안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 스토크스 정리라는 것이 어떤 것인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.스토크스 정리는 3차원 공간 상의 매끄러운 곡면 위에서 벡터장의 회전(curl)을 적분한 값은 그 곡면의 경계인 폐곡선에서 벡터장을 선적분한 값과 같다는 정리이며, 이는 그린 정리를 3차원 공간으로 확장한 것을 의미한다.미분위상수학에서 말하는 스토크스 정리를 증명하는 데에는 미분다양체, 외대수, 캡곱과 컴팩트 받침 등을 비롯한 온갖 엄밀한 개념들이 사용된다. 증명 자체의 흐름은 다차원에서 이루어지는 일들을 1차원의 미적분학 기본정리와 동일한 형식으로 바꾸는 것으로, 1차원 미적분학의 개념들을 다차원에서의 미분과 적분, 함수의 개념을 정의하여 '정리'의 형태로 작성하는 것이 가장 어려운 부분이다.
지구과학·천문우주
Q. 설탕물에 메추리알이 왜 뜨는지 과학적 이유 알려주세요.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.일반물의 비중은 1입니다. 일반 물에 설탕을 넣으면 녹습니다. 부피는 늘어나지 않은 상태에서 설탕이 녹아 들어가는 것이죠. 그 만큼 설탕물은 비중이 커집니다. 상대적으로 비중이 낮은 메추리알이 뜨는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 암흑 물질의 기원과 성질에 대한 주요 이론은 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.아직 명확한 정체와 성질, 그 기원이 확립되어 있지 않다는 점은 많은 사람들로 하여금 암흑물질의 존재를 의심하게 만들었다. 애초에 암흑물질이란 개념 자체가, 기존에 과학자들이 알고 있는 공식으로는 설명이 안되는 것을 메꾸기 위해 끼워넣은 임시방편에 가깝기 때문에 이 개념 자체를 껄끄럽게 생각하는 의견이 존재한다. 게다가 암흑물질과 일반 물질만으로는 우주의 가속 팽창을 설명할 수 없기 때문에 현대 우주론에서는 암흑에너지라는 개념을 또 새로 도입해야 할 지경이 되었다. 이를 공격하는 진영에서는 일반 물질과의 상호작용을 하지 않고 관측조차 불가능한 암흑물질과 암흑에너지는 기존 법칙과 어긋나는 현상에 그럴듯하게 이론을 끼워맞춘 가설에 불과하며 곧 과학의 패러다임이 바뀌면 폐기될 이론이라고 비판하고 있다. 질량 보존의 법칙을 깨지 않으면서 유기물 연소시의 질량 감소를 설명하기 위해 (양의) 플로지스톤을, 금속 연소시 질량 증가를 설명하기 위해 음의 플로지스톤을, 상대성 이론 전의 뉴턴역학으로 설명되지 않는 수성의 근일점 세차 운동 문제에 관측되지 않는 미지의 행성을 도입한 과정이 암흑물질과 암흑 에너지의 도입과 너무도 구조적으로 유사하기에 인간은 21세기에도 17세기와 같은 실수를 반복하고 있는 것이 아니냐는 의견도 있다.요약하자면 암흑물질의 정체가 무엇인지를 떠나서, 우리가 모르는 '무언가'가 있음은 자명하다.[6] 기존의 절대적이라고 할 수 있는 물리학 법칙이 깨지지 않고서야 반드시 있어야만 한다. 그것이 정말 완전히 새로운 물질일 수도 있고, 혹은 우리가 이미 알고 있던 물질의 새로운 작용일 수도 있고, 심지어 우리가 익히 알고 있는 작용이지만 그 누구도 그것을 예상해내지 못한 것일 수도 있다. 이를 판별해낼 만큼 아직 인류가 똑똑하지 못할 뿐. 현재는 너무나 당연하게 존재하지 않는다고 밝혀진 에테르와 플로지스톤 역시 그 당시만 해도 그것이 아니면 도저히 설명 방법이 없었고, 모든 과학자들이 진리라고 믿었으나 과학이 발전하면서 결국 그냥 가설로 끝났다. 암흑물질도 그렇게 되지 않으리란 보장이 없다.은하들의 관측 가능한 질량으로 설명하지 못하는 추가 중력의 증거가 너무나도 명확하기 때문에 암흑물질의 존재를 부정하는 진영에서도 이러한 관측 결과 자체를 부정하는 대신 현존하는 중력 이론에 대한 수정을 통해 질량실종문제의 해결을 시도하고 있지만 그 경과는 암흑물질 관측 시도만큼이나 진전이 없다. 중력을 건든다는 것은 곧 현대물리학을 떠받드는 큰 기둥 중 하나인 상대성 이론을 바닥부터 재구성해야 한다는 의미가 되기 때문에 상당히 많은 장애물들을 넘어야 하는 상황이다. 암흑물질을 부정하려는 시도들이 계속해서 실패로 돌아가고 비주류 이론으로 남아있는 현 상황에서, 현재까지의 주류 물리학계 및 천문학계는 그 특징이나 정체에 대한 이견이 있을 뿐, 대체로 암흑물질의 존재를 상정할 만한 이유는 충분하다고 보고 있다.
전기·전자
Q. 무선 인터넷 와이파이는 어떤 작동 원리인지 궁굼 합니다
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.와이파이 작동원리전파: Wi-Fi는 전파를 사용하여 장치 간에 데이터를 전송합니다. 이 전파는 사용 중인 Wi-Fi 표준에 따라 2.4GHz 또는 5GHz의 주파수에서 작동합니다.라우터: Wi-Fi 네트워크는 일반적으로 네트워크의 중앙 허브 역할을 하는 라우터라는 장치에 의해 고정됩니다. 라우터는 인터넷 서비스 공급자(ISP)를 통해 인터넷에 연결되며 네트워크의 장치에 인터넷 연결을 배포하는 역할을 합니다.Wi-Fi 어댑터: Wi-Fi 네트워크의 각 장치에는 Wi-Fi 어댑터가 장착되어 전파를 사용하여 데이터를 송수신할 수 있습니다. Wi-Fi 어댑터는 내장 안테나를 사용하여 신호를 송수신합니다.SSID 및 암호: Wi-Fi 네트워크는 라우터에서 브로드캐스트하는 SSID(Service Set Identifier)라는 고유한 이름으로 식별됩니다. 네트워크에 연결하려면 장치가 네트워크의 SSID와 암호를 알아야 합니다.데이터 전송: 장치가 Wi-Fi 네트워크에 연결되면 전파를 사용하여 데이터를 보내고 받을 수 있습니다. 데이터는 작은 패킷으로 분해되어 공중파를 통해 전송된 다음 수신 측에서 원래 데이터로 재조립됩니다.인터넷 프로토콜(IP) 주소: Wi-Fi 네트워크의 각 장치에는 고유한 IP 주소가 할당되어 네트워크의 다른 장치와 통신하고 인터넷에 액세스할 수 있습니다.결론적으로 Wi-Fi는 장치가 인터넷에 연결되고 전파를 사용하여 서로 통신할 수 있는 무선 네트워킹 기술입니다. 이 기술은 라우터, Wi-Fi 어댑터, SSID, 암호 및 IP 주소 사용을 기반으로 하며 사용 중인 Wi-Fi 표준에 따라 2.4GHz 또는 5GHz의 주파수에서 작동합니다.
지구과학·천문우주
Q. 산, 계곡 등 다양한 유형의 지형 형성은 어떻게 이루어지나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.V 형 계곡때때로 강 골짜기라고 불리는 V 자 모양의 계곡은 횡단면에서 문자 "V"와 비슷한 모양으로 가파른 경사가있는 좁은 계곡입니다. 그들은 강풍에 의해 형성되며, 시간이 지남에 따라 다운 커팅 (downcutting)이라는 과정을 통해 암석으로 자른다. 이 계곡은 산간 지방 및 / 또는 고지대에 형성되며 "젊음"무대에 하천이 있습니다. 이 단계에서 하천은 가파른 경사면을 따라 빠르게 흘러갑니다.V 자형 계곡의 예는 미국 남서부의 그랜드 캐니언입니다. 수백만 년의 침식 후, 콜로라도 강은 콜로라도 고원의 암석을 자르고 그랜드 캐년으로 알려진 가파른 양면 협곡 V 자형 협곡을 형성했습니다.U 자형 계곡U 자 모양의 계곡은 문자 "U"와 유사한 프로필이있는 계곡입니다. 그들은 계곡 벽의 바닥에서 곡선을 이룬 가파른 측면을 특징으로합니다.또한 넓고 평평한 계곡 바닥이 있습니다. U 자 모양의 계곡은 마지막 빙하기 동안 거대한 산악 빙하가 산 경사면을 따라 천천히 이동함에 따라 빙하 침식에 의해 형성됩니다. U 자 모양의 골짜기는 고도가 높은 지역과 고위도 지역에서 발견되며, 대부분의 빙하가 발생합니다. 고위도에서 형성된 대형 빙하 는 대륙 빙하 또는 빙상이라 불리우는 반면, 산맥에서 형성된 빙하는 고산 또는 빙하라고 불린다.크기가 크고 무게가 크기 때문에 빙하는 지형을 완전히 바꿀 수 있지만 대부분의 U 자형 계곡을 형성하는 고산 빙하입니다. 이는 빙하가 계곡 벽을 침식하여 폭이 넓어짐에 따라 마지막 빙하기 동안 기존 강 또는 V 자 형 계곡을 흘러 내려서 'V'자의 바닥이 'U'자 모양이되도록하기 때문입니다 , 더 깊은 계곡. 이런 이유로, U 자 모양의 골짜기는 때때로 빙하 골짜기라고 불린다.
생물·생명
Q. 지석영의 우두법이 무엇인가요.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.천연두 예방법에는 인두법과 우두법이 있다. 인두법은 동양에서 처음 시작된 후 18세기 초에 유럽으로 전래되었다.인두법의 대안으로 등장한 것은 제너가 개발한 우두접종법 혹은 우두법(牛痘法)이었다. 그는 13살 때 시골 외과의사 러들러(John Ludlow)의 견습생이 되어 6년 간 수련을 받았다. 그러던 중 제너는 소의 젖을 짜면서 손에 우두(cowpox)가 걸린 사람은 나중에 천연두에 걸리지 않는다는 이야기를 들었다. 이를 바탕으로 그는 사람에게 우두균을 접종하면 천연두를 예방할 수 있다는 생각을 했다.이러한 생각은 제너가 개업의로 활동하던 1796년에 수행된 실험에 의해 입증되었다. 그는 제임스 핍스(James Phipps)라는 소년에게 우두균을 먼저 접종하여 앓게 한 다음 천연두균을 접종했다. 예상과 마찬가지로 핍스는 전혀 천연두의 증세를 나타내지 않았다. 이를 통해 제너는 정상적인 사람을 우두에 걸리게 함으로써 천연두를 예방할 수 있다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 그는 후속 실험을 통해 자신의 연구를 보강한 후 1798년에 라는 논문을 출간했다. 바리올라 바키내는 소의 천연두를 뜻하는 라틴어였다.
토목공학
Q. 핸드폰 중계기의 역할이 무엇인지 궁굼 합니다
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.중계기란 전파가 잘 도달하지 않는 건물안, 지하, 터널 등의 음영지역에 기지국과 유선 또는 무선으로 연결되어 기지국의 신호를 음영지역으로 증폭하고 재 전송하여 커버리지 확장과 음영지역 해소 기능을 수행하는 장비입니다. 기지국에 약해진 신호를 중계기에서 다시 증폭시킵니다.
전기·전자
Q. 변기 막힐 때 사용하는 뚫어뻥 과학적 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.뚫어뻥이 변기를 뚫는 원리는 물의 압력을 이용한 것입니다. 변기가 가볍게 막혔을 때는 막써도 잘 뚫리나 과일 껍질 등 해괴한 것들을 잘못 넣어서 심각하게 막혔을 경우에는 변기에 뜨거운물을 거의 가득 채워 작업하는 것이 더 좋은 방법입니다
화학
Q. 액체가 끓기 시작하는 온도는요
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.물의 온도느 끓는 점 이상 올라가지 않습니다. 왜냐하면 증기로 변화하여 다 날라가기 때문이죠.단지 압력을 가하면 더 높은 온도에서 끓게 만들 수는 있습니다
화학
Q. 가마솥에 물 30리터를 끓이고 있어요
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.수증기로 빠져나가는 것이 없다면 물은 그대로 있을 것입니다. 모든 것은 질량 보존의 법칙이 통용되니까요!그러나 실제 증기로 빠져나가는 것을 막을 수 없을 듯합니다.