안녕하세요. 이강욱 전문가입니다.
Q. 소리는 항상 직선으로 나가나요? 아니면 지그재그로 가나요?
소리는 기본적으로 음원을 중심으로, 직선으로 퍼져 나갑니다. 하지만 공기나 주변 환경에 따라 휘거나 반사될 수 있습니다. 예를 들어, 벽에 부딪히면 반사되고, 공기 온도가 다르면 휘어질 수도 있습니다. 그래서 소리는 직선으로 퍼지면서도 상황에 따라 경로가 달라질 수 있습니다.
Q. 상대성 이론에서 시간이 느리게 흐른다는 것은 무슨 의미인가요??
질문자님께서 말씀하시는 현상은 빛의 속도가 항상 일정하다는 법칙 때문에 일어납니다.예를 들어, 기차 안에서 위아래로 공을 던지는 사람과 밖에서 기차를 보는 사람을 생각해 보세요. 기차 안의 사람에게는 공이 단순히 위아래로 움직이는 것처럼 보이지만, 밖에서 보는 사람에게는 기차가 옆으로 이동하는 속도와 공이 위아래로 움직이는 속도가 합쳐져서 공이 더 빠르게 움직이는것처럼 보입니다.빛은 어디에서 보든 속도가 항상 일정해야 합니다. 만약에 공이 아니라 빛이 기차 안에서 위아래로 움직이고 있었다면, 빛의 속도가 일정해지기 위해서는 기차 밖의 사람 입장에서는 기차 안의 시간이 느리게 가야 합니다.실제로 GPS 위성이나 우주비행사 같은 고속으로 움직이는 물체에서 시간이 느리게 흐르는 현상이 확인되어, 상대성 이론에 의한 보정이 필요합니다.
Q. 빛의 파동성과 입자성에 관하여...
이중 슬릿 간섭 실험에서 빛이 두 틈을 통과하면, 파동처럼 겹쳐지며 밝고 어두운 간섭 무늬를 만듭니다. 반면, 광전 효과실험에서는 빛이 입자인 광자 형태로 금속에 에너지를 전달해 전자를 튀어나오게 만듭니다. 이 두 현상이 빛의 이중성을 보여주는 대표적인 예입니다.이런 파동성과 입자성의 공존은 양자역학에 의해서 완전히 설명됩니다. 양자역학은 이 모든 현상을 하나의 이론 안에서 정리하며, 빛을 양자라는 개념으로 설명합니다. 즉, 빛은 파동이면서도 입자인 것이 아니라, 관찰 방식에 따라 두 가지 성질 중 하나를 드러내는 양자적 존재입니다.
Q. 중력파를 검출하는 원리는 무엇인가요?
중력파는 거대한 천체가 움직이면서 시공간에 생긴 파동입니다. 질량이 시공간을 왜곡한다는 것은 잘 알려져 있는데, 중력파는 이런 왜곡이 파동처럼 퍼져나가는 현상입니다. 이를 검출하기 위한 실험에서는 레이저를 이용해 시공간의 왜곡을 측정합니다. 중력파가 지나가면 시공간이 아주 미세하게 늘어나거나 줄어드는데, 레이저 빛의 간섭을 이용해 이 변화를 포착합니다.
Q. 음파의 속도를 올릴수 있는 방법은 무엇이 있을까요?
음파의 속도는 매질의 탄성과 밀도에 따라 달라집니다. 탄성이 크고 밀도가 낮을수록 빠르게 전달됩니다. 예를 들어, 금속은 공기보다 밀도가 높지만 탄성이 매우매우 커서 음파가 빠르고, 뜨거운 공기는 차가운 공기보다 밀도가 낮아 음파 속도가 더 빠릅니다. 속도를 높이려면 매질의 탄성을 키우거나 밀도를 작게 하면 됩니다.