Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 외계 생명체는 어떤 형태를 가지고 있을까요??
안녕하세요. 외계 생명체의 실제 형태에 대해 과학적인 증거는 현재까지 발견되지 않았으며, 일반적으로 묘사되는 외계인의 이미지는 순전히 인간의 상상력의 산물입니다. 이러한 이미지는 대체로 공상 과학 작품에서 유래하며, 이는 인간의 외모나 행동 양식을 기반으로 변형되거나 확장된 형태입니다. 예컨데, 흔히 묘사되는 큰 머리와 작은 몸체는 고도의 지능과 진화된 뇌 기능을 상징할 수 있으며, 이는 우리가 고도로 발달된 지능적 존재를 상상할 때 자주 사용하는 특성입니다. 외계 생명체에 대한 과학적 접근은 생화학적 다양성, 생태적 및 환경적 적응, 인간 중심적 관점의 한계 측면으로 말할 수 있습니다. 외계 생명체의 가능성을 탐색하는 과학자들은 탄소 기반 생명체 외에도 실리콘 기반 생명체나 완전히 다른 생화학적 특성을 가진 생명 형태를 고려합니다. 이는 지구상의 생명체가 주로 탄소와 물에 의존하는 생명 화학적 특성을 가진 반면, 다른 환경에서는 전혀 다른 요소들이 생명체 형성의 기반이 될 수 있기 때문입니다. 외계 환경의 극단적 조건에서 생명체가 어떻게 적응하고 생존할 수 있는지는 지구 외 생명체 연구에서 중요한 요소입니다. 예컨데, 극한 온도, 방사능, 또는 중력과 같은 환경에서 생명체가 어떻게 번성할 수 있는지를 연구하는 것은 이들 생명체의 생리학적 및 생태학적 특성을 이해하는데 중요합니다. 우리가 외계 생명체에 대해 가지는 가정은 대부분 인간의 경험과 지식에 근거하고 있으므로, 실제로는 인간의 이해를 벗어난 형태로 외계 생명체가 존재할 가능성을 배제할 수 없습니다. 따라서, 외계 생명체의 탐사와 연구는 열린 마음과 다양한 가능성을 고려하는 접근 방식이 요구됩니다. 결론적으로, 현재까지의 외계 생명체에 대한 묘사는 과학적 근거보다는 창작과 추측에 더 가깝습니다. 외계 생명체의 실제 형태나 존재 여부를 과학적으로 입증하기 위해서는 훨씬 더 많은 탐사와 연구가 필요합니다.
물리
Q. 자외선이 1급발암물질로 표기하던데 맞나요?
안녕하세요. 자외선(UV)을 1급 발암물질로 분류하는 것은 맞지만, 여기서 '물질' 이라는 용어는 조금 다르게 이해될 필요가 있습니다. 일반적으로 '물질'이라고 하면 특정한 형태나 질량을 가진 물리적 객체를 생각하기 쉽지만, 화학이나 물리학에서는 에너지 형태도 포함해서 넓게 사용될 수 있습니다. 자외선은 전자기파의 일종으로, 빛의 한 형태입니다. 이는 질량이 없는 에너지의 형태이기 때문에 통상적인 의미의 '물질'이라고 부르기에는 애매할 수 있습니다. 그러나, 자외선은 그 효과가 물리적 물질과 유사하게 생물학적 체계에 영향을 미칠 수 있으므로, 광범위하게 '물질'이라는 용어를 사용할 때 포함되기도 합니다. 국제 암 연구소(International Agency for Research on Cancer ; IARC)는 자외선을 1급 발암물질로 분류합니다. 이는 자외선이 피부암을 비롯한 여러 종류의 암을 유발할 수 있는 충분한 증거가 있음을 의미합니다. 1급 발암물질은 사람에게 암을 일으킬 수 있는 가능성이 입증된 물질이나 에너지 형태를 지칭합니다. 따라서, 자외선을 '물질'로 표현하는 것이 일반적인 물질의 정의와는 다소 차이가 있을 수 있지만, 자외선의 생물학적 효과나 화학적 반응에 중점을 두고 설명할 때는 '발암 물질'로 분류하는 것이 타당합니다. 이런 분류는 자외선이 특정한 유해한 영향을 미칠 수 있는 에너지 형태임을 인지하고, 이에 대한 경각심을 갖기 위한 목적도 있습니다.
물리
Q. 삶은달걀을 병속으로 들어가는 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 삶은 달걀을 병 속으로 넣는 실험은 기압의 변화를 이해하는데 탁월한 사례입니다. 이 실험은 기본적으로 병 내부의 공기를 가열하고, 이어서 식혀서 발생하는 기압 변화를 이용합니다. 병 안의 공기가 가열되면, 공기 분자들이 확장하면서 일부가 병 밖으로 탈출하려고 합니다. 이 과정에서 병 내부의 기압은 상대적으로 감소합니다. 이후, 병 입구에 삶은 달걀을 위치시키고 병을 빠르게 식힐 때, 내부 공기가 수축하면서 더욱 기압이 낮아집니다. 이러한 낮은 기압 상태에서 외부의 상대적으로 높은 기압이 달걀을 병 안으로 밀어 넣는 역할을 합니다. 병과 달걀 사이의 이 과학적 상호작용은 기본적인 물리 법칙, 특히 가스의 부피와 압력 사이의 관계를 설명하는 이상 기체 법칙(Ideal Gas Law)과 관련이 깊습니다. 이상 기체 법칙 PV = nRT에서 P는 압력, V는 부피, n은 가스의 몰 수, R은 기체 상수, T는 절대 온도를 나타냅니다. 가열과 냉각 과정에서 병 내부의 T와 V가 변하면, P 또한 변하여 이러한 현상을 유발합니다. 이 실험은 단순한 현상 속에서 자연 법칙의 일관성과 예측 가능성을 입증하는 좋은 예로, 과학 교육에서 자주 사용됩니다.
물리
Q. 빛보다 빠르게 움직이는 방법이 있나요?
안녕하세요. 빛의 속도는 현재 물리학에서 알려진 가장 빠른 속도로, 이는 진공 중에서 약 299,792 km/s에 달합니다. 이는 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성이론(Special Relativity)에 의해 물질이 빛의 속도에 도달하거나 그 속도를 초과하는 것은 불가능하다고 설명됩니다. 이론적으로, 빛의 속도에 근접하거나 이를 초과하여 움직이려면 무한한 양의 에너지가 필요하며, 물체의 질량도 무한대로 증가하게 됩니다. 빛보다 빠르게 이동할 수 있는 이론적 가능성으로는 타키온(Tachyon), 웜홀(Wormhole), 양자 얽힘(Quantum Entanglement) 등이 있습니다. 타키온은 이론적 입자로, 빛의 속도보다 빠르게 움직일 수 있다고 가정되며, 이 입자는 상상력을 자극하는 개념이지만 현재로서는 실험적 근거가 없습니다. 웜홀은 공간의 두 점을 직접 연결하는 가상의 통로로 제안되며, 이를 통해 광속을 초과하지 않고도 두 지점 간의 거리를 사실상 즉시 이동할 수 있는 가능성이 제시되었습니다. 양자 얽힘은 양자역학의 특성상, 얽힌 입자들은 아무리 멀리 떨어져 있어도 서로의 상태를 즉각적으로 "전달"할 수 있습니다. 이는 정보 전송 속도가 빛의 속도를 초과하는 것처럼 보일 수 있으나, 실제로 정보를 광속 이상으로 전송할 수 있는지는 아직 명확하지 않습니다. 빛의 속도를 초과하는 기술적 가능성은 현재의 물리학 법칙과 상충되기 때문에, 이와 같은 개념은 과학적 상상력을 자극하고 이론적 논의를 활성화하는 역할을 합니다. 하지만 이러한 이론들이 실제로 구현되거나 입증되기까지는 광범위한 실험적 검증과 과학적 합의가 필요합니다.
생물·생명
Q. 뿌리는 어떤 구조로 되어 있는 건가요?
안녕하세요. 식물의 뿌리는 생존에 필수적인 부분으로 수분과 영양소 흡수, 식물의 고정, 호르몬과 저장 영양소의 합성 및 저장 등 다양한 기능을 수행합니다. 뿌리의 구조는 이러한 기능을 효율적으로 수행할 수 있도록 복잡하게 조직되어 있습니다 : 뿌리 모자(root cap), 발생 영역(meristematic zone), 신장 영역(elongation zone), 성숙 영역(maturation zone), 관다발(vascular bundle) 뿌리모자는 뿌리의 맨 끝을 보호하는 역할을 하며, 뿌리가 토양 속을 관통할 때 물리적 손상으로부터 섬세한 세포들을 보호합니다. 또한, 중력을 감지하는 센서로 작용하여 식물의 성장 방향을 결정하는데 중요한 역할을 합니다. 발생 영역에서는 새로운 세포들이 활발히 분열하며 뿌리의 성장을 주도합니다. 이 영역의 세포들은 분화되어 뿌리의 다른 부분을 형성하게 됩니다. 신장 영역에서는 세포들이 주로 길이 방향으로 성장하며, 이를 통해 뿌리가 더 깊숙이 토양 속으로 침투할 수 있게 됩니다. 성숙 영역에서 세포들은 최종적으로 분화하며, 특히 뿌리털(root hairs)이 형성되는 곳입니다. 뿌리털은 뿌리의 표면적을 대폭 증가시켜 수분과 영양분의 흡수를 극대화합니다. 관다발은 식물체의 다른 부위로 수분과 영양분을 운반하는 역할을 하는 제피부(xylem)와 체피부(phloem)를 포함합니다. 제피부는 주로 물과 무기 영양소를 식물의 상부로 운반하는 반면, 체피부는 생성된 유기물을 뿌리와 다른 부위로 전달합니다. 이러한 구조적 특성은 뿌리가 효율적으로 환경에서 필요한 자원을 추출하고, 식물의 지지 및 영양 저장 기능을 수행할 수 있도록 합니다. 뿌리 시스템의 복잡성은 식물이 다양한 환경 조건에서 적응하고 번성할 수 있는 기반이 됩니다.