Doctor of Public Health 전상훈입니다
물리
Q. 양자역학 이중슬릿실험에 관해 질문드립니다.
안녕하세요. 양자역학의 이중슬릿 실험에서 관측되는 파동 함수의 붕괴는 양자 역학적 현상을 이해하는 데 있어 중요한 문제를 제기합니다. 특히, 이 현상이 슈뢰딩거 방정식(Erwin Schrödinger's equation)의 결정론적 특성과 어떻게 조화를 이루는지는 과학적 논의의 핵심입니다. 슈뢰딩거 방정식은 양자계의 시간적 진화를 기술하는 파동 방정식으로, 이는 입자의 파동 함수를 통해 양자계의 동적 상태를 연속적으로 예측할 수 있게 합니다. 그러나 파동 함수의 붕괴는 측정 과정에서 발생하는 비결정론적 변화를 설명해야 하는데, 이는 슈뢰딩거 방정식이 설명하지 못하는 부분입니다. 즉, 측정 전에는 입자의 위치가 확률적으로 주어져 있으나 측정 시에는 특정 위치에서 파동 함수가 '붕괴'되어 입자의 위치가 특정됩니다. 이 과정에서 나타나는 주요 문제 중 하나는 국소성(locality)의 원칙과 관련이 있습니다. 국소성의 원칙은 물리적 작용이 그 원인이 있는 같은 위치에서만 발생해야 한다고 명시하고 있으나, 파동 함수의 붕괴는 즉각적으로 전체 시스템에 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 양자 얽힘(quantum entanglement)과 같은 현상에서 두드러지며, 두 입자가 공간적으로 분리되어 있더라도 하나의 입자의 상태 결정이 즉시 다른 입자에게 영향을 줄 수 있다는 것을 시사합니다. 이러한 비국소적(non-local) 특성은 양자역학과 일반 상대성이론 간의 근본적인 긴장을 나타냅니다.
물리
Q. 우리가 죽으면 의식은 어떻게 되나요? 소멸하나요?
안녕하세요. 사후 의식의 상태는 과학적, 철학적, 영적 전통에서 깊이 있게 탐구되어 온 주제입니다. 특히, 다세계 해석(Multiverse Interpretation)을 포함한 현대 물리학의 이론들은 이러한 질문에 대한 새로운 시각을 제공할 수 있습니다. 본 해석은 휴 헤버트(Hugh Everett)에 의해 제안된 것으로, 가능한 모든 역사가 실현되는 수많은 우주가 병렬로 존재한다는 개념을 포함합니다. 이 이론에 따르면, 우리 우주에서의 죽음은 단순히 하나의 우주에서의 의식 종료 일 뿐, 다른 우주에서는 여전히 살아 있는 '나'의 버전이 존재할 수 있습니다. 이런 관점에서 의식의 지속성은 한 우주의 한계를 넘어선 것으로 볼 수 있으며, 의식의 소멸 또는 지속은 우주마다 다를 수 있습니다. 그러나 이러한 해석은 과학적으로 검증되지 않았으며, 주로 물리학적 모델과 수학적 가설에 근거합니다. 사후 의식이 실제로 어떻게 되는지에 대한 질문에 대한 답은 현대 과학에서 아직 명확히 해결되지 않은 문제입니다. 신경과학(neuroscience)에서는 의식이 뇌의 복잡한 활동에 의해 생성된다고 보며, 뇌의 생물학적 기능이 중단되면 의식 또한 소멸한다는 입장을 취하고 있습니다. 반면, 철학과 영적 전통에서는 의식이 물리적 몸을 초월하여 다른 형태로 존재할 수 있다는 다양한 견해가 존재합니다.
물리
Q. 평균대에서 떨어지는 순간 왜 몸을 떨어지는 방향으로 기울일까요?
안녕하세요. 뉴턴의 관성 법칙(Newton`s law of inertia)에 따르면, 물체는 외부 힘에 의해 상태가 변하기 전까지 그 운동 상태를 유지하려는 경향이 있습니다. 평균대에서 균형을 잃을 때, 몸의 일부가 먼저 움직이기 시작하면 나머지 부분도 이를 따라 움직이려는 관성의 힘을 받게 됩니다. 특히, 중력의 작용으로 몸의 일부가 먼저 떨어지기 시작하면, 상체는 떨어지는 방향으로 기울어지는 경향을 보입니다. 또한, 인간은 본능적으로 균형을 유지하려는 반응을 보입니다. 평형 감각(equilibrioception)은 중력에 대한 몸의 위치를 감지하여 균형을 잡는 데 중요한 역할을 합니다. 평균대에서 떨어질 위험을 감지하면, 몸은 떨어지는 방향으로 기울어져 균형을 잃지 않으려고 시도할 수 있습니다. 이러한 반응은 균형을 유지하려는 본능적인 노력의 일부로, 자세를 조정하려는 몸의 자연스러운 반응입니다.
물리
Q. 시간에 관해서 질문 드립니다....
안녕하세요. 물리학에서 속도가 증가함에 따라 시간의 변화는 아인슈타인의 특수상대성이론에서 핵심적인 주제입니다. 이 이론에 따르면, 속도 v가 빛의 속도 c에 근접함에 따라 시간은 느려지는 현상을 경험합니다. 이 현상은 로렌츠 인자(γ)로 설명되며 로렌츠 인자는 다음과 같은 공식으로 표현됩니다 : γ = 1 / √(1 - (v² / c²)) 위 식에서 속도 v가 빛의 속도 c에 접근할수록, γ 값은 무한대로 증가하며, 이는 시간 지연(time dilation)을 의미합니다. 특수상대성이론은 속도가 빛의 속도를 초과하는 v > c 경우를 정의하지 않습니다. 그러나 이론적으로 속도가 빛의 속도를 초과할 경우, γ 계수는 허수가 됩니다. 이는 공식의 분모에서 제곱근 부분이 음수가 되기 때문입니다. 이러한 상황에서 시간이 '허수 방향'으로 흐른다는 표현은 일반적인 물리적 현실에서 이해되는 시간의 흐름과는 완전히 다른, 수학적인 개념으로 해석됩니다. 이는 실제 물리 현상으로서의 시간과는 달리, 계산상에서만 나타나는 현상을 지칭 합니다. 현재 물리학의 이론적 틀 안에서, 손도가 빛의 속도를 초과하는 경우에 대한 명확한 예측이나 설명은 존재하지 않습니다. 속도 v > c인 경우에 시간이 다시 실수 방향으로 흐르게 될 것이라는 주장은 어떠한 물리적 근거나 이론적 지지를 받고 있지 않습니다. 상대성 이론은 이러한 속도 범위를 넘어서는 물체의 존재를 허용하지 않으며, 만약 그러한 물체가 존재한다면 기존의 물리학 이론을 근본적으로 재검토해야 할 것입니다.
물리
Q. 더운날 선풍기로 최대한 시원하게 하는 방법이 있을까요??
안녕하세요. 선풍기 앞에 얼음 또는 차가운 물이 담긴 그릇을 배치하는 방법이 있습니다. 이 방법은 공기 중의 열을 흡수하며, 증발하는 냉기가 선풍기를 통해 분산되어 실내 온도를 낮추는 효과를 가집니다. 이 현상은 열역학에서 설명하는 증발 냉각(evaporative cooling) 원리를 활용한 것입니다. 또, 선풍기를 실내의 온도가 높은 지역에서 낮은 지역으로 향하도록 설정하여, 실내 공기의 대류(convection)를 촉진시킬 수 있습니다. 이 과정에서 공기의 순환이 개선되어, 더운 공기가 실외로 이동하고 실내는 상대적으로 더 시원해질 수 있습니다.