Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 진화론에서 중간단계가 없다는게 무슨 말인가요??
안녕하세요. 진화론은 생물의 다양성과 종의 변화를 시간이 지남에 따라 설명하는 과학 이론으로, 특히 자연 선택에 의한 점진적 변화를 중심으로 합니다. 중간단계 혹은 중간 화석이라 불리는 이들은 두 생물 종 사이의 진화 과정에서 예상되는 형태적 특징을 지닌 화석을 의미합니다. 이 화석들은 한 종으로부터 다른 종으로의 진화 과정을 입증하는 증거로 간주됩니다. 중간단계의 화석이 중요한 이유는 진화의 연속성을 보여주기 때문입니다. 이는 생물학적 특성이 점진적으로 변화하며 새로운 종이 형성되었다는 진화론의 주장을 뒷받침하는 증거 역할을 합니다. 그러나 화석 기록은 자연 상태에서 보존 과정이 매우 드물고 특정 조건에서만 이루어지기 때문에 완전하지 않습니다. 이로 인해 모든 생물 종의 모든 진화 단계를 찾아내는 것은 불가능하며, 이것이 일부에서 진화론의 맹점으로 지적하는 '중간단계의 부재' 주장의 근거가 됩니다. 그러나 과학적 연구와 발굴 작업이 진행됨에 따라, 많은 중간 화석들이 발견되고 있으며, 이는 진화론이 갖는 견고함을 더욱 강화시키고 있습니다. 예컨데, 조류와 공룡 사이의 중간 형태를 보여주는 아르케옵테릭스(Archaeopteryx)와 같은 화석은 진화론적 연결 고리를 명확히 제시합니다. 이러한 과학적 발견과 연구 결과들은 다양한 학술 저널과 책에서 광범위하게 다루어지고 있습니다. Evolutionary Biology (Duglas J. Futuyma)와 같은 책을 살펴보시면 더 폭넓은 내용을 접하실 수 있습니다. 추천드립니다. 진화론은 점진적으로 축적된 증거에 기반을 두고 있기 때문에, 중간단계의 화석 발견은 이론의 타당성을 더욱 확립하는데 중요한 역할을 하고 있습니다.
Q. 양자중첩과 양자얽힘은 정확히 어떻게 다른건가요?
안녕하세요. 양자중첩과 양자얽힘은 양자역학의 두 가지 핵심 개념으로, 매우 중요하지만 서로 다른 개념입니다. 간단히 말하자면 양자중첩은 하나의 양자 시스템이 동시에 여러 상태에 있을 수 있는 현상을 설명하는 반면, 양자얽힘은 두 개 이상의 양자 시스템이 서로 연결되어 각 시스템의 상태가 다른 시스템의 상태와 불가분의 관계를 가지는 현상을 의미합니다. 양자중첩은 하나의 입자나 양자 시스템이 두 가지 이상의 서로 다른 상태들의 '중첩'으로 존재할 수 있다는 원리입니다. 예컨데, 양자 비트인 큐비트는 0과 1의 상태에 동시에 존재할 수 있습니다. 이는 고전적인 비트가 가질 수 있는 하나의 상태(0 또는 1)만 가질 수 있는 것과 대비됩니다. 이러한 중첩 상태는 양자 시스템이 측정되기 전까지 유지되며, 측정이 이루어지는 순간 양자 시스템은 특정 상태 중 하나로 '붕괴'됩니다. 양자얽힘은 두 개 이상의 양자 시스템이 서로 얽혀서, 한 시스템의 상태를 측정하면 얽혀있는 다른 시스템의 상태도 즉시 결정됩니다. 이 현상은 양자 시스템들이 공간적으로 떨어져 있더라도 발생하며, 이는 아인슈타인이 '귀산 같은 원격 작용'이라고 부른 현상입니다. 두 입자가 얽혀 있는 경우 하나의 입자가 스핀 '상' 상태로 측정되면, 즉시 다른 입자는 스핀 '하' 상태로 측정됩니다. 이는 두 입자가 물리적으로 얼마나 떨어져 있든 관계없이 적용됩니다. 중요한 차이점은 양자중첩이 하나의 입자 또는 시스템 내에서의 상태의 중첩을 다룬다면, 양자얽힘은 복수의 입자나 시스템 간의 상태가 서로 의존적인 관계를 맺는 것을 설명한다는 점입니다. 양자중첩은 개별 시스템의 여러 가능성을 동시에 표현하는 반면, 양자얽힘은 여러 시스템이 서로 어떻게 연결되어 있는지를 보여줍니다. 이러한 개념들은 양자컴퓨팅, 양자암호화 등 여러 첨단 기술 분야에서 중요한 역할을 하며, 현대 물리학 연구의 주요한 초점 중 하나입니다. 더 폭넓은 내용을 확인하고 싶으시다면 Quantum Mechanics: The Theoretical Minimum (Leonard Susskind & Art Friedman) 를 추천드립니다.
Q. 안녕하세요. 언제나 당신 편입니다. 왜 일부 동물들은 독을 가지게 되었을까요? 궁금합니다.
안녕하세요. 독을 가지게 된 진화적 이유는 다양하지만, 주로 자신을 방어하기 위해서 또는 먹이를 사냥하기 위해서로 나뉘어 집니다. 방어 과정으로서의 독은 동물이 자신의 포식자로부터 스스로를 보호할 수 있도록 합니다. 독을 통해 포식자에게 심각한 통증을 주거나, 더 나아가 생명을 위협할 수 있기 때문에 포식자는 이러한 독을 가진 동물을 피하려 할 것입니다. 이러한 방식으로, 독은 동물이 생존하고 번식할 기회를 늘리는데 도움을 줍니다. 반면, 독을 사냥하는데에 크게 활용한다면, 많은 독사나 전갈과 같은 동물들을 예로 들 수 있습니다. 이들은 독을 사용하여 먹이를 마비시키거나 죽여 사냥을 용이하게 합니다. 특히 신속하게 먹이를 제압할 수 있는 수단이 필요하며, 독은 이에 부합하는 사냥 도구로 기능하게 됩니다. 이렇게 독은 진화 과정에서 선택적 이점을 제공하며, 이러한 특징이 강화됨에 따라 독을 지닌 동물들은 더욱 번성할 수 있었습니다.
Q. 아이의 꿈이 동물원 사육사를 꿈꾸는데 사육사가 되려면 어떤 전공학과에 진학해야하는지 궁금합니다.
안녕하세요. 동물원 사육사가 되기 위해 대학에서 추구할 수 있는 전공은 가장 대표적으로 생물학이 있습니다. 생명체의 기본적인 이해를 다루며, 생물의 구조, 발달, 생리, 행동에 대한 지식을 넓힐 수 있습니다. 이는 동물원에서 다양한 종의 동물들을 관리하고 이해하는데 좋은 백그라운드를 제공합니다. 추가로, 동물학 전공은 동물의 분류, 생태, 생리학적 특성에 초점을 맞추고 있어 사육사가 되기 위한 더욱 구체적인 전문 지식을 습득할 수 있습니다. 이러한 전공들은 이론적 지식과 더불어 실제적인 경험을 통한 학습을 추구하며, 대학 연구, 인터십, 현장실습 등을 통해 실제 동물 관리 경험을 쌓을 기회 또한 주어지게 됩니다.
Q. 고무에 황을 첨가하면 어떤 반응이 생기나요?
안녕하세요. 고무에 황을 첨가하는 과정은 '가황'이라고 하며, 이는 고무의 물리적 특성을 개선하기 위한 화학적 방법입ㄴ디ㅏ. 이 과정은 고무가 처음 발견된 이후 중요한 발전을 이루었으며, 특히 타이어와 같은 고무 제품의 내구성과 성능을 크게 향상시키는데 기여하였습니다. 가황 과정에서는 폴리이소프렌(Polyisoprene)과 같은 고무 폴리머 사슬에 황 원자가 가교 결합을 형성합니다. 이 화학 반응은 고무 분자 사슬들 사이에 새로운 화학 결합을 만들어 내며, 이를 통해 분자 사슬들이 더욱 견고하게 연결됩니다. 황의 첨가는 주로 140°C에서 180°C의 온도 범위에서 이루어지며, 이 과정을 통해 고무는 원래의 탄성적 특성을 유지하면서도 더 높은 기계적 강도, 내열성, 내마모성을 갖게 됩니다. 가황된 고무는 무처리 고무에 비해 더 적은 온도 변화에 의한 변형을 겪고, 물리적 충격이나 반복적인 스트레스에 더 잘 견딜 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 가황 고무는 자동차 타이어는 물론 산업용 벨트, 호스 ,신발 밑창 등 다양한 제품에 널리 사용되고 있습니다. 이러한 정보는 화학 공학 및 재료 과학 분야의 연구 논문이나 문헌에서 일반적으로 설명하고 있는 가황 과정의 원리에 근거해서 설명드렸습니다. 특별히 추천드릴 수 있는 문헌은 Ploymer Science and Technology라는 책 입니다.