Doctor of Public Health 전상훈입니다
물리
Q. 아인슈타인의 '나는 그분이 주사위 놀이를 하고있지않다고 확신한다'의 의미가 뭔가요?
안녕하세요. 질문해주시는 분의 물리학을 향한 관심이 느껴집니다. 더욱 성의 있게 답변드리고 있습니다. 아인슈타인의 주사위 발언은 그의 양자역학에 대한 철학적 입장을 표현한 것입니다. 여기서 "그분"은 일반적으로 우주나 자연의 법칙을 운영하는 신 또는 근본적인 원리를 의미합니다. 아인슈타인이 이 말을 한 맥락은 양자역학의 기본 원리 중 하나인 확률적, 통계적 해석을 비판하면서였습니다. 그만큼 코펜하겐 학파의 이야기를 정면으로 반박했던 질문자님의 질문과 궤를 같이하는 내용입니다. 이 발언은 아인슈타인이 물리학의 근본적인 이해에 있어서 양자역학의 불확실성과 확률적 해석을 수용하지 않았음을 나타냅니다. 그는 양자역학의 결과와 예측은 인정하면서도, 그 이론이 제시하는 세계관을 받아들일 수 없었습니다. 오히려 더 근본적인 "숨은 변수 이론"을 통해 우주의 결정론적 설명을 찾으려 했습니다. 이것을 찾는 과정에서 EPR역설과 같은 사고 실험으로 이어지고, 결과적으로 양자역학을 더 견고하게 만드는 실험들을 제시하게 됩니다.*EPR 역설은 질문자님의 다른 질문에 자세히 답변을 드렸기 때문에, 짧게 언급하고 지나가겠습니다.
물리
Q. 불확정성의 원리를 깨기위해 아인슈타인이 들고온 사고실험은?
안녕하세요. 아인슈타인은 하이젠베르크의 불확정성 원리에 대해 큰 의문을 가졌었습니다. 이는 양자역학의 예측이 가지고 있는 불확실성에 의문을 가진 것 입니다. 질문자님의 글에서 말한 것 처럼 양자역학의 통계적인 해석인 코펜하겐 해석에 동의하지 않았고, 이를 반파하기 위해 여러 사고실험을 제시했습니다. 결론부터 말씀드리면 아인슈타인의 사고실험은 그가 의도했던 것과는 달리 양자역학의 기본 원리들을 더욱 견고하게 만드는 데 기여하였고, 양자역학의 이해에 중요한 역할을 했습니다. 다시 사고실험 이야기로 돌아와서, 가장 유명한 사고실험은 1935년에 보어스와 아인슈타인, 포돌스키가 제시한 EPR역설(Einstein-Podolsky-Rosen Paradox)입니다. 이 사고실험은 양자얽힘을 통해 두 입자가 서로 멀리 떨어진 상태에서도 즉각적으로 서로에게 영향을 미칠 수 있다는 것을 보였습니다. 아인슈타인은 이를 "spooky action at a distance" (귀신 같은 원거리 작용)라고 표현하며, 이러한 현상이 실재하는 우주에서는 불가능할 것이라고 주장했습니다. EPR 역설은 양자역학의 기본 가정 중 하나인 입자의 상태가 측정 전에는 불확정적이라는 점에 도전장을 내민 것이었습니다. EPR 역설은 측정의 한 입자가 다른 입자의 상태를 즉각적으로 결정짓는다는 사실을 보여주어, 양자역학 내에서도 완전한 정보가 숨겨져 있을 수 있음을 시사했습니다. 아인슈타인의 이 사고실험은 양자역학의 해석에 대한 깊은 논의를 촉발시켰고, 후에 양자얽힘에 대한 실험적 검증으로 이어졌습니다.
물리
Q. 삼각비에서 tan 값이 이해가 안가요?
안녕하세요. 삼각비 중의 하나인 탄젠트(tan)를 이해할 때 단위원(unit circle)을 사용할 수 있습니다. 단위원을 활용하면 탄젠트 뿐만 아니라 사인(sin), 코사인(cos) 각각을 쉽게 파악할 수 있습니다. 단위원에서는 원의 반지름이 1입니다. 따라서 어떤 중심각 θ에 대해, 원 위의 점 P(x,y)의 좌표는 (cos(θ),sin(θ)가 됩니다. 탄젠트는 해당 각도에서의 y좌표를 x좌표로 나눈 것이므로, 원의 x축과 접선의 기울기와 같습니다. 이 접선은 x=1에서 y축과 만납니다. 이 점의 좌표는 (1,tan(θ))입니다. 단위원에서 각 θ에 대해, cos(θ)는 밑변, sin(θ)는 높이를 나타냅니다. 탄젠트는 이 높이와 밑변의 비율을 나타냅니다. 따라서 탄젠트는 "밑변이 cos(θ)이고 높이가 sin(θ)인 직각삼각형"에서 높이를 밑변으로 나눈 값으로 볼 수 있습니다.
물리
Q. 우주정찰비행기는 태양계 밖으로도 가는데 그 먼거리 송수신은 어떻게하나요?
안녕하세요. 우주선과 지구 간의 통신은 우선 우주선은 전파를 통해 데이터를 송수신합니다. 이 라디오 신호는 매우 긴 파장을 가지고 있어 우주 공간에서도 먼 거리를 전송할 수 있습니다. 그러나 신호가 수십억 킬로미터를 여행하면서 약해지기 때문에 감도가 높은 안테나와 수신기가 필요합니다. NASA의 딥 스페이스 네트워크는 지구에 세 곳에 분산되어 있는 대형 패러볼릭 안테나 시스템 입니다. 이들은 미국 캘리포니아, 스페인 마드리드, 호주 캔버라에 위치해 있으며, 지구를 기준으로 120도 간격으로 배치되어 있어 어느 시간에도 우주선과의 통신이 가능하도록 합니다.
화학
Q. 드라이아이스에서 나는 증기는 인체에 해롭지 않나요?
안녕하세요. 드라이아이스가 기화할 때 나오는 증기는 이산화탄소(CO₂) 가스 입니다. 이산화탄소 자체는 특별히 독성이 강한 물질은 아닙니다. 그러나 잘 환기되지 않은 공간에서는 이산화탄소 농도가 급격히 증가하여 산소 농도를 밀어내어 산소 부족 상태를 초래할 수 있습니다.