는과정으로 이해할 수 있습니다. 이는 생화학적 특성에 기반한 자연스러운 현상입니다. 콜라겐과 젤라틴의 특성에 대한 심도 있는 내용이 궁금하시다면 Food Science and Technology와 같은 저널을 추천드립니다.
학문 / 화학
25.02.08
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보조배터리 기내에서 사용이 금지되는걸까요?
안녕하세요. 보조배터리의 기내 반입 및 사용에 대한 규제는 주로 리튬 이온 배터리의 잠재적인 안전 위험을 최소화하기 위한 조치로 설정되어 있습니다. 보조배터리가 항공기 내에서 과열될 경우 화재를 일으킬 수 있는 위험이 있기 때문에, 항공 안전을 위해 특별한 주의가 필요합니다. 항공사와 국제 항공 규정은 보조배터리의 용량을 와트시(Watt-hour ;Wh) 기준으로 제한하며, 일반적으로 100Wh 이하의 배터리만 핸드캐리로 반입이 허용됩니다. 이 이상의 배터리는 사전 승인이 필요하거나 반입이 금지될 수 있습니다. 모든 배터리는 단락 방지를 위해 적절히 보호되어야 하며, 승인된 제조업체의 검증된 제품을 사용하는 것이 중요합니다. 보조배터리의 사용은 항공사의 지침을 준수하고, 제품이 안전 기준에 부합하는지 확인하는 것이 필요합니다. 제품에 부착된 안전마크(KC)를 확인하면 제품이 안전 검증을 받았는지 알 수 있습니다.
학문 / 화학
25.02.08
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자연적으로 생기는 힘중에서 가장 힘이 큰것은 어느것인가요
안녕하세요. 자연에서 발생하는 여러 가지 힘들 중에서 가장 갈겨한 것을 하나로 꼽는 것은 다소 복잡할 수 있습니다. 그러나, 일반적으로 가장 큰 힘은 중력과 전자기력 중 하나로 손꼽힙니다. 이 힘들은 우주와 지구에서 발생하는 현상에 중대한 영향을 미치는 힘이고 영향력이 큰 힘입니다. 중력은 물체의 질량에 비례하여 물체를 서로 끌어당기는 힘입니다. 이 힘은 지구상의 모든 물체에 영향을 미치며, 행성들의 궤도, 별의 형성, 은하의 구조 등 우주 규모의 현상을 결정짓는 가장 중요한 힘 중 하나입니다. 중력은 일상 생활에서 우리가 느끼는 가장 직접적인 자연 힘이기도 하며, 태양계와 우리 은하를 포함한 모든 천체의 운동을 지배합니다. 전자기력은 전하를 가진 입자들 사이에 작용하는 힘으로, 자연계에서 매우 강력하고 다양한 형태로 나타납니다. 전자기력은 일상생활에서 전기와 자기 현상을 통해 경험할 수 있으며, 빛과 모든 전자기파도 이 힘의 범주에 속합니다. 전자기력은 물질을 구성하는 원자와 분자의 결합에 필수적이며, 화학 반응, 전자 기기의 작동, 심지어 우리 몸의 신경 전달에 이르기까지 광범위하게 영향을 미칩니다.
학문 / 물리
25.02.08
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아이들과 집에서 과학 실험 놀이 하려면 어떤것을 해야 하나요?
안녕하세요. 집에서 아이들과 함께 할수 있는 과학 실험 놀이에는 가장 우선 흥미가 있으면서 교육적이어야 된다는 생각이 듭니다. 어린 시절 궁금했거나 열광했던 주제는 가장 먼저 화산, 용암, 마그마 같은것이 떠오릅니다. 화산 폭발 실험 재료 : 베이킹 소다, 식초, 식용색소, 접시, 작은 병, 모래나 흙방법 : 작은 병을 접시 중앙에 놓고, 병에 베이킹 소다를 넣고, 용암의 효과를 내기 위해 식용색소를 추가합니다. 병 주변을화산처럼 모래나 흙으로 덮어줍니다. 여기에 식초를 부어 반응을 관찰합니다. 이 반응으로 화산이 폭발하는 것처럼 거품이 생기면서 넘칩니다. 공기압 실험 재료 : 풍선, 병, 물 방법 : 병을 따뜻한 물에 담그고 몇 분간 두어 병을 가열합니다. 풍선을 병 입구에 고정한 후 병을 찬물에 담그어 둡니다. 병 안의 공기가 식으면서 풍선이 병 안으로 빨려 들어가는 것이 관찰됩니다. 이런 실험들은 아이들이 병 하나만 있으면 할 수 있는 실험들이고, 흥미를 유발할 수 있는 실험입니다.
학문 / 화학
25.02.08
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핫팩 제품 속에 있는 화학 원리는 어떤 것들이 있을까요?
안녕하세요. 핫팩은 낮은 온도에서도 비교적 높은 수준의 열을 발생시킬 수 있는 화학적 원리를 이용한 제품입니다. 시중에는 다양한 종류의 핫팩이 있으며, 그 중에서도 가장 흔히 사용되는 두 가지 유형은 화학 반응을 이용하는 일회용 핫팩과 결정화 현상을 이용하는 재사용 가능한 핫팩입니다. 일회용 핫팩에서 발생하는 열은 대부분 산화철 반응을 이용합니다. 이러한 핫팩은 주로 산화철(Fe₂O₃), 탄소, 소금, 흡수제ㅡ종종 수분을 함유하는 버미큘라이트ㅡ를 포함하고 있습니다. 핫팩이 활성화되면, 산화철이 공기 중의 산소와 반응하여 다음과 같은 화학 반응을 일으킵니다 : 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ 이 반응은 발열 반응으로, 산화철이 산화되면서 열을 방출합니다. 탄소는 이 반응을 촉진시키는 촉매 역할을 하고, 소금은 반응 속도를 조절하여 열이 너무 빠르게 발생하는 것을 막습니다. 재사용 가능한 핫팩은 대부분 초과 냉각된 액체 상태의 아세트산 나트륨(NaC₂H₃O₂)을 포함하고 있습니다. 이 핫팩은 사용자가 금속 디스크를 클릭할 때 작은 충격이 전달되어 초과 냉각된 액체가 결정화를 시작합니다. 이 결정화 과정은 다음과 같은 발열 반응을 일으킵니다 : NaC₂H₃O₂·3H₂O(액체) → NaC₂H₃O₂·3H₂O(고체) + 열 이 반응에서 발생하는 열을 핫팩을 따뜻하게 만들어 주며, 사용 후 핫팩을 끓는 물에 넣어 다시 액화시킴으로써 재사용할 수 있습니다.
학문 / 화학
25.02.08
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나그네쥐가 집단자살을 하는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 나그네쥐가 집단자살을 한다는 이야기는 잘 알려진 도시 전설 중 하나입니다. 하지만 이는 과학적으로 근거가 부족한 미신이나 오해에서 비롯된 것으로, 실제로 나그네쥐들이 집단 자살을 하는 것은 아닙니다. 이 오해는 주로 나그네쥐의 대규모 이동 행동과 관련이 있습니다. 나그네쥐는 주기적으로 인구 밀도가 과도하게 증가하면 새로운 서식지를 찾아 대규모로 이동하는 종입니다. 이러한 이동 중 일부 나그네쥐들이 물가나 절벽 등을 만나면, 집단적으로 위험한 상황에 처할 수 있으며, 이 과정에서 대량의 사망이 발생할 수 있습니다. 이러한 모습이 외부에서 보기에는 마치 자살하는 것처럼 보일 수 있지만, 이는 자연스러운 이동 과정 중 발생하는 사고로 봐야 합니다. 과학자들은 나그네쥐의 이러한 행동을 자세히 연구하였고, 이들이 실제로 자살 행위를 하는 것이 아니라는 것을 밝혀냈습니다. 나그네쥐의 집단 이동은 주로 생존을 위한 행동으로, 식량 자원을 찾거나 새로운 번식지를 탐색하기 위한 본능적인 행위입니다. 때때로 이러한 대규모 이동이 위험한 상황으로 이어질 수 있으나, 이는 계획된 행동이나 집단 자살 의도와는 무관합니다.
학문 / 생물·생명
25.02.08
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대기 중에 있는 미세먼지가 식물의 광합성을 방해하기도 하나요?
안녕하세요. 대기 중의 미세먼지가 식물의 광합성 과정에 미치는 영향은 식물 생리학과 환경 과학의 중요한 연구 주제입니다. 미세먼지는 식물의 잎 표면에 쌓이며 이는 식물의 광합성 능력에 여러 가지 방식으로 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 우선, 미세먼지가 식물의 잎 표면에 쌓이면, 식물 잎의 기공을 막을 수 있습니다. 기공은 식물이 이산화탄소를 흡수하고 산소와 수증기를 방출하는데 필수적인 작은 구멍입니다. 기공이 막히면 이산화탄소의 흡수가 감소하고, 이는 광합성 과정의 효율성을 저하시킬 수 있습니다. 또한, 미세먼지는 잎 표면에서 빛의 산란을 증가시켜, 식물이 받는 햇빛의 양과 질을 감소시킵니다. 이는 빛 에너지를 포획하는 광합성 색소인 엽록소의 효율성을 저하시켜, 광합성 능력을 더욱 감소시킵니다. 더불어, 미세먼지에 포함된 중금속이나 유해 화학물질은 식물의 대사 과정에 독성을 미칠 수 있습니다. 이러한 물질들은 식물 세포 내의 생화학적 경로를 방해하며, 광합성뿐만 아니라 성장과 발달에도 악영향을 미칠 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
25.02.08
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동양인에 비해 서양인의 머리카락 색은 다양한데 그 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 동양인과 서양인 사이에 머리카락 색의 다양성이 차이 나는 것은 주로 유전적 요인에 원인이 있습니다. 동양인의 경우, 유전적으로 오이멜라닌(검은색과 갈색을 담당)의 생산이 더 활발하며 페오멜라닌(적색을 담당)은 상대적으로 적게 생산됩니다. 이로 인해 대부분의 동양인은 자연적으로 검은색 또는 짙은 갈색 머리를 가지게 됩니다. 반면, 서양인의 경우 멜라닌의 양과 종류에 고나여하는 유전자의 변이가 더 많아 머리카락 색상의 범위가 넓습니다. 이들은 검은색, 갈색, 금발, 적발 등 다양한 색상의 머리카락을 가질 수 있습니다. 서양인의 머리카락 색 다양성은 역사적, 지리적 환경의 영향을 받은 유전적 적응의 결과로 볼 수 있습니다. 예를 들어, 낮은 일조량의 지역에서 밝은 머리카락 색은 비타민D의 합성을 돕는 유리한 적응이 될 수 있습니다. 이와 대조적으로, 동양 지역에서는 강한 일조량에 대응하기 위해 검은색 머리카락이 자외선으로부터 보호하는 역할을 하며 이는 생존적 이점을 제공합니다. 최근의 유전학 연구에서는 머리카락 색을 결정하는 유전자(ex : MC1R, TYR 등)에 다양한 변이가 있음을 밝혀내고 있습니다. 이러한 유전자들은 멜라닌의 생산과 관련이 깊으며, 인종 간에 다른 패턴의 변이를 보이는 경우가 많습니다.
학문 / 생물·생명
25.02.08
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항생제 회사들은 내성이 생기는 균에 대해 어떻게 대처하나요?
안녕하세요. 항생제 내성 문제는 현대 의학에서 가장 중대한 공중 보건의 과제 중 하나 압니다. MRSA, VRE, MRAB, CRP 등등 항생제에 내성이 생긴 이른바 슈퍼 바이러스들은 계속 생겨나고 있습니다. 그래서 항생제를 생산하는 제약 회사들은 이 문제에 대처하기 위해 여러 전략을 수립하고 있습니다. 항생제 내성은 박테리아가 항생제의 작용을 회피하거나 무력화하여, 기존의 항생제들이 더 이상 효과적으로 작용하지 못하게 만드는 현상입니다. 이에 대한 대처 방법으로는 신규 항생제 개발이 가장 직접적으로 내성이 생긴 바이러스들을 해결할 수 있습니다. 제약 회사들은 지속적으로 새로운 항생제를 개발하기 위해 연구 및 개발에 투자합니다. 이는 새로운 작용 기전을 가진 항생제의 발견 혹은 기존 항생제의 구조를 변경하여 개선된 효능을 가진 항생제를 개발하는 것을 말합니다. 또, 항생제를 조합해서 치료 하는 방법을 사용합니다. 이는 서로 다른 메커니즘을 가진 두 개 이상의 항생제를 함께 사용하여, 하나의 항생제에 대한 내성을 갖는 균도 다른 항생제의 작용에는 취약하게 만드는 전략입니다. 이러한 조합은 박테리아가 동시에 여러 항생제에 대해 내성을 갖기 어렵게 만들어, 치료 효과를 높입니다. 다른 방향성으로는, 바이오테크놀로지를 이용한 새로운 치료제 개발에도 주목하고 있습니다. 유전공학. 나노기술, 바이오인포매틱스 등의 첨단 과학 기술을 활용하여, 항생제 내성 메커니즘을 정밀하게 타겟팅하거나 항생제의 작용을 강화할 수 있는 새로운 물질을 개발하는 연구가 진행 주잉ㅂ니다.
학문 / 화학
25.02.08
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