안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
화학
Q. 리만가설이 증명되게 되면 세상엔 어떤 변화가 생길까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.리만은 오일러의 함수를 변형해 입체적인 그래프를 만드는데, 놀랍게도 이 그래프에서 리만이 계산한 4개의 비자명 근이 복소평면 위에서 모두 일직선상에 위치했다. 그래서 그가 '다른 근 역시 모두 일직선상에 있는 것 아닌가'라고 추측한 것이 리만 가설의 대략적인 이야기다.리만이 가설을 내놓은 이후, 많은 유명 수학자들이 이것의 증명에 도전했지만 실패했다. 단지 그 과정에서 얻어진 성과는 리만의 근 뒤로 일직선상에 무수하게 많은 근들이 있다는 것. 하지만 일직선을 벗어난 곳에 근이 있을 가능성을 배제할 수 없기 때문에 증명이라고 할 수 없었다.[3] 쉽게 말해 "일직선상에서 벗어난 곳에 근이 있을 수 있나요?"라는 질문에 대해 그렇다고도, 또는 아니라고도 확답할 수가 없다는 것이다. 천재 수학자인 존 내시가 이것을 연구한 이후에 정신분열증이 생겼기 때문에, 한동안 수학계에 이것에 대해 연구하는 것을 꺼리는 분위기가 생기게 된다는 루머가 있었으나 영화발 유언비어다. 실제로 학계에서는 꾸준히 관련 연구와 논문이 발표되고 있다.오히려 리만 가설이 자연을 이루는 미지의 법칙들과 연결되어 있다는 점들이 밝혀지는 중이다. 역사적으로는 수학자 오일러가 소수와 원주율의 관계를 발견한 사례가 있었고, 현대에는 리만 가설과 양자역학이 서로 완벽히 일치하는 부분이 있다는 사실[4]이 밝혀졌다. 이 발견이 상당히 우연한 계기로 이루어졌는데 리만 가설 쪽을 연구하던 수학자와 친분이 있던 물리학자가 개인적 만남의 자리에서 수학자가 자신이 연구하고 있는 분야라며 식을 보여주었는데 물리학자 역시 자신의 분야인 입자물리학 에서 알고 있는 식과 형태가 완전히 동일해서 놀랐다고 한다. 즉 소수의 비밀과 관련이 있는 연구를 수학자들이 하고 있는데 이것이 알고보니 우주의 근본을 이루는 입자물리학 에서 통용되는 식과 같다는 것이 밝혀진 셈으로 소수의 비밀이 곧 우주를 이루는 근간과 관련이 있는 것이 아닌가 하는 추측이 가능해져 물리학자들도 연구에 참여하고 있다.
생물·생명
Q. 원시시대의 사람들은 평균수명이 어느정도엿는지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.원시시대 인간의 평균 수명은 21~37세 이지만 보통 수명은 72세로 통계의 오류로 원시시대 인간 은 오래 살지 못할거라고 생각함 아무일 없이 완전하게 살 경우 기대 수명을 72세까 지 바라볼 수 있다고
토목공학
Q. 바닷물을 마실 수 있게 하려면 어떤 작업을 걸쳐야 하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.바닷물을 끓여서 나오는 수증기를 냄비 밖으로 흘러 내리게 해서 모아서 먹을 수 있습니다.
화학
Q. 화학 용어 중에 데콘볼루션이 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.콘볼루션을 제거하는 연산. 아이소플라나티즘을 충족시키는 결상계에서는 점상(點像) 분포 함수를 h(x, y)라 하면 물체의 강도 분포 o(x, y)와 상의 강도 분포 i(x, y) 사이에는i(x, y)＝o(x, y)fh(x, y)라는 관계(ф는 콘볼루션을 나타내는 연산 기호)가 있어 점상 분포 함수가 커지면 상이 선명하지 않게 된다. 선명하지 않은 화상 i(x, y)가 주어지고, h(x, y)를 알고 있는 경우 위의 콘볼루션을 분리하여 물체 o(x, y)를 구하는 화상 처리 연산이 이에 해당한다. 코히어런트 필터링, 광전적 처리, 컴퓨터 처리 등 많은 방법이 고안되어 있다.
생물·생명
Q. 공룡 이전에는 어떤 동물이 살았을 것으로 추정하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.공룡이 등장하기 훨씬 전인 약 2억4천만년 전에 네발 동물이 판 복잡한 구조의 긴 땅굴이 모로코에서 발견됐다고 디스커버리 뉴스가 13일 보도했다. 독일 프라이베르크 공대 지질학연구소 과학자들은 모로코 중부 아르가나 분지에서 발견된 땅굴의 형태와 규모로 미루어 이 굴의 주인은 몸집이 땅딸막하고 목과 꼬리가 짧은 몸통 길이 20~25㎝의 네발 동물이었던 것으로 보인다고 고생물 및 고지질학 학술지 `팔라이오스' 에 발표했다. 이들은 이 땅굴이 만들어진 연대가 약 2억4천만년 전으로 지금까지 발견된 두 번째로 오래된 공동체 땅굴이라고 밝혔다. 지금까지 최고(最古)의 땅굴은 남아프리카의 적색층(적색셰일이나 적색 사암이 분포하는 열대 지역의 퇴적암층)에서 발견된 이보다 500만년 전의 것인데 연구진은 이 두 땅굴이 모두 비슷한 동물에 의해 만들어졌을 가능성이 있는 것으로 보고 있다. 아르가나 땅굴은 수많은 입구와 출구, 터널, 방들로 이루어져 있는데 연구진은 화석 기록이나 현존 척추동물의 굴 어디서도 이와 비슷한 예를 찾을 수 없다면서 이 땅굴 속 방들은 매우 복잡한 구조로 이루어져 있으며 두 겹 터널은 어디서도 관찰된 적이 없는 구조라고 말했다. 연구진은 이 땅굴이 건설됐을 당시엔 아직 공룡이 없었지만 화석 증거로 보면 긴 다리로 빠르게 움직이는 악어와 오늘날의 도마뱀이나 뱀, 투아타라(도마뱀과 뱀 사이의 고대 파충류)의 가까운 친척들, 새와 공룡의 조상이 주변에 우글거렸던 것으로 보여 땅굴이 이들 포식자를 피하는 피난처로 사용됐을 것으로 추측했다. 연구진은 또 발견지의 지질학적 분석 결과 땅굴의 주인이 뜨거운 한낮의 태양과 추운 밤 기온을 피해 땅속으로 파고들어 온 것으로 보이며 반들반들해진 굴 바닥을 보면 동물들이 땅 위에서 식물이나 뿌리, 곤충 등 먹이를 모아들이며 부지런히 들락거린 것으로 보인다고 말했다. 트라이아스기에 이 지역은 반건조 기후대의 내륙 분지였을 가능성이 크며 어쩌다 비가 온 뒤엔 강물이 느리게 흘러 오랫동안 건조한 강바닥이 형성됐고 강둑엔 식물이 듬성듬성 나 있었던 것으로 추정된다. 연구진은 이 지역의 토질이 땅굴 파기엔 완벽한 조건이었다면서 땅굴 건설에는 강둑의 모래와 범람원의 축축한 진흙이 섞인 재료가 사용됐다고 밝혔다. 물고기 같은 동물들이 만든 땅굴의 역사는 고생대(5억8천만~2억5천만년 전) 초기로 거슬러 올라가는데 땅굴을 파는 이런 행동은 특히 가뭄과 같은 극한 환경을 피하는 데 사용돼 지구에서 복잡한 동물의 삶이 시작되는 데 매우 중요한 역할을 한 것으로 보인다고 연구진은 지적했다. 한편 학계의 전문가들은 이 연구에 대해 "2억년이 넘는 옛날에 혹독한 환경에 대한 반응으로 네발 동물이 복잡한 행동을 발전시켰음을 보여준 놀라운 발견"이라고 논평했다.
지구과학·천문우주
Q. 지진이 발생하면 해일은 왜 발생하나요 사전에 예방하는 방법은 없나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지진이 발생하게 되면 기각의 단층이 갈라지거나 한쪽이 내려 앉는 경우가 많습니다. 그쪽으로 물이 쏠리다보니 해일이나 쓰나미가 발생합니다.
생물·생명
Q. 단성생식하는 동물들에는 어떤 동물이 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.단성생식에만 의존뉴멕시코채찍꼬리도마뱀(Aspidoscelis neomexicanus) - 모든 개체가 암컷밖에 없다.마블가재 (Marmorkrebs) - 모든 개체가 암컷밖에 없다.바베이도스실뱀 - 모든 개체가 암컷밖에 없다.사가 페도 - 단성생식을 통해 암컷만 태어난다.아마존 몰리(Poecilia formosa) - 모든 개체가 암컷밖에 없다. 다만 번식을 위해서는 다른 종의 수컷과 교미를 해서 난자가 자극을 받아야 한다.단성생식과 유성생식을 같이 사용그물등개미, 노란꼬마개미 - 단성생식으로 수개미 없이 처녀생식으로 번식한다.대벌레 - 대부분의 대벌레는 단성생식을 통해 암컷만 태어난다. 드물게 짝짓기를 통해 수컷이 태어난다.물벼룩 - 일반적으로 물벼룩은 단성생식을 한다. 다만 주변 환경이 영 좋지 않을 경우, 수컷을 만들어 유성생식을 한다.붕어 - 수컷 없이 다른 물고기의 정자의 자극을 받아 알을 부화시킬 수 있다. 그래서 드물게 교잡이 태어나기도 한다.전갈 - 일부 전갈들은 짝짓기도 가능하고 단성생식도 가능하다. 예) 브라질노란전갈, 티티우스 스티그무루스, 호텐토타 호텐토타조밥나물 - 단성생식을 하는 특성 때문에 그레고어 멘델의 실험을 엉망으로 만들어 버린 예가 있다. 자신이 발견한 유전 이론을 폐기할까 생각할 정도였다고 한다.흰개미 - 종마다 다르나 많은 종들의 여왕이 단성생식을 한다. 부화한 새끼는 필요에 따라 일개미가 되기도 하고 병정개미가 되기도 하며 여왕개미가 되기도 한다. 계급은 동료의 페로몬에 영향을 받아 결정되기 때문에 자라서 뭐가 되는 상관 없긴 하다. 국내 흰개미는 규모 확장을 위해 주로 여왕이 된다고 알려져 있다.단성생식 사례가 발견연골어류귀상어, 까치상어 - 암컷만 있는 수족관에서 새끼가 태어난 사례가 있다. 매우 드물게 단성 생식을 한다.작은이빨톱가오리 - 플로리다에서의 조사 결과 3% 정도의 개체가 단성생식으로 태어났음이 확인되었다.
지구과학·천문우주
Q. 홀로그램우주론은 무슨 우주론을 말하는 건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.홀로그램 우주(Holographic space)란 미국 태생의 영국인 물리학자인 데이비드 봄이 처음 주장한 가설로, 우주와 경험적 현상 세계는 전체의 일부분일 뿐이며, 우리가 보는 부분의 모습은 홀로그램의 간섭 무늬처럼 질서가 결여된 모습이고, 실제 의미를 가진 전체는 더 깊고 본질적인 차원의 현실에 존재한다는 이론이다.[1] 레너드 서스킨드를 비롯한 일부 끈이론학자들은 홀로그래피 원리를 주장하기도 했다.가설의 탄생데이비드 봄의 기존 양자역학에 대한 불만홀로그램 우주 가설은 미국 태생의 물리학자인 데이비드 봄이 처음으로 주장한 가설인데, 그 자체는 양자역학에 대한 의문점에서 출발했다. 그는 EPR 역설에서 양자역학의 측정 결과를 빛의 속도보다 빨라야만 측정할 수 있다고 알베르트 아인슈타인이 의문을 제기한 것에 대해서, 그것이 전자가 상호연결되어있기 때문에 가능한 것이라고 주장했다. 봄은 버클리 방사선연구소에서의 실험을 통해 플라스마 속에 전자들이 들어왔을 때 전자들이 개별로 활동하는 것이 아니라 서로 연결되어 있는 전체의 일부처럼 조직적인 활동을 한다는 것을 알아냈고, 이것을 플라스몬이라고 명명했다.데이비드 봄의 양자장과 비국소성편집봄은 전자와 같은 입자가 관찰자가 없으면 파동으로 존재한다는 의견에 반대하여 관찰자들이 없어도 실제로 존재한다는 입장에서 자신의 이론을 펼쳤다. 그는 중력장처럼 공간 속에 편재해 있는 양자장이 있다는 이론을 내세웠으며, 이 양자장의 힘은 중력장이나 전자기장과는 달리 거리가 멀어져도 약해지지 않으며 어느 곳에서나 똑같은 힘으로 작용한다는 해석을 발표했다. 이것은 우주의 전체성이라는 중요한 개념을 시사하는데, 플라스마 안의 전자들이 전체의 일부처럼 활동하는 것이 바로 양자장이 주장하는 전체성의 개념이다. 우리가 보는 것들은 전체의 일부로, 우리가 생각하는 것과는 달리 조직화된 행동을 한다는 것이 그것이다. 이 양자장이 작용하는 차원에서는 모든 것이 하나로 연결되어 있고, 전체의 일부로서, 위치가 더 이상 존재하지 않으며, 공간 속의 모든 지점들은 동일하다. 이러한 성질을 비국소성(non-locality)이라고 부른다. 이 이론으로 봄은 EPR 역설의 아인슈타인의 의문 제기를 두 입자가 서로 연결되어 있는 전체의 일부이기 때문이라고 해명한다.
지구과학·천문우주
Q. 중생대에는 빙하기가 없었다고 하는데 그것을 어떻게 알 수 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.중생대는 약 2억 5200만 년 전부터 6600만 년까지 여러 공룡이 번성했던 지질 시대예요. 공룡으로 대표되는 파충류가 중생대 전 기간에 걸쳐 크게 번성했기 때문에, 중생대를 ‘파충류의 시대’라 부르기도 해요. 중생대는 빙하기가 없었던 유일한 지질 시대이기도 해요. 활발한 화산 활동 등으로 대기 중 온실 기체의 양이 증가해 기후가 따뜻해졌거든요. 그러나 중생대가 끝나가면서 점차 기온이 낮아졌지요. 중생대는 트라이아스기(약 2억 5200만 년 전~1억 8000만 년 전), 쥐라기(약 1억 8000만 년 전~1억 4550만 년 전까지), 백악기(1억 4550만 년부터 6600만 년 전) 세 시기로 나뉘어요. 트라이아스기 초기인 약 2억 5000만 년 전에 판게아가 분리되면서 대륙과 해양의 분포가 다양해졌어요. 판게아란 모든 대륙이 한 덩어리로 모여 존재했던 거대한 대륙이에요. 이 과정에서 대서양과 인도양이 형성되었고 세계 여러 곳에서 습곡 산맥이 만들어지기 시작했습니다. 이때 해양에서는 암모나이트가, 육지에서는 공룡이 번성했어요. 또 건조한 환경에서도 잘 적응하는 은행나무와 같은 겉씨식물이 숲을 이루었죠. 하지만 중생대도 소행성 충돌 등 여러 요인으로 기후가 급변하며 많은 생물이 멸종해 지질 시대의 막을 내렸어요. 이를 K-T 대멸종이라고 부르는데, 지구 역사상 두 번째로 큰 대멸종이었어요. 당시 바다 생물 종의 약 90%, 육상 생물 속의 50% 이상이 멸종했어요. 중생대 이후 암모나이트, 어룡, 벨렘나이트 등의 바다 생물과 공룡, 익룡 등의 육상 생물이 지구에서 영원히 사라졌어요. 소행성 충돌, 화산 폭발 등의 원인이 거론되지만, 정확히 밝혀지진 않았어요.
지구과학·천문우주
Q. 일본이 유난히 지진이 잦은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.일본의 경우 환태평양 불의 고리에 위치하고 있습니다. 즉 일본땅 및에 화산이나 지진이 발생할 요소들이 깔려 있다는 것입니다. 그리고 대륙간의 연결 판이 있다보니 지진이 자주 일어납니다.