안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 지구 편평설을 주장하는 근거는 어떤것이 있을까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다. ‘지구평면설’이란, 지구는 둥근 형태가 아니라, 평평한 원반형태로 되어 있다는 이론이다. 지금까지 우리가 알고있는 지구는 구체라는 이론을 뒤집는 가설인데, 지구는 마치 디스크판(레코트판)처럼 생긴 평평한 형태로 되어 있다는 것이다. ‘지구평면설’에 의하면, 지구의 하늘에 떠있는 태양과 달, 수많은 별들은 자연적으로 생겨난 우주의 소산물이 아니라, 인공적으로 만들어진 인공장치들이고 한다. 그리고 ‘지구평면설’에 의하면, 평평한 원반으로 된 지구와 대기권은 신이 만들어놓은 돔으로 갇혀있다고 하며, 따라서 지구는 일종의 거대한 돔에 들어있는 수족관이나 다름 없다고 한다. 현재 우리가 알고 있는 지구가 둥글다는 것과 우주의 모습은 일루미나티와 나사 같은 음모론자들이 만들어놓은 조작이며, 사탄을 숭배하는 일루미나티와 나사의 고위층들이 사악한 음모를 꾸미고 인류를 완전히 속이고 있다고 한다. 지구는 평평한 원반형태로 되어 있으며, 지구의 가운데부분에는 북극이 있고, 지구원반의 둘레는 남극으로 이곳은 거대한 빙하들로 둘러쳐져 있다고 한다. 즉, 지구의 끝부분은 엄청나게 크고 거대한 빙하들로 둘러쌓여 있으며, 이렇게 끝도 없이 둘러쳐져 있는 거대한 빙하벨트로 인해서, 사람들은 아직도 지구의 끝부분을 정복하지 못하고 있다고 한다. 지구평면설에 의하면, 지구의 지도모습도 지금과는 많이 달라지는데, 평평한 지구의 가운데부분이 북극이며, 각대륙들은 가운데에 있는 북극을 중심으로 몰려있고, 외곽지역으로 갈수록 넓고 광대한 대양이 펼쳐져 있고, 지구의 끝부분은 거대한 빙하들로 막혀있다고 한다. 과거부터 지금까지 우리가 알고 있는 바에 따르면, 태양은 지구로부터 1억 4400km 정도의 엄청나게 멀리 떨어져 있다고 알고 있지만, 지구평면론자들의 주장에 따르면, 태양은 지구에서 4,800km 밖에 떨어져 있지않고, 태양의 지름은 55km밖에 되지 않는다고 한다. 또한 태양은 지구의 대기권안에 인공적으로 설치되어 있으며, 평면지구가 있는 돔안에서, 한쪽 끝에서 다른쪽 끝으로 왔다갔다 한다는 것이다.태양이 지는 것처럼 보이는 것은 작은 크기의 태양이 반대쪽 끝으로 이동해갔기 때문에 시력의 한계점 때문에 안보이는 것 뿐이지, 지구밑으로 사라진은 것은 아니라고 한다. 또한 달도 태양처럼 인공적으로 만들어진 것이라고 하며, 태양과 마찬가지로 한쪽에서 다른쪽 끝으로 왔다갔다 한다고 한다. 그러니까, 어떤 신적인 존재가 거대한 돔 안에 평면지구를 만들어놓았으며, 태양, 달, 그리고 인공별들도 모두 만들어서, 지구위의 공중에다 달아놓았으며, 이러한 태양과 별들은 자기장과 전기장으로부터 에너지를 받아서, 지구의 상공에서 움직이게 된다고 한다. 이 돔안에 있는 모든 것들이 인간들이 사는 지구와 우주라고 하는 3차원의 세상이라고 하며, 돔밖에는 우리가 생각하는 우주와는 전혀 다른 차원의 또다른 우주가 존재한다고 한다.
Q. 우주가 팽창하는 속도는 얼마나 되나요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다. 허블도면의 그림이다.이 그림은 속도와 거리의 관계를 알려준다. 식으로 나타내면V=Hr이 된다.V: 적색편이로 측정한 은하의 후퇴속도H: 허블 상수r: 은하까지의 거리이 결과에서 중요한 것은, 은하의 거리와 후퇴속도가 비례한다는 것이다.허블 상수의 정확한 값을 얻는다는 것은 매우 어렵다. 이러한 값을 얻으려면 천문학자들에게는 두 가지 측정이 필요하다. 첫 번째는 은하의 후퇴 속도를 알려주는 적색이동을 분광기를 통해서 관찰하는 것이고, 두 번째는 지구로부터 은하가 얼마나 떨어져 있는가를 알아내는 것으로 결정하기 가장 어려운 값이다. 변광성, 초신성과 같은 비교적 정확한 '거리 측정'을 은하에도 대입할 수 있어야 되기 때문이다. 허블 상수 그 자체의 값은, 국부적인 중력의 영향이 무시해도 괜찮을 만큼 작기 때문에 관측할 수 있는 매우 먼 거리의 은하 표본으로 신중하게 얻어낼 수 있었다.허블 상수의 단위는 'km/s/Mpc'이다. (1Mpc은 3.26 ×100만 광년이다.) 예를 들어, 만약 허블 상수가 50km/s/Mpc이라고 결정되었고, 한 은하가 10Mpc 거리에 있다면, 그 은하의 후퇴속도는 500km/s가 될 것이다. 허블이 얻어낸 최초의 허블 상수의 값은 약 500km/s/Mpc이었다. 하지만, 처음에 별들의 거리를 너무나도 짧게 가정한 탓에 허블 상수의 값이 과도하게 크게 나타났다.과거 30년 동안, 허블 상수를 연구하는 데에 두 개의 중요한 윤곽이 들어났다. 카네기 학술 문화 연구 장려 기관(Carnegie Institutions)의 앨런 샌디지(Allan Sandage)가 포함되어 있는 한 그룹이 유도한 약 50km/s/Mpc라는 허블상수의 값과, 텍사스 주 대학의 다른 팀이 유도한 100km/s/Mpc라는 허블상수 값이다. 그리고 최근에는 허블 상수 값을 국제천문연맹(IAU)에서 발표한 73km/s/Mpc로 사용하고 있다.
Q. 추울때 바깥으로 나가면 왜 귀가 먼저 시릴까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.귀(겉귀)의 생김새를 봤을 때 위쪽에 연골로 구성된 곳이 귓바퀴, 아래쪽의 보드라운 살점을 귓볼이라고 합니다.귓바퀴는 혈관의 분포가 적어서 피의 흐름이 적으며 그래서 신경도 예민하지 못하고 피하지방도 거의 없다고 합니다.귓볼도 마찬가지입니다.다른 조직이나 기관보다 혈액 순환이 덜 일어나 항상 체온보다 낮기 때문에 겨울 추위에 차가워짐에도 불구하고 동상에 잘 걸리는 것도 이런 이유에서라고 합니다.
Q. 상대성 이론에 대해 알려주세요!
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.상대성이론의 요점은 시간, 공간, 물질, 에너지의 통합이라고 할 수 있다. 이전까지의 물리학은 보통 뉴턴역학 혹은 고전물리학이라고 하는데, 시간과 공간은 별개의 것으로 어떤 관찰자에게나 동일하게 적용되는 절대적인 시간의 기준, 공간의 기준이 있다고 생각했다. 물질은 공간 안에서 시간에 따라 운동할 수 있는데, 시간과 공간은 절대적으로 주어진 일종의 무대로서 물질은 시간의 흐름과 공간 구조에 영향을 미칠 수 없다고 생각했다. 물질의 운동은 에너지를 변화시키는데, 따라서 에너지는 특정 물체의 중요한 성질이지만 분명히 구분되는 별개의 개념이었다. 상대성이론에서는 시간과 공간이 통합되어 시공간이라 하며 관측자의 운동에 따라 시간의 흐름, 공간적 측정이 달라질 수 있다. 그 결과를 함축적으로 담고 있는 현상이 시간 지연과 길이 수축이다. 물질과 에너지가 서로 전환 가능하다는 것을 의미하는 공식이 유명한 이다. 그리고 빛은 정지질량이 0이지만 에너지는 갖기 때문에 무거운 물체는 빛도 끌어당기며, 빛도 빠져 나오지 못할 만큼 큰 중력을 가진 물체라는 뜻에서 블랙홀이라는 용어가 유래되었다.특수상대성이론특수상대론의 기반이 되는 두 가지 가정이 있다. 하나는 서로에 대해 등속도로 운동하는 두 관찰자에게는 동일한 물리법칙이 적용된다는 것이고, 다른 하나는 모든 관찰자에게 빛의 속도는 완벽하게 동일하다는 것이다. 첫번째 원칙이 바로 상대성의 원칙이며 특수상대론이라는 이름의 근원이 된다고 할 수 있다. 두 번째 원칙은 광속 불변 원리로서 마이컬슨·몰리 실험에 의해 검증된 것이다. 고전역학, 즉 뉴턴역학의 영역에서 이 두 가지 가정은 서로 모순된다. 왜냐하면 고전역학에서 시간과 공간은 완전히 독립적이고 절대적이어서, 운동에 무관하게 같은 좌표계를 가지고 있게 되고, 상대적으로 운동하는 경우 관찰이 대상이 무엇이든 그 관찰되는 속도는 상대속도만큼 차이가 나게 되기 때문이다. 참고로 상대운동하는 두 관찰자의 관측 결과에 대한 고전역학의 이러한 가정을 갈릴레이의 상대성이라고 한다.위에서 말한 두 가지 가정이 모두 사실이라면, 시간과 공간이 절대적이고 독립적이지 못하다는 것은 필연적이다. 두 관찰자의 시간, 공간 좌표는 로런츠변환에 의해 연결된다. 관찰자에 따라 두 사건이 일어난 시간 간격이 달라지기 때문에 시간 지연의 현상이 일어나게 된다. 공간도 마찬가지여서, 빠르게 운동하는 물체가 그 운동 방향에 대해 간격이 줄어드는 것으로 관측되는 길이 수축 현상이 생긴다. 빛의 속도는 물체가 가질 수 있는 최대의 속도값으로 기능하기 때문에, 물체의 속도가 커질수록 같은 힘을 가해도 더 가속되기가 어려워진다.일반상대성이론일반상대론은 뉴턴의 중력 이론을 대체하는 아인슈타인의 중력 이론이다. 뉴턴 이론이 기반하고 있는 운동학의 기본적 가정들을 특수상대론에서 폐기했기 때문에, 뉴턴의 중력 이론이 그 자체로는 특수상대론과 조화를 이루지 못하는 것은 당연한 일이다. 특수상대론을 발표한지 10년 후인 1915년에 발표되었다.일반상대론의 기반이 되는 핵심적 원리는 등가원리이다. 이것은 가속운동과 중력을 받는 것 두 가지는 구분할 수 없다는 주장이다.원래 특수상대론은 엄밀히 말해 두 관찰자가 서로 등속운동을 하는 경우에만 적용된다. 외부의 영향을 받거나 해서 가속운동을 하는 경우에는 적용할 수 없고, 더 일반적인 물리 법칙이 필요하다. 일상생활에서 자동차가 출발하거나 엘리베이터가 움직이기 시작하거나 할 때 느낄 수 있듯이, 운동이 변화하는 경우 우리는 외력을 받는 것처럼 느낀다. 뉴턴역학에서 이것은 관성력이라 하며, 비관성계에 있기 때문에 작용하는 것이고 실체는 없는, 일종의 가짜 힘으로 취급한다. 등가원리를 생각하게 되는 중요한 착안점은 자유낙하하는 물체가 아무런 힘도 느끼지 않는다는 것이다. 고전역학적으로는 중력의 영향과 비관성력이 정확히 상쇄되는 것이지만, 일반상대론에서는 휘어진 공간에 있는 물체가 시공간의 최단 경로, 즉 측지선을 따라 운동하는 것으로 통합적으로 이해한다. 좀 더 구체적으로, 아인슈타인의 장방정식은 물질의 에너지와 운동량이 어떻게 시공간의 측량 텐서를 결정하는지를 알려준다.일반상대론의 예측은 여러 가지 예에서 정밀하게 실험과 일치한다는 것이 확인되었다. 우선, 아인슈타인 자신이 일반상대론을 이용하여 수성의 근일점 이동 문제를 해결하였다. 원래 뉴턴역학에서 중력은 정확히 거리의 제곱에 반비례하는데, 그 경우 행성의 궤도는 정확히 타원을 그리게 되고 시간이 지나도 그 궤도가 바뀌지 않는다. 그러나 현실에서 수성의 궤도는 타원 모양이기는 하지만 그 궤도의 방향이 오랜 세월을 거쳐 바뀌었다. 다시 말해, 태양에 가장 가까워지는 점을 일컫는 근일점의 위치가 변화했다. 이것을 설명할 수 있는 방법 중 하나는 수성의 궤도에 영향을 미치는 다른 행성이 수성과 금성 사이에 있다고 가정하는 것이다. 그러나 그런 영향을 줄 수 있는 행성은 발견되지 않았다. 아인슈타인의 일반상대론 방정식의 해를 살펴보면 중력은 정확히 거리에 제곱에 반비례하지 않는다. 그 차이가 궤도의 변화에 미치는 영향을 아인슈타인이 계산했을 때, 관측 결과인 수성의 근일점 이동을 잘 설명할 수 있었다. 이것은 너무나도 매력적인 결과였기 때문에, 이 발견 이후 아인슈타인은 며칠 동안이나 계속 흥분 상태로서 제정신이 아니었다고 한다.대중에게 큰 영향을 미친 것은 빛이 중력에 의해 휘는 것을 확인한 1919년의 관측일 것이다. 영국의 천문학자인 아서 에딩턴(A. S. Eddington, 1882-1944)은 1919년 브라질로 가서 개기일식 중에 별들의 위치를 관측하여 그 궤도가 일반상대론이 예측하는 대로 빛이 휘게 한다는 것을 확인했다고 발표했다. 이 결과는 당시에 놀라운 소식으로 취급되어 일간신문에도 대서특필되었고 아인슈타인은 세계적인 유명 인사가 되었다.
Q. 빛보다 빠른 물체가 있다면 그 물체는 어떻게 보일지 궁금해요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.일본 교토에서 열린 ‘중성미자와 우주물리 국제학회’에서 국제 중성미자 실험그룹인 오페라(OPERA)는 ‘중성미자의 비행 속력이 빛의 속력(광속)보다 더 빠르게 관측됐다’는 애초 관측실험의 결론을 철회한다고 밝혔습니다. 이로써 광속보다 빠른 중성미자의 비행 속력을 관측했다는 실험 증거는 오페라 그룹이 처음 밝힌 지 아홉 달 만에 실험오류로 결론이 났습니다.이로써 현재까지 “대격변을 일으킬만한” 빛보다 빠른 것들은 단 한번도 발견된 적이 없게 되었습니다.특수 상대성 이론은 두 가지 기본 원리에서부터 출발합니다. 첫 번째는 “자신이 정지하고 있는지 움직이고 있는지 구별할 수 없다.”입니다. 이때 움직인다는 의미는 등속운동 즉 한 방향으로 일정한 속력으로 움직이는 특수한 경우만을 말하며, 그렇기 때문에 특수 상대성 이론이라 부릅니다. 사실 우리는 이 원리를 항상 경험하고 있습니다. 지구는 태양에 대해 대단히 빠른 속도로 움직이고 있지만 인간의 경험적인 스케일에 비해 지구는 거의 등속운동을 하기 때문에 지구가 움직인다는(공전) 사실을 느낄 수 없죠.이것을 뒤집어 말한다면 등속운동이 아닌 경우 즉, 급히 방향을 바꾸거나 혹은 급가속 하거나 급정거 하는 경우에는 자신이 움직인다는 것을 쉽게 알 수 있다는 의미이기도 합니다. 두 번째는 “빛의 속도는 누가 관측하던지 항상 똑같다.”입니다. 그래서 물리학자들은 아예 빛의 속도를 299,792,458 m/s 로 그냥 정해버렸습니다. 어차피 빛의 속도는 항상 똑같기 때문에 어떤 값으로 정하던지 상관은 없지만 기왕이면 널리 쓰이는 미터법에 잘 맞도록 정한 것이죠.우리는 속도라는 것이 상대적인 것임을 잘 알고 있기 때문에, 빛의 속도만은 예외라는 것이 대단히 이상해 보입니다. 이 때문에 상대성 이론은 우리의 경험과 매우 다른 결론이 나오게 되는 것입니다.이 두 가지 기본 원리로부터 아인슈타인은 3가지 중요한 결과를 얻어냅니다.1. (나에 대해) 움직이는 물체는 (움직이는 방향으로) 길이가 짧아진다.2. (나에 대해) 움직이는 물체의 시간이 느리게 흐른다.3. 지금(now)과 여기(here)의 의미가 움직이는 정도에 따라 달라진다. 첫 출발은 로렌츠 수축(Lorentz contraction)이라 불리는 길이가 짧아지는 현상에 대한 오해입니다.테니스공이 내 앞에서 매우 빠르게 지나가고 있습니다. 과연 이 테니스공은 내 눈에 어떻게 보일까요? (혹은 사진을 찍으면 어떤 모양으로 찍힐까요?)상대성 이론을 접한 사람들은 “움직이는 물체의 길이가 짧아진다.”라고 알고 있으므로 아래 그림과 같이 보일 것이라고 대답할 것입니다. 즉 움직이는 방향으로 찌그러진 럭비공 모양으로 보일 것이라고 예측할 것입니다.