흥미로운 물리학 (30) 썸네일형 리스트형 빛이란 무엇일까? - 빛에 대한 과학계의 패러다임의 변화 / 빛 / 레이저 / 태양광 / 광전효과 / 파동 / 아인슈타인 / 맥스웰 / 뉴턴 우리는 아침에 일어날 때마다 눈부신 태양을 맞이한다. 방의 전등을 켜면 어두웠던 방이 밝아지고, 침대, 책상, 컴퓨터 등 물건들이 선명하게 보이기 시작한다. 태양, 전등, 불과 같이 스스로 빛을 내는 광원을 찾지 않더라도, 우리 눈으로 볼 수 있는 모든 사물들은 결국 광원으로부터 사물에 반사된 '빛'이기 때문에, 빛이란 우리 인간이 살아가는 데에 필수불가결한 존재이다. 예로부터 인간은 이러한 빛의 정체에 대해 궁금해했다. 과연 빛이라는게 무엇일까? 빛은 과연 물질이 맞는가? 단순한 현상일까? 빛을 구성하는 것은 무엇일까? 17세기까지만 해도 과학계에서는 이러한 빛의 본질에 대해 수 차례 논쟁이 있었다. 그러다가 과학계에 한 과학자가 등장한다. 바로 고전역학의 아버지 '아이작 뉴턴'이다. 아이작 뉴턴은 당.. 시간은 흐르지 않는다. - 카를로 로벨리 / 엔트로피 / 양자역학 / 상대성이론 / 현대물리학 / 패러다임 / 시간이란 최근에 아주 흥미롭게 읽었던 책이 있다. 도서관에 꽂혀있던 여러 책들 중, 베스트셀러 중에 제목부터 심상치 않았던 책이 한 권 보였는데 바로 카를로 로밸리의 '시간은 흐르지 않는다'라는 책이었다. 사실 내가 책을 고르는 기준에는 제목과 표지의 디자인이 다소 크게 비중을 차지하긴 하나, 기본적으로 물리학을 비롯한 자연과학은 항상 관심 있는 분야이기 때문에, 그냥 자연스럽게 손이 갔던 것도 있다. 시간은 흐르지 않는다고? 이건 또 무슨 소리일까. 우리가 누구든간에, 어디에서 무엇을 하든 간에 시간은 항상 동일하게 흐른다. 우리 모두에게는 하루 24시간이 주어져있고, 과거에서 현재, 미래로 한 방향으로 흐르며 그 반대로 과거로 돌아가는 일은 결코 있을 수 없다. 라는 게 일반적인 통념이었다. 그러나, 알버트 .. 양자역학의 발전 - 제 6차 솔베이 회의 / 코펜하겐 해석 / 현대물리학 / 상대성이론 / 아인슈타인 / 불확정성 원리 / EPR 양자역학이 한창 태동하고 발전하던 1900년대 초, 고전물리학이 지배하던 과학계의 기존 패러다임이 붕괴되고 새로운 패러다임이 자리잡을지, 치열한 논쟁과 연구가 계속되던 그 때. 제 5차 솔베이 회의에서는 닐스보어를 필두로 한 양자역학의 코펜하겐 학파와 아인슈타인을 필두로 한 고전물리학자들의 정면승부가 펼쳐졌었고, 아인슈타인의 변형이중슬릿 사고실험의 모순점을 닐스보어가 지적함으로 그 결과는 코펜하겐 학파의 승리로 막을 내렸다. 그럼에도 과학계에서 패러다임이 바뀌는 것은 그렇게 호락호락한 일이 아니다. 아인슈타인을 비롯한 고전물리학자들은 제 5차 솔베이 회의가 끝난 이후에도 지속적으로 양자역학의 불완전성을 입증하기 위해 연구에 매진했고, 결국 3년 후 다시 열린 제 6차 솔베이 회의에서 또다시 정면승부를 펼.. 양자역학과 고전물리학의 치열한 싸움 - 제 5차 솔베이 회의 , '신은 주사위 놀이를 하지 않는다.' / 닐스 보어 / 알버트 아인슈타인 / 현대물리학 / 불확정성의 원리 / 상대성이론 / "신은 주사위놀이를 하지 않는다." 저번에 포스팅했던 '슈뢰딩거의 고양이'에서도 언급되었지만, 물리학을 확률과 중첩상태로 설명하는 '코펜하겐 해석'을 학계에서 받아들이는 데에는 크고작은 논쟁이 있었다. 고등학교 물리시간에 죽도록 매달려 공부하는 뉴턴의 F=ma나, 아인슈타인의 E=mc^2와 같은 상대성이론으로 대표되는 고전물리학에 한창 빠져있다가, 불확정성 원리 등으로 설명되는 현대물리학에 발을 담근 학생들이 각종 혼란과 거부감을 느끼듯, 1900년대 양자역학이 태동하고 발전하면서 동시에 수많은 과학자들로부터 공격을 받아왔다. 그러면서도 그러한 논쟁들을 겪고 이겨냈기에, 패러다임이 전환되는 국면을 맞이한 것이다. 고전물리학의 아버지, 알버트 아인슈타인역시 이러한 '코펜하겐 해석'에 굉장히 비판적이였으며,.. 슈뢰딩거의 고양이란 무엇인가? / 슈뢰딩거 / 사고실험 / 양자역학 / 이중슬릿 / 중첩상태 / 슈뢰딩거의 상자 / 현대물리학 슈뢰딩거의 고양이라는 말, 한 번쯤은 다들 접해보았을 것이다. 전문적인 서적이 아니더라도 대중적인 게임, 영화, 만화 등의 미디어 콘텐츠를 통해 곧잘 인용되고는 하는데, 정작 이를 깊게 다루지는 않는다. 그래도 어느정도 관심이 있는 사람이라면, '슈뢰딩거의 고양이'라는 이야기를 들으면 '중첩 상태' 그리고 '양자역학'을 필두로 하는'현대 물리학' 정도의 단어가 연상되고는 할 것이다. 알고는 있지만, 자세히 알지는 못했던. 궁금하지만 굳이 신경 써서 탐구해볼 정도로 궁금하지는 않았던 주제에 대해 다뤄보려 한다. '슈뢰딩거의 고양이'라는 사고 실험에 등장하는 고양이는 결론적으로 이야기하자면, '죽어있으면서 동시에 살아있는 고양이' 즉, '죽어있는 상태와 살아있는 상태의 중첩 상태에 있는 고양이'이다. 과연 .. 스티븐 호킹(Stephen Hawking)의 블랙홀(Black hole) 증발론과 관련하여 블랙홀은 거대한 중력으로 인해, 이론적인 등장 때부터 천체 물리학계에서 관심의 대상이 되어 왔다. 일정량 이상의 물질 또는 에너지가 충분히 작은 공간에 위치한다면 바로 블랙홀이 나타난다. 충분히 작은 공간에 충분히 큰 질량의 물질이 있는 경우, 중력은 인접한 공간 영역에서 더 우주 바깥으로 빛조차 빠져 나갈 수 없을 만큼 충분히 커진다. 이 영역의 경계를 사건의 지평선 이라고 한다. 외부 관찰자는 사건의 지평선 내의 사건을 관찰하거나 인식하거나 영향을 받을 수 없기 때문이다. 말하자면, 사건의 지평선이 곧 블랙홀의 경계이다. 블랙홀의 무한한 질량 속에서 어떤 일이 일어나는지는 아직 밝혀지지 않았다. 중심 크기가 0으로 밀도가 무한한 중력 점이 형성되거나, 불확정성 원리에 기초한 양자 효과 때문에 이런 추.. 이전 1 2 3 4 다음
