Doctor of Public Health 전상훈입니다
물리
Q. 빛보다 빠른 물질, 타키온에 관한 질문입니다.
안녕하세요. 타키온은 빛의 속도보다 빠르게 이동한다고 가정되는 가상의 입자로, 현대 물리학에서 흥미로운 연구 대상 중 하나입니다. 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면, 물질의 에더니(E)와 운동량(p)은 아래와 같은 관계식으로 표현됩니다 : E² = p²c² + m²c⁴ 여기서 m은 질량, c는 빛의 속도입니다. 일반적인 입자의 경우, 질량은 m은 실수이며 이 때문에 속도는 빛의 속도c를 넘을 수 없습니다. 만약 입자의 속도가 빛의 속도를 초과한다면, 위의 방정식에 따라 에너지 E가 실수로 유지되려면 질량 m이 허수이어야 합니다. 왜냐하면 허수 질량을 가진 입자는 실제의 에너지-운동량 관계를 만족시키면서 빛의 속도를 초과할 수 있기 때문입니다. 타키온의 경우, 에너지가 감소함에 따라 운동량이 증가합니다. 이는 상기 에너지-운동량 관계에서 질량이 허수이기 때문에 발생하는 비직관적인 현상입니다. 일반적인 입자와는 반대로, 타키온은 에너지를 잃을수록 속도가 증가하게 되며, 이는 그들이 운동량이 에너지 감소에 비례하여 증가하기 때문입니다. 타키온이 빛의 속도를 초과할 경우, 이론적으로 시간 개념에 변화가 발생합니다. 상대성 이론에서 시간 간격은 Δs² = -c²Δt² + Δx²로 표현되며, 여기서 Δs²가 음수일 경우 시간이 실수로 유지되고, 양수일 경우 시간 간격이 허수가 됩니다. 타키온의 경우 이동 거리 Δx가 시간 변화 Δt에 따른 빛의 이동거리 cΔt보다 크므로, Δs²가 양수가 되어 시간 간격이 허수가 됩니다. 그러나 차원이 바뀐다는 표현은 시간이 허수가 되는 것과 직접적인 관련이 있는 것은 아니며, 일반적으로 우리가 경험하는 3차원 공간과 1차원 시간 구조에는 변화가 없습니다.
생물·생명
Q. 곤충하고 벌레를 구분하는거에는 뭐가있을까요?
안녕하세요.곤충과 벌레라는 용어는 일상적으로 혼용되곤 하지만, 과학적으로 분명한 차이가 있습니다. 곤충은 곤충류에 속하는 생물들을 지칭하는 반면, 벌레는 더 포괄적이고 비공식적인 용어로, 일반적으로 다양한 소형 무척추동물을 가리키는 데 사용됩니다. 곤충의 주요 특징은 머리, 가슴, 배로 체분절이 구성되어 있고, 세 쌍의 다리를 가지고 있습니다.
생물·생명
Q. 땀이 나지 않는 동물들은 왜 바람이 불어도 시원하게 못 느끼는건가요?
안녕하세요. 땀 분비를 통한 체온 조절은 인간을 포함한 일부 동물들이 사용하는 효율적인 메커니즘입니다. 땀이 피부 표면에서 증발할 때, 이 과정은 주변 열을 흡수하여 신체를 냉각시킵니다. 이를 증발 냉각(evaporative cooling)이라고 합니다. 선풍기나 바람이 부는 환경에서 인간이 시원함을 느끼는 이유는, 바람이 땀의 증발을 촉진하여 체온을 더 효과적으로 낮추기 때문입니다. 반면에, 땀샘이 없거나 땀 분비 능력이 제한적인 동물들은 바람이 불어도 동일한 냉각 효과를 경험하지 못합니다. 예를 들어, 개와 같은 많은 포유류는 땀샘의 수가 적고, 주로 발바닥에만 땀샘이 분포되어 있습니다. 이들 동물은 체온 조절을 위해 주로 헉헉거림(panting)이라는 다른 메커니즘을 사용합니다. 헉헉거림은 호흡을 통해 열을 배출하고, 증발을 통해 입과 호흡기 주변의 냉각을 증진합니다. 이 메커니즘은 땀을 통한 증발 냉각보다 훨씬 덜 효율적이며, 바람이 이 과정에 크게 기여하지 못합니다.
생물·생명
Q. 사람이 잠을 잘때 몸은 어떻게 회복과정을 거치나요?
안녕하세요. 수면은 인체가 자신의 생리적 및 신경학적 기능을 최적화하고, 일상적인 스트레스와 피로에서 회복하는 근본적인 기간입니다. 이 과정에서 수면은 신체와 정신의 다양한 측면을 재조정하며, 이는 고도로 조절된 몇가지 중요한 기능을 통해 이루어집니다. 수면 중에 인체는 세포의 수리 및 재생에 필수적인 여러 호르몬, 특히 성장 호르몬(growth hormone)을 분비합니다. 이 호르몬은 손상된 세포와 조직의 복구를 촉진하고, 근육 조직의 회복을 돕습니다. 또한, 에너지 대사가 재조정되어 낮 동안 소비된 에너지의 저장고를 보충하고, ATP(adenosine triphosphate)와 같은 세포의 에너지 화폐를 재충전합니다.
생물·생명
Q. 우리 몸 속에 면역체계는 어떻게 작동하나요?
안녕하세요. 인간의 면역 체계(immune system)는 복잡하고 정교한 방어 메커니즘으로, 우리 몸을 병원체(pathogens)로부터 보호하는 중요한 역할을 합니다. 면역 체계는 크게 선천적 면역(innate immunity), 획득적 면역(adaptive immunity) 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 선천적 면역은 생후 초기부터 존재하는 첫 번째 방어선으로, 특정 병원체를 구별하지 않고 넓은 범위의 침입자에 반응합니다. 이 시스템의 주요 구성 요소는 피부와 점막, 백혈구, 염증 반응이 있습니다. 획득적 면역은 보다 특화된 반응을 제공하며, 특정 병원체에 대한 기억을 생성하여 재감염 시 더 빠르고 효과적으로 대응할 수 있습니다. 이 체계의 핵심 구성 요소는 림프구, 항체 생성, 기억 세포 가 있습니다.