안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.
Q. 물리학에서는 타임머신 혹은 시간 여행이 실제로 가능할 수 있나요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.현재의 기술로는 타임머신을 만들기 위해 어떤 기술이나 소재가 필요한지도 파악이 되지 않습니다. 타임머신은 완전한 상상의 영역입니다.물론 가설들은 존재합니다. 그 중 가장 널리 알려진 것은 빛보다 빠른 속도로 움직일 수 있으면 가능할 것이다 라는 가설이 있지만 이 또한 정확한 이론적인 근거가 있는 것은 아닙니다.만약 우리가 빛 보다 빠르게 움직일 수 있다면 과거의 빛을 관찰 할 수 있기에 과거의 일들을 볼 수는 있지만 과거로 직접 가는 시간 여행과는 다릅니다.시공간에 영향을 끼치는 과학적인 방법은 현재로서는 없습니다.타임머신을 개발하기 위해 노력한 과학자의 이야기는 많습니다. 그 중 가장 유명한 이야기는 세계2차대전 당시의 테슬라가 개발을 시도 했다는 이야기입니다. 당시 미국 정부의 지원으로 테슬라가 주도하여 타임머신을 연구하였는데 그 과정에서 함선 3척과 그에 승선한 인원들이 실종되는 일이 발생하였고, 이후 미국에서 해당 결과를 비밀로 부치고 실험이 중단되었다는 이야기가 있습니다. 물론 그 일이 실제인지 꾸며진 이야기 인지는 저희로서는 알 수가 없네요.답변이 조금이나마 도움이 되기를 바랍니다.감사합니다.
Q. 새 볼펜심을 물에 넣으면 왜 무조선 세로로 서나요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.볼펜심에서 잉크가 나오는 촉 부분이 가장 무겁고 금속 재질로 되어 있어 물에 쉽게 가라앉게됩니다. 반대쪽 부분은 보통 잉크가 볼펜심 끝까지 가득차있지 않고 소량의 공기가 포함되어 있어서 부력을 가지게됩니다.즉 한쪽은 물에 가라앉으려하고 반대쪽은 물에 뜨려고 하기때문에 새 볼펜심을 물에 넣으면 촉이 아래로 가는 방향으로 서있게 됩니다.답변이 조금이나마 도움이 되기를 바랍니다.감사합니다.
Q. 입자 수준인 미시 세계에서는 뉴턴의 운동 법칙이 성립하지 않나요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.미시 세계에서는 거시 세계와 다르게 입자 하나하나의 특성이 나타나기 때문입니다.물 분자를 예로 들어보겠습니다. 물 분자는 하나의 산소 원자와 두개의 수소 분자가 공유 결합을 하여 구성됩니다. 이때 산소의 전기음성도가 수소 보다 놏아서 산소가 수소 보다 공유결합의 전자를 더 강하게 결합하게 됩니다.따라서 물 분자에서 산소는 약간 음전하를, 수소는 약간 양전하를 띄게 됩니다. 이러한 특성은 물 분자가 모여있으면 서로 상쇄되어 거의 나타나지 않습니다.즉 거시세계의 움직임을 분석한 고전역학적 법칙들은 입자가 작을 때 나타나는 추가적인 현상들을 고려하지 않았기에 미시세계에 그대로 적용하면 안된다는 의미입니다.답변이 조금이나마 도움이 되기를 바랍니다.감사합니다.
Q. 우주의 태초에는 뭐가 있었나요???
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.유명한 물리학자인 스티븐 호킹은 빅뱅 이전에는 우주에 있는 모든 물질들이 원자 크기의 한 점에 모여있고 무한대의 온도를 가지고 있었을 것이라고 이야기 하였습니다.현재의 우주는 지속적으로 팽창중이고, 이를 다시 말하면 우주는 한 점에서부터 출발하였을 것이라는 뜻입니다.또한 시간, 물질, 공간은 빅뱅 이후에 생겨났다라는 의견을 내었습니다.스티븐 호킹 박사는 여기서 더 나아가서 빅뱅 이전에는 시간이 허수였을 것이고, 빅뱅 이후 시간은 실수가 되었다는 가설을 이야기 하였습니다.시간이 허수라는 것의 의미는 여러가지 물리적인 의미를 가지는데, 그 중 중요한 내용 중 하나는 가속도가 시간으로 두번 미분된 값이기 때문에 뉴턴의 제 2법칙을 다시 쓰면 F=-ma 로 표현됩니다. 즉 물체에 힘을 주면 반대 방향으로 움직인다는 것입니다.즉 현재 우주가 팽창하는 것과 반대로 빅뱅 이전에는 우주가 한 점으로 모이고 있었을 것이다라는 것을 의미합니다.사실 빅뱅 이전은 관측된 적이 없기에 정확히 알 수는 없지만 현재는 스티븐 호킹의 가설이 큰 지지를 받고 있습니다.답변이 조금이나마 도움이 되기를 바랍니다.감사합니다.
Q. 63빌딩에서 10원짜리를 떨어뜨리면 가속도는?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.계산을 쉽게하기 위해서 공기마찰은 무시하였습니다.또한 질문하실때 사용하신 단어들을 조금 정정 또는 설명해드리자면 총 가속도란 동전이 바닥에 떨어지기 전까지 받은 가속도를 모두 합친것을 의미하신 것 같은데… 물리적으로 그 의미는 속력과 동일합니다. 가속도를 적분한 것이 속력이기 때문입니다.또한 그 총 가속도를 무게로 계산한 값을 질문하셨는데 가속도를 무게로 환산할 수는 없기에 동전이 주는 충격력을 무게로 환산하였습니다.동전은 바닥에 떨어지기 전까지 동일한 중력가속도(9.81m/s^2)를 받습니다.중력가속도를 적분하면 속력, 한번더 적분하면 거리를 나타내게됩니다.이를 식으로 나타내면 4.905 x t^2 = 249.6 입니다.t가 약 7.13초 일 때, 동전이 떨어지는 것이죠.이때 속력을 계산하면 약 69.9 m/s 의 속력을 가지게 됩니다.힘은 질량 x 가속도로 계산할 수 있습니다동전의 질량은 1.22g 이고, 69.9 m/s를 1초만에 만들기 위해서는 69.9 m/s^2의 가속도가 필요하기에 이로 가속도를 근사하면동전이 바닥에 떨어질때 가지는 힘은 약 85.3g의 무게와 동일합니다.답변이 조금이나마 도움이 되기를 바랍니다.감사합니다.