안녕하세요 김두환 전문가입니다.
생물·생명
Q. 자연과학에서 말하는 가장 무서운 것이 식량난과 식량약탈을 위한 전쟁이 발생할수 있다던데
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.보통 일반적인 자연과학에서는 식량난과 식량약탈을 주제로 삼지 않고 잘 이야기도 하진 않습니다. 하지만 환경오염등의 걱정은 하고 있습니다. 환경오염이 극도로 심해질 경우 대기의 구성 성분의 변화가 되고, 지구의 온난화로 이어질 수 있습니다. 이러한 경우에는 식물이나 생물체가 살아가는데 지장을 받을 수 있고, 식량문제로 이어질 수 있죠. 하지만 이러한 이야기는 극단적인 경우를 생각한 이야기고 현실과는 거리가 있기 때문에 당장 우리가 살아있는 동안 겪기는 어렵습니다. 하지만 시간이 흘러 지속적인 악화가 계속되면 발생할 수는 있죠.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 자전과 공전을 하는 이유가 궁금합니다
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.초기 우주에 가스와 먼지, 입자들이 운동을 하고 있었을 것이며, 중력에의해 집단을 형성해가며 태양과 같은 별이나 행성이 만들어졌습니다. 이 과정에서 질량을 가진 두 물체에 대해 운동을 하고 있을 경우 원, 타원 궤도 운동이 가능합니다. 물론 쌍곡선 포물선과 같은 운동도 가능합니다. 여기서는 태양계의 형성과정에 초점을 두며 타원 궤도 운동을 하고 있었다고 생각할 수 있죠. 이 때 궤도 운동을 시작할 당시 가스, 먼지의 각운동량(회전)이 정해졌을 것입니다. 각운동량은 천체 운동에서 보존되는 물리량 중 하나입니다. 이 각운동량(회전)의 방향이 반시계 방향이었기 때문에 대부분의 행성이 반시계방향으로 공전과 자전을 하는것이죠. 만약 초기의 각운동량이 모든 물질이 제각각이었다면 시계방향, 반시계 방향으로 회전하는 행성이 여럿 있었을 것이며, 초기 각운동량의 방향이 시계방향이었다면 대부분의 행성이 시계방향으로 회전하고 있었을 것입니다.초기에 결정된 자전 운동은 지구와 같은 행성의 세차운동이 되기도 합니다. 앞서 각운동량의 보존된다고 하였는데, 세차운동도 회전운동의 일종으로 초기에 결정된 운동으로 지구가 소멸할 때 까지 평생 일어나는 운동입니다.물론, 지구의 자전이나 세차운동은 외부에서 가해진 충격으로 바뀔 수도 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 수명이 과학적으로 예상될까요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.지구의 수명은 지구의 생명체가 살 수 있게끔 만들어주는 태양과 관련이 있습니다. 지구는 행성이고 행성은 항성(태양, 별과 같이 스스로 빛(에너지)을 내는 천체) 주변을 공전하는 것이죠. 즉, 지구 행성의 수명은 태양계 내의 별인 태양의 폭발 시기 까지라고 예상할 수 있습니다. 태양의 현재 나이는 46억년으로 예상하고 있습니다. 그리고 태양의 수명은 대략 100억년으로 예상하고 있는데, 54억년 뒤에 태양이 죽음에 다다르게되면 적색거성이 되며 팽창하다가 일부는 성운이 되고 핵은 백색 왜성이 됩니다. 이 때 태양이 팽창하며 여러 행성에게 영향을 주기 때문에 이 때가 행성의 마지막이라고 볼 수 있겠습니다.
생물·생명
Q. 슈뢰딩거의 고양이 실험 알기 쉽게 설명해주세요~
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.슈뢰딩거 고양이를 통해 양자역학에서 기술하는 물리적인 상태와 관측 행위를 설명하려고 했던것입니다. 슈뢰딩거 고양이는 이론이 아닌 사고 실험입니다. 상자속에 고양이가 있는데, 버튼을 누를 경우 50퍼의 확률로 독가스가 살포되고 50퍼의 확률로 고양이가 좋아하는 간식을 내놓게 됩니다. 만약 우리가 버튼을 눌렀을 경우 고양이는 살아 있을까요 죽어있을까요?. 기존의 물리학에서 말하는 상태는 관측을 통해 알 수 있으며 명확한 상태입니다. 죽었으면 죽었다. 살았으면 살았다. 라고 명확하게 말을할 수 있죠. 하지만 양자역학에서의 관측은 다릅니다. 양자역학은 원자, 그보다 작은 전자와 원자핵 등의 운동과 상태를 기술하기 위해 만든 이론입니다. 그리고 전자와 같은 입자를 관측하기위해서는 강한 빛을 이용하여 관측해야하는데, 이러한 행위는 전자의 상태를 바꿉니다. 정확한 관측이 어렵죠. 그래서 양자역학에서는 확률적인 해석을 시도합니다. 이 확률적인 해석은 기존의 물리학과는 다르고 많은 학자들이 받아들이기 어려워했죠. 그래서 슈뢰딩거의 고양이를 예시로 설명을 시도하려고했습니다. 고양이의 상태는 살아 있으면서도 죽었다 라고 표현을 하죠. 50퍼의 확률로 살아있으며, 50퍼의 확률로 죽어있죠. 이렇게 모호해 보이는 물리 이론이지만 양자역학은 기존에 물리학이 설명하지 못한 현상들을 많이 설명해냈으며 현재까지 부정되지않고있습니다.정리하면 슈뢰딩거의 고양이는 양자역학을 이해시키기 위한 사고실험입니다.
화학
Q. 인간세포를 방사능이 어떻게 파괴하나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.방사선 피폭된 경우 세포, 세포의 DNA와 효소, 소기관 등의 파괴됩니다. 또한, 고열, 구토, 설사, 어지럼증이 일어나며 피부병이 일어날 수 있습니다. 내부 세포가 변형되거나 파괴돼 암을 유발할 수 있으며, 장기의 손상도 발생할 수 있습니다. 방사선은 고에너지의 빛이나 고에너지의 입자 알갱이가 우리 몸 내부의 세포를 구성하고 있는 분자, 원자를 변형시키거나 불안정하게 만듭니다.