안녕하세요. 이웃집 천체물리학자 이상민 전문가입니다.
Q. 갈색왜성은 다른 행성들과 무슨 차이인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.태양계와 같은 항성계의 구성원으로서의 행성과 갈색왜성은 스스로 에너지(빛)를 내지 못한다는 점은 같지만 이것들의 시작은 사뭇 달랐습니다. 행성은 모 항성계가 만들어지면 함께 만들어지는 과정을 겪으면 탄생됩니다. 그러나 갈색왜성은 처음에 태양 질량의 3~5배 더 큰 별이였습니다. 이 정도 크기의 별은 핵융합으로 중심부 수소를 모두 소진하면 중심부 외곽부(표피층)를 방출하게 되는 과정을 겪습니다. 표피층이 모두 사라지면, 핵융합 반응 없는 높은 온도의 중심핵만 있는 천체가 됩니다. 이를 우리는 백색왜성이라 합니다. 이 백색왜성이 점차 식으면서 종국에는 갈색왜성이 되는 것이지오. 정리하면 행성은 처음 부터 별이 아니지만 갈색왜성은 한 때 별이였던 것입니다.
Q. 경사하강법을 사용하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.경사하강법(Gradient Descent)은 최적화 기법 중 하나로, 기울기(gradient)를 이용하여 특정 값의 최대값 혹은 최소값을 찾는 방법입니다.기본적인 아이디어는 현재 위치에서 기울어진 방향으로 일정 거리만큼 이동하고, 다시 그 장소에서 기울기를 구하고, 또 그 기울어진 방향으로 나아가는 것입니다. 이렇게 해서 함수의 값을 점점 줄이는 것이 경사하강법의 핵심입니다.경사하강법의 수식은 다음과 같습니다: 여기서 x_i+1 는 다음 단계의 값이고 x_i는 현재 단계의 값을 의미한다. 그리고 \alpha는 학습률(learning rate)라 부르며 문제에 따라 함수의 최소값을 찾기위해 가장 중요한 매개변수입니다. f'(x_i)는 현재 위치에서 의 기울기를 나타냅니다.이 수식은 현재 위치에서 기울기의 방향으로 일정 거리(\alpha )만큼 이동하는 것을 의미합니다. 기울기가 양수인 경우, x가 증가하면 함숫값이 증가하므로, 함숫값을 감소시키기 위해 x를 감소시켜야 합니다. 반대로, 기울기가 음수인 경우에는 x가 증가하면 함숫값이 감소하므로, x를 증가시켜야 합니다.이러한 과정을 반복하면, 함수의 최소값을 찾을 수 있습니다. 그러나, 이 방법은 초기값과 학습률에 따라 최적의 해를 찾지 못하거나, 수렴하는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 따라서 적절한 학습률을 설정하는 것이 중요합니다.
Q. 발명가 장영실의 해시계는 얼마나 정확 한건가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.장영실의 해시계는 그 당시의 기술로는 매우 정확한 시간 측정 도구였습니다. 하지만 현재의 시계와 비교하면 정확도에서는 차이가 있습니다. 해시계는 태양의 위치에 따라 그림자의 길이를 측정하여 시간을 알아내는 원리를 사용하기 때문에, 날씨가 흐리거나 비가 오는 경우에는 사용할 수 없는 단점이 있습니다.또한, 해시계는 태양의 움직임을 정확하게 알고 있어야 했으며, 이를 위해 장영실은 지동설의 원리를 이해하고 있었습니다. 그러나 아무리 뛰어난 해시계라 할지라도 날씨가 흐리거나 비가 오면 소용이 없었기에, 이를 보완하기 위해 물시계가 발명되었습니다.따라서, 장영실의 해시계는 그 당시에는 매우 혁신적인 발명품이었지만, 현재의 시계 기술과 비교하면 정확도와 편의성에서는 뒤떨어집니다. 하지만 이들은 과학과 기술의 발전에 중요한 역할을 하였으며, 우리가 오늘날 사용하는 정밀한 시계의 발전에 기여하였습니다.
Q. 우주에서는 시간이 어떻게 흐를까요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.========================우주에서 시간의 흐름은 상대성 이론에 의해 설명됩니다. 이론은 물체의 상대적인 운동에 따라 시간이 서로 다르게 흐르게 된다는 것을 말합니다. 상대성 이론에 따르면, 시간과 공간은 서로 연결되어 있으며, 빠르게 움직이는 물체는 그 시간의 흐름이 느려지며, 공간의 크기도 변화합니다. 또한, 중력이 강한 장소에서도 시간이 느려지며, 공간도 왜곡됩니다. 따라서, 우주에서 시간을 측정하려면 이러한 상대성 이론을 고려해야 합니다. 예를 들어, 지구로부터 멀어지는 우주선에서 시간이 더 느리게 흐르게 됩니다. 이러한 시간의 차이를 보정하기 위해서는 매우 정확한 시계를 사용해야 합니다. 우주에서 시간을 측정하는 방법으로는, 아주 정확한 원자시계를 사용하는 것이 일반적입니다. 이러한 원자시계는 원자의 진동 주파수를 측정하여 시간을 계산합니다.그리고 아직까지 우주에서 어떤 생명체도 발견되지 않았습니다. 다만 지구상의 생명체를 구성하는 유기화합물은 우주 공간에서 다수 발견되었습니다. 그 중 일부는 생명체를 이루는 데 필요한 기본 구성 성분이 될 수 있는 물질들입니다.
Q. 초전도체와 일반 전도체의 차이점이 무엇인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.초전도체와 일반 전도체의 가장 큰 차이점은 전기 저항입니다.초전도체는 전류가 흐를 때 전기 저항이 0이 되어 전력 손실이 없습니다. 초전도체는 일반 전도체와 달리 전기 저항이 0이기 때문에 전류가 흐를 때 전력 손실이 없습니다. 또한, 초전도체는 자기장이 발생하지 않습니다. 이 때문에 초전도체는 전력 생산 및 저장, 자기 부상 열차 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.반면에, 일반 전도체는 전류가 흐를 때 전기 저항이 발생하여 전력 손실이 발생합니다. 일반 전도체는 전기 회로, 전기 모터, 전기 발전기, 전기 히터 등 다양한 전기 기기에 사용됩니다. 전기 회로에서 일반 전도체는 전류를 전달하는 역할을 합니다. 전기 모터에서 일반 전도체는 전류를 회전 운동으로 변환하는 역할을 합니다. 전기 발전기에서 일반 전도체는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 역할을 합니다. 따라서, 일반 전도체는 전기 저항이 있어 전력 손실이 발생하는 반면, 초전도체는 전기 저항이 없어 전력 손실이 없다는 것이 가장 큰 차이점입니다.