안녕하세요. 이웃집 천체물리학자 이상민 전문가입니다.
Q. 양자컴퓨터와 일반컴퓨터의 차이가 무엇인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.양자컴퓨터와 일반컴퓨터의 가장 큰 차이점은 정보 처리 방식에 있습니다. - 일반 컴퓨터(우리는 이를 디지털 컴퓨터라 부릅니다)는 전기적인 스위치로 이루어진 비트(bit) 단위로 정보를 처리합니다. 비트는 0 또는 1의 두 가지 상태를 갖으며, 이들을 조합하여 복잡한 계산을 처리합니다.- 반면에 양자 컴퓨터는 양자역학의 원리를 이용하여 데이터를 처리합니다. 양자 컴퓨터에서는 큐비트(qubit)라는 단위로 정보를 처리하는데, 큐비트는 일반 컴퓨터의 비트와 달리 0과 1의 두 가지 상태뿐 아니라 중첩상태(superposition)라는 두 상태가 확률적으로 혼재된 상태도 가질 수 있습니다. 이는 일반 컴퓨터에서는 불가능한 일입니다. 또한, 양자 병렬처리(quantum parallelism)라는 기술을 이용하여 동시에 여러 개의 계산을 수행할 수 있어서 일반 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 문제를 해결할 수 있습니다. 그러나 이러한 특성들은 양자 컴퓨터가 특정한 문제를 처리하는데 유리하다는 것을 의미하지만, 일반적인 모든 문제에서 양자 컴퓨터가 일반 컴퓨터보다 무조건 우월하다는 것은 아닙니다. 양자 컴퓨터는 일반 컴퓨터와는 달리 양자 상태를 유지하기 위해 매우 냉각된 환경에서 운영되어야 하고, 오차 수정과 노이즈 제거 등의 기술적인 문제들이 아직 많이 남아있어 세계 각국은 이런 문제 해결을 위해 총력을 다하고 있습니다.
Q. 태양폭풍은 어떤 원인으로 생기는 건가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.태양폭풍은 태양의 흑점에서 발생하며, 이는 태양 플레어 현상과 관련이 있습니다. 이 폭풍은 지구의 자기장을 압축하고, 오로라 현상을 일으키며, 인공위성의 궤도를 교란하고, 장거리 무선 통신을 방해합니다. 태양폭풍으로 인한 피해를 막기 위해, 태양활동을 정확하게 예측하고 이를 관련 기관에 전달하는 것이 중요합니다. 이는 필요한 조치를 취할 수 있게 해주며, 우리의 삶과 생명, 그리고 지구와 생태계를 보호하는 데 필요합니다.
Q. 초신성 폭발이 일어나는 별의 특징은 무엇인가요
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.초신성 폭발은 별의 핵심에서 핵융합이 중단되면 발생하는 현상으로, 이는 주로 태양보다 10배 이상 큰 별에서 발생합니다. 이러한 폭발은 Type I과 Type II로 분류되며, 각각 백색 왜성과 무거운 별의 진화 과정에서 발생합니다. 백색 왜성은 이웃한 별로부터 물질을 흡수하다가 한계치에 이르면 폭발하며, 무거운 별은 진화 과정에서 별의 중심부에 철 그룹 원소들이 모이게 됩니다. 초신성 폭발의 전조 증상은 아직 확실하게 알려져 있지 않지만, 한국천문연구원의 KMTNet은 폭발 직후 1시간 이내의 빛을 포착하였습니다. 이를 통해 초신성의 색이 붉어진다는 사실을 확인하였으며, 이는 철 성분이 초신성의 가장자리에 집중되어 있기 때문입니다.
Q. 마하는 시속 몇Km를 의미하는 지 알려주세요.
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.마하는 음속에 기반한 속도 측정법이며, 주로 비행기나 로켓의 속도를 나타낼 때 사용됩니다. 1마하는 음속과 같은 속도로, 약 340 m/s 또는 시속 1,224 km/h 에 해당합니다. 음속은 공기의 밀도나 온도에 따라 변할 수 있습니다.
Q. 빅뱅이론 무엇인지 알려주세요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.빅뱅이론은 우주가 약 138억 년 전에 한 점에서 폭발적으로 확장하기 시작한 것이라는 이론입니다. 이 한 점은 모든 물질과 에너지, 시간과 공간이 함유된 초고밀도, 초고온의 상태였습니다. 이를 '특이점'이라고 부릅니다. 특이점이 왜 폭발했는지는 아직 밝혀지지 않았습니다. 하지만 이 폭발로 인해 우주는 빠르게 팽창하면서 물질과 에너지, 시간과 공간이 생성되었습니다. 이렇게 우주의 탄생을 설명하는 이론이 바로 빅뱅이론입니다. 빅뱅이론은 우주의 초기 상태와 진화 과정을 상세히 설명하고 있습니다. 빅뱅 이후 첫 10의 -43승초 동안에는 우주의 온도가 10의 32승도에 이르렀습니다. 이때는 물질과 에너지, 시간과 공간이 구분되지 않았습니다. 이를 '플랑크 시대'라고 부릅니다. 그 다음 10의 -35초 동안에는 우주가 급격히 팽창했습니다. 이를 '인플레이션 시대'라고 부릅니다. 이 시대에는 우주의 크기가 10의 26배나 커졌습니다. 이후에는 우주가 점차 식으면서 물질과 에너지, 시간과 공간이 형성되었습니다. 이 과정에서 기본 입자들이 만들어졌고, 그 입자들이 원자핵을 구성했습니다. 이를 '원자핵 시대'라고 부릅니다. 원자핵 시대가 끝난 후에는 우주가 더 식으면서 원자가 만들어졌습니다. 이를 '원자 시대'라고 부릅니다. 원자 시대가 끝난 후에는 우주가 더 식으면서 복사와 물질이 분리되었습니다. 이를 '재결합 시대'라고 부릅니다. 이 시대에는 우주가 투명해졌고, 우주 마이크로파 배경 복사가 발생했습니다. 재결합 시대가 끝난 후에는 우주가 더 식으면서 은하와 별이 만들어졌습니다. 이를 '구조 형성 시대'라고 부릅니다. 이 시대에는 우주의 대규모 구조가 형성되었습니다. 이렇게 빅뱅 이론은 우주의 탄생부터 현재까지의 역사를 설명합니다. 빅뱅이론은 다양한 증거를 통해 입증되었습니다. 예를 들어, 은하들이 우리로부터 멀어지는 속도와 거리의 관계를 나타내는 허블의 법칙, 은하들이 멀어짐에 따라 빛의 색이 빨간색 쪽으로 이동하는 적색 편이, 빅뱅 이후에 우주에 남은 잔광인 우주 마이크로파 배경 복사, 우주에 있는 은하와 은하단의 거대한 구조, 먼 은하계에서 발견되는 일정한 밝기를 가진 Ia형 초신성 등이 있습니다. 이들은 모두 빅뱅 이론이 맞다는 것을 증명하는 강력한 증거들입니다. 허블의 법칙은 우주가 확장하고 있다는 것을 보여주고, 적색 편이는 우주가 과거에는 더 작고 뜨거웠다는 것을 보여줍니다. 우주 마이크로파 배경 복사는 우주의 초기 상태를 반영하는 복사로, 빅뱅 이후 약 38만 년 후에 발생했습니다. 우주의 대규모 구조는 빅뱅 이후 물질의 밀도 차이에 의해 형성된 것으로, 우주의 진화 과정을 보여줍니다. Ia형 초신성은 우주의 확장 속도를 측정하는 표준 촛불로, 우주의 연령과 기하학을 알아낼 수 있습니다. 이 외에도 빅뱅 이론을 뒷받침하는 다른 증거들도 많이 있습니다. 빅뱅이론은 현재까지 우주의 기원과 진화를 가장 잘 설명하는 이론입니다. 그러나 이 이론 역시 완벽하게 모든 것을 설명하지는 못합니다. 아직 해결되지 않은 문제들, 예를 들어 우주의 확장 속도를 설명하기 위한 암흑 에너지의 존재, 물질과 암흑 물질의 비율, 빅뱅 이전의 우주의 상태 등은 계속해서 과학자들의 연구 주제입니다. 또한 빅뱅 이론에 대한 반대 이론도 존재합니다. 예를 들어, 우주가 항상 일정한 상태로 존재해 왔으며, 새로운 물질이 지속적으로 생성되어 우주의 확장을 유지하고 있다는 정상 상태 이론, 우주가 거대한 플라즈마 구조로 이루어져 있으며, 이 플라즈마의 상호작용을 통해 우주 구조가 형성되었다는 플라즈마 우주 이론 등이 있습니다. 하지만 이들 이론은 현재의 우주 관측 결과와 많이 다르므로 널리 받아들여지지 않고 있습니다. 빅뱅 이론은 계속해서 새로운 증거와 발견에 의해 수정되고 보완되고 있습니다. 우주의 미스터리를 완전히 풀어내는 그날까지, 과학자들의 탐구는 멈추지 않을 것입니다.