Doctor of Public Health 전상훈입니다
물리
Q. 질량이 허수인 물질 타키온에 관한 질문.
안녕하세요. 타키온(tachyon)은 상상 속의 입자로서, 빛의 속도보다 빠르게 움직일 수 있다고 가정되는 입자입니다. 이론적으로 타키온의 속도가 빛의 속도 c를 초과하면, 그 질량은 허수(imaginary mass)가 됩니다. 이는 아인슈타인의 상대성 이론의 수학적 표현에서 나온 개념입니다. 이는 아인슈타인의 상대성 이론의 수학적 표현에서 나온 개념입니다. 상대성 이론에 따르면, 물체의 질량m과 에너지 E, 운동량 p 사이의 관계는 다음과 같습니다 : E² = m²c⁴ + p²c² 여기서 m은 물체의 정지 질량입니다. 만약 어떤 물체가 빛의 속도보다 빠르게 움직인다면, 위 식에 따르면 m이 허수가 되어야 에너지 E와 운동량 p가 실수가 될 수 있습니다. 타키온이 실제로 존재하면, 상대성 이론에서 시간 t도 허수가 되어야 합니다. 이는 타키온이 빛의 속도를 초과하면 시간적 개념이 정상적인 물질과 다르게 작동한다는 것을 의미합니다. 이는 시간이 허수가 되는 것과 관련된 것으로, 이러한 상태에서 시간은 실제로 우리가 경험하는 시간과는 전혀 다른 성질을 가지게 됩니다.
생물·생명
Q. 사람은 추워지면 왜 볼이나 피부가 붉어지나요?
안녕하세요. 추운 환경에 노출될 때 사람의 피부, 특히 얼굴과 귀와 같은 위부에 노출된 부위가 붉어지는 현상은 몸이 체온을 유지하려는 생리적 반응의 일부입니다. 처음 추위에 노출되면 우리 몸은 피부 표면에서의 열 손실을 최소화 하기 위해 혈관을 수축시킵니다. 이 현상은 체온 유지를 위해 내부 장기로 열을 보내는 방식으로 작동합니다. 그러나 추운 환경에 장시간 머무르게 되면 몸은 피부로의 혈류를 다시 증가시켜 혈관을 확장시키는 반응을 보입니다. 이렇게 혈관이 확장되면 피부 표면으로 더 많은 피가 흐르게 되고, 이는 피부가 붉게 보이는 원인이 됩니다.
화학
Q. 그래핀에 결함이 있으면 열전도율은 왜 떨어지는 건가요?
안녕하세요. 그래핀에서의 열전도율 감소는 결함의 존재에 의해 주로 발생합니다. 그래핀의 결함은 원자 구조 내의 불규칙성을 초래하며 이러한 구조적 불규칙성은 열 에너지의 전달 메커니즘에 중대한 영향을 미칩니다. 그래핀의 열전도 메커니즘은 결정 구조 내에서 진동하는 포논(phonon)에 의해 주로 조절됩니다. 포논은 열 에너지를 전달하는 기본 쿼지파티클(quasiparticle)로서, 그래핀의 규칙적인 격자에서는 효율적으로 이동합니다. 결함의 형태는 다양할 수 있으며, 이는 탄소 원자의 결손, 원자의 치환 또는 격자의 왜곡 등을 포함합니다. 이러한 결함들은 포논의 경로를 방해하고 산란을 증가시켜 열전도 과정을 저해합니다. 결함의 존재는 그래핀 내에서 포논 경로의 연속성을 방해하며, 결과적으로 열 저항이 증가하고 전체적인 열전도율이 감소합니다.
화학
Q. 전고체 배터리는 현재 어느수준까지 개발 되었나요?
안녕하세요. 전고체 배터리(All-solod-state battery) 기술은 현재 전세계적으로 에너지 저장 솔루션의 차세대 표준으로 간주되고 있습니다. 이 기술은 기존의 리튬이온 배터리들이 가진 물질적 한계와 안전성 문제를 극복할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 특히, 전해질로 액체 대신 고체를 사용함으로써 누수의 위험 없이 더 높은 에너지 밀도와 안정성을 달성할 수 있습니다. 전고체 배터리 기술은 여전히 개발의 초기 단계에 있으며, 상용화를 위해서는 물리적, 화학적 장벽을 극복하는 것이 중요합니다. 이 기술의 성공적인 상용화는 미래의 에너지 시스템에 혁신적인 변화를 가져올 것입니다.
물리
Q. 뉴턴은 실제로 떨어진 사과를 통해서 중력의 법칙을 발견하게 되었나요?
안녕하세요. 뉴턴이 사과가 떨어지는 것을 보고 중력의 법칙을 발견했다는 이야기는 사실과 약간의 전설이 혼합된 일화입니다. 이 이야기는 뉴턴이 어떻게 중력의 개념을 고안했는지를 설명하는 데 종종 인용되지만, 사과가 떨어지는 것을 보고 갑자기 중력의 법칙을 깨달았다는 것은 단순화된 해석 또는 상징적인 묘사일 수 있습니다. 뉴턴 자신이 친구들에게 했던 이야기가 있습니다. 1666년, 흑사병으로 인해 케임브리지 대학이 일시 폐쇄되었을 때 자신의 고향인 울스토프로 돌아가 있었던 뉴턴은 그곳에서 사과 나무 아래에서 시간을 보내고 있었고, 사과가 나무에서 떨어지는 것을 보았습니다. 이 사건이 그에게 영감을 주어 왜 사과가 항상 지구 쪽으로 떨어지는지에 대해 생각하게 되었고, 이는 궁극적으로 만유인력의 법칙을 고안하는 데 중요한 역할을 했습니다. 뉴턴은 자신의 생각을 발전시켜, 모든 물체는 지구뿐만 아니라 서로를 향해 힘을 가한다는 아이디어에 도달했습니다. 이는 그가 나중에 발표한 프린키피아(Principia)에서 정식으로 설명된 만유인력의 법칙으로, 지구상의 사과가 떨어지는 것부터 달이 지구 주변을 도는 궤도까지 모든 것을 설명할 수 있는 이론이었습니다.