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자연 과학 Natural Science 380

DNA, RNA, 염색체, 유전체, Deoxyribonucleic Acid, Ribonucleic Acid

소에서 태어난 송아지는 소의 몸을 갖고 사람에게서 태어난 아기는 사람의 몸을 갖는다. 또한, 자식은 부모의 모습을 닮는 건 너무나 당연한 이치이다. 이렇게 부모의 생김새나 특징이 자식에게 전해지는 현상을 유전이라고 하고, 그 유전 정보는 자식이 부모에게서 물려받은 유전자에 담겨있다. 유전 정보를 담은 DNA 유전자는 우리 몸을 이루는 세포의 핵 속에 있다. 세포핵에는 DNA가 있는데, 이 DNA에 유전자가 있다. DNA의 기본 단위는 염기와 당, 인산이 결합한 물질인 뉴클레오티드이다. 이 뉴클레오티드는 반복하여 이어져 사슬처럼 일렬로 늘어서고, 이 사슬 두 가닥이 서로 마주 보며 만든 이중나선이 바로 DNA다. 한 가닥에 있는 염기 사슬의 염기와 마주 보는 가닥에 있는 염기 사슬의 염기는 서로 잡아당기는..

방사선 피폭, 방사선 노출 피해, 세포 설계도 DNA 파괴, 세포 분열이 안되는 상황, 외부피폭과 내부피폭(체내피폭), 피폭량 단위 그레이(Gy), 피폭선량과 LNT가설, 피폭 막는 법

방사선 피폭 被曝 / Radiation Exposure 방사선에 노출되어 피해를 입는 것. 방사선은 생체 세포의 DNA나 소기관, 효소를 파괴한다. 열만 없을 뿐이지 세포를 파괴한다는 점에서는 불과 다를 바 없으며 그래서 방사선으로 화상과 비슷한 피해를 받을 수 있다. 방사선을 많이 쏘인 세포는 DNA가 망가지기 때문에, 세포의 설계도 자체가 사라진 셈이라 자연적으로 회복이 불가능하거나 회복되더라도 회복이 제 모양으로 진행되지 않고 이상하게 재생이 될 가능성이 크다. 이 과정에서 암이나 피부병같은 후유증이 발생할 가능성이 증가한다. 암이라는 병 자체가 나이를 먹는 등의 원인으로 세포 DNA가 변형되어 세포가 무한 증식하며 종양을 일으키는 것이기 때문이다. 세포는 분열을 하면서 죽은것을 내보내고 계속 새로..

암흑물질, dark matter, 귀신, 중력, 암흑에너지

암흑물질, dark matter 우주를 구성하는 총 물질의 90% 이상을 차지하고 있고, 전파, 적외선, 가시광선, 자외선, x선, 감마선 등과 같은 전자기파로도 관측되지 않고 오로지 중력을 통해서만 존재를 인식할 수 있는 물질 1930년대 초, 스위스인 천체물리학자 프리츠 츠비키(Fritz Zwicky)는 서로 다른 두 가지 방법으로 ‘머리털자리 은하단’의 질량을 관측했다. 하나는 은하단이 내뿜는 빛을 근거로 삼는 ‘광도 질량’, 하나는 은하단 속에 있는 천체의 이동속도를 근거로 삼은 ‘역학 질량’을 이용하는 방법이었다. 이론상으로는 두 질량의 값이 똑같이 나와야 했지만, 실험 결과 전혀 다른 값이 나왔다. 광도 질량보다 역학 질량이 400배 이상 더 높게 나온 것이다. 그는 이 차이가 눈으로 감지할 ..

방사능(放射能, Radioactivity), 라듐, 우라늄, 토륨, 폴로늄, 원자핵 붕괴, 방사선(放射線, radioactive ray)

방사능(放射能, Radioactivity) 라듐, 우라늄, 토륨, 폴로늄 등 원소의 원자핵이 붕괴하면서 방사선을 방출하는 일, 또는 그런 성질을 말한다 방사선이란 말을 써야 할 곳에 이 용어를 쓰는 경우가 많다. 그러한 대중성만큼이나 일상생활이나 뉴스에서도 매우 많이 오용되는 단어다. 쉽게 생각해서 방사능(Radioactivity)은 성질, 특성 등을 뜻하는 것이고 방사선(Radiation)이 생물에게 위험한 것 그 자체를 뜻한다고 보면 된다. 발생 원리 안정한 원자는 원자핵과 그 전자가 균형을 이루고 있다. 일반적으로 방사성 물질은 외부에서 원자핵에 에너지를 가하거나, 혹은 생성될 때부터 불안정한 상태를 지님으로서 발생한다. 고등학교에서 전자(electron)가 여기(勵起)된 상태로 갈 수 있음을 배웠..

데니소바인, 네안데르탈인, 노벨생리의학상, 스웨덴, 스반테 페보, 게놈으로 ‘인류 진화’ 비밀 해독

스반테 에리크 페보(스웨덴어: Svante Erik Pääbo, 1955년 4월 20일~)는 스웨덴의 유전학자로 주요 연구 분야는 진화유전학이다. 고유전학의 창설자 가운데 한 사람으로 평가받고 있으며 네안데르탈인 게놈을 해독하였다. 1997년부터 막스 플랑크 연구소의 진화인류학 분과 책임자로 근무하고 있다. 2022년 "멸종한 유인원의 게놈과 인간 진화의 연관성에 대한 연구"에 기여하여 노벨 생리학·의학상을 수상하였다. 교육 및 학위 스반테 페보는 1955년 스웨덴 스톡홀름에서 에스토니아 출신의 화학자 어머니 카린 페보(Karin Päabo)의 양육 하에 자랐다. 부친은 스웨덴 생화학자 수네 베리스트룀(1916~2004)으로, 1982년 스웨덴 생화학자 벵트 잉에마르 사무엘손(1934~)과 영국의 약리학..

거대 자기저항 효과, 하드디스크 소형화, 巨大磁氣抵抗效果, GMR:Giant Magneto Resistive effect, 노벨 물리학상, 그륀베르크, 페르

거대 자기저항 효과, 巨大磁氣抵抗效果, GMR:Giant Magneto Resistive effect 자기저항효과의 특수한 경우 보통 금속의 자기저항효과 (물질의 전기저항이 자기장에 따라 변화하는 현상)은 수 %이지만, 1nm정도의 강자성박막(F층)과 비강자성박막(NF층)을 겹쳐만든 다층막에서는 수십%이상의 자기저항비가 나타나는 경우가 있다. 이러한 현상을 거대자기저항효과라 부른다. 1987년 독일의 페터 그륀베르크, 프랑스의 알베르 페르에 의해 발견되었다. 거대자기저항 효과는 다층막 자기구조가 외부자기장에 의해 변화하기 때문에 발생한다. 자기다층막 이외에도 페로브스카이트형 망간산화물에서도 발견된다. 거대자기저항효과를 응용한 자기헤드의 등장으로 인해 하드 디스크 드라이브의 용량은 비약적으로 늘어났다. 그..

초식 동물, 단백질 섭취, 반추동물, 초식 동물이 육식 동물보다 큰 이유

초식동물의 단백질 이용 식물 세포 내에는 동물세포보다는 단백질의 함량이 적다. 세포내 단백질 섬유의 양이 적기 때문이다. 식물은 지지 작용을 단백질보다 탄수화물을 선택하여 이용하기 때문에 단백질의 함량이 동물 세포에 비해 적다. 이렇게 단백질의 양이 적은 식물을 먹고 사는 초식동물은 자신의 몸을 유지하기 위해서 엄청 많은 양의 식물을 섭취할 수밖에 없고, 결과적으로 육식이나 잡식 동물에 비해 엄청나게 많이 먹는다. 그리고 식물은 셀룰로오스 같은 초식동물들이 소화시킬 수 없는 다당류가 많이 포함되어 있다. 산소가 없는 환경에서 자라는 혐기성 세균인 장내 세균들이 이러한 다당류 성 섬유질들을 소화시켜 포도당이나 과당 등의 단당류로 분해시켜 준다. 그 외에도 비타민 B5나 B12 등 필수 영양소를 합성해주고,..

브라운 운동, Brownian Motion, 물 분자운동, 원자론, 무작위성, 확률미분방정식

브라운 운동, Brownian Motion 유체 속에서 미소 입자가 외부의 간섭 없이도 불규칙적으로 이동하는 현상. 원자론을 입증하는 강력한 근거 중 하나로 평가받는다. 식물학자 로버트 브라운이 식물의 수정 과정에 대해 연구하다 수면 위의 꽃가루를 관찰하게 되었는데, 꽃가루가 수면 위에서 굉장히 불규칙적으로 움직이는 현상을 발견하며 '브라운 운동'이라는 명칭이 붙게 되었다. 초기 과학자들은 이것이 꽃가루의 특별한 생명적 기운이라 믿으며 기뻐했지만, 실제로는 꽃가루가 물 분자 등 물속 미소 입자들과 충돌해서 나타나는 현상이다. 약 50년이 지난 후 프랑스의 과학자 P.J. 델소는 이 현상에 당시 준비하고 있던 분자운동론을 적용하여 열운동에 의해 진동하고 있는 물분자가 작은 입자의 표면과 충돌하여 발생하는 ..

코펜하겐 해석, Copenhagen interpretation, 양자역학 해석, 닐스 보어, 하이젠베르크, 파동함수, 확률밀도

코펜하겐 해석 : “입자는 측정되기 전엔 실재하지 않으며, 측정되는 순간 파동 함수는 하나의 상태로 붕괴한다” 코펜하겐 해석(Copenhagen interpretation)은 양자역학의 해석 중 하나로, 1925년에서 1929년 코펜하겐 대학교에서 닐스 보어와 베르너 하이젠베르크를 중심으로 제안한, 양자역학에서 지켜야 할 수학적인 공리들이다. 실제 이 용어는 1930 ~ 1950년 사이에 쓰이지 않고 있다가, 1955년대 베르너 하이젠베르크가 논리적 기반이 부족한 다른 양자역학 해석들을 비판할 때 처음으로 사용한 이후에 하나의 관용어로 쓰이고 있다. 슈뢰딩거 방정식 등을 풀면 나오는 파동함수는 복소수꼴인데, 이게 대체 뭐냐에 대한 의문에 대한 가설들 중 하나로, 학부 교과서들은 이것을 표준으로 사용한다...

제5차 솔베이 회의, 닐스 보어, 아인슈타인, 슈뢰딩거, 막스 플랑크, 마리 퀴리, 닐스 보어

솔베이 회의 1911년부터 벨기에의 기업가이자 솔베이의 창립자인 에르네스트 솔베이가 개최한 국제 물리학, 화학 학회. 이 학회는 3년마다 열리는데 3년을 주기로 첫 해에는 물리학 학회가 열리고 두번째 해는 건너뛰고 세번째 해에는 화학 학회가 열린다. 가장 최근에 열린 물리학 학회는 2017년 제27차 회의이고 2017년 10월 19일부터 21일까지 브뤼셀에서 개최되었다. 당초 2020년에 열릴 예정이었던 제28차 솔베이 물리학 회의는 코로나 19의 여파로 인해 연기되었다 가장 유명한 회의는 1927년 10월 개최된 제5차 솔베이 회의다. 이 5차 대회의 참석자 기념사진은 , 또는 라는 짤방으로 인터넷을 돌아다닌다. 사진의 인물 전원이 과학사에 굵직한 업적들을 남겼으며 절반 이상인 17명이 노벨상 수상자이..

핫팩 원리, 산화철(FeO), 핫팩 수명, 오래 쓰는 방법, 지퍼백

핫팩을 처음 발명한 사람은 일본의 니치 마토바로 알려져 있다. 핫팩은 1912년 지금과 동일한 형태인 부직포 주머니에 쇳가루와 촉매를 넣어 만들어졌는데 이 핫팩은 1923년 특허출원을 했으며, 지금도 비슷한 형태의 핫팩으로 사용되고 있다. 일회용 핫팩은 부직포 주머니에 가루가 들어 있는 형태가 일반적이다. 핫팩은 꺼내어 흔들거나 주무르면 열이 발생하기 시작하고, 3~4시간 정도 열이 지속된다. 핫팩은 제품에 따라 40도에서 60도까지 열을 발생시키기 때문에 겨울이 시작되면 핫팩을 미리 챙겨 두는 사람들이 있을 정도로 겨울 필수품으로 자리 잡은 지 오래다. 그렇다면 핫팩은 어떤 원리로 따뜻한 열을 발생시키는 것일까? 답은 바로 핫팩 안에 있는 철가루에 있다. 핫팩 안에 들어 있는 철은 공기와 접촉하면 점차..

양자역학 확률적 해석, 막스 보른, 파동함수의 통계적 해석

구글의 순다르 피차이 CEO는 향후 전자산업의 판도를 바꿀 수 있는 사안을 공식적으로 발표했다. 현존하는 슈퍼컴퓨터로 1만 년 걸리는 수학 문제를 자사의 54큐비트 양자컴퓨터가 3분 20초 만에 푸는 데 성공했다고 밝힌 것. 기존 컴퓨터는 0 아니면 1의 값을 갖는 비트 단위로 정보를 계산한다. 그러나 양자컴퓨터는 0과 1이 동시에 존재하는 큐비트 단위를 이용해 계산 속도가 훨씬 빠르다. 미국 보스턴컨설팅그룹은 기존 컴퓨터 및 통신 기술의 한계를 뛰어넘을 양자 기술 시장이 2050년에 약 2600억 달러로 급성장할 것이라는 전망을 내놓았다. 양자컴퓨터의 배경 이론인 ‘양자역학’이란 용어를 처음 사용한 이가 바로 오늘 소개할 ‘막스 보른’이다. 1882년 11월 11일 독일의 브레슬라우에서 태어난 막스 보..

플랑크톤, Plankton, 浮遊生物, 부유하는 생물, 떠살이 생물, 식물 플랑크톤(Phytoplankton), 동물 플랑크톤(Zooplankton)

플랑크톤(Plankton, 浮遊生物)은 바다에 부유하는 생물들로, 각종 동물, 식물, 세균 등을 포함하며, 바다, 원양, 또는 담수에서 서식한다. 떠살이 생물이라고도 한다. 플랑크톤은 유전적 분류보다는 생태에 따라 정의된다. 플랑크톤은 수중 생명체의 중요한 식량원이 된다. 플랑크톤은 부유생물로 수중을 떠도는 생활을 하는 생물을 가리키는 말이다. 플랑크톤이라는 이름은 그리스어의 πλαγκτός -planktos에서 나왔으며, 이것은 '돌아다니는', '방랑하는 것', '떠도는 것'이라는 의미이다. 규조류나 소형 갑각류, 해파리, 물고기의 유생 등 다양한 분류군에 속하는 생물을 포함한다. 유영 능력을 전혀 가지지 않거나 유영 능력이 있어도 물의 흐름을 거스르지 못하는 비교적 작은 생물이기 때문에 결과적으로 떠..

일(Work), 양의 일(positive work), 음의 일(negative work), 일과 에너지 단위, 줄(joule), W = FS

일은 물리학에서 물체에 힘을 가했을 때 힘과 힘이 가해진 방향으로 움직인 거리를 곱한 물리량을 뜻한다. 일의 단위는 줄이다. 한편, 일-에너지 따라 작용을 통해 힘에 의해 변환된 에너지의 총합으로 표현할 수도 있다. 일은 스칼라 양이고 양의 일 또는 음의 일이 가능하다. 힘의 방향과 물체의 운동 방향이 같을 때 양의 일을 하고 반대일 때는 음의 일을 한다. 힘이 가해졌다 하더라도 일은 0이 될 수도 있다. 예를 들면 등속 원운동에서 구심력이 하는 일은 언제나 0이다. 등속원운동에서는 구심력이 주어지는 방향과 물체가 움직이는 방향이 언제나 직각이기 때문이다.(즉, 가해진 힘에 대해 물체의 이동거리가 0이기 때문이다.) 이것은 다시 에너지의 변화로도 설명될 수 있다. 등속원운동에서는 구심력에 의한 물체의 에..

물리학에서 열(熱), 에너지 전달 형태, 열과 열에너지, 내부에너지=열에너지, 열 이동 방법 열전도, 열대류, 열복사

물리학에서 열(熱)은 에너지가 전달되는 방식의 하나로서 일(work)과 대비된다. 즉 어떤 계(system)에서 에너지가 다른 계로 전달되는 방식에는 일과 열의 두 가지가 있는데, 이 중 외부의 변수와 관계없는 에너지의 전달을 열이라 한다. 물리학을 배운 사람들도 열을 에너지의 한 형태라고 생각하는 경우가 많은데, 이는 대표적인 오개념이다. 열은 에너지가 아니라, 에너지의 전달 형태를 말하는 것이다. 일반적으로 두 계 사이에서 에너지는 일 또는 열의 형태로 전달되는데, 어떤 계가 일을 받으면 그 운동에너지가 늘어나듯이, 열을 받으면 그 내부에너지가 늘어난다. 이때 내부에너지를 열에너지라고도 한다. 즉 열에너지는 에너지이지만, 열은 에너지가 아니다. 한편 열의 이동 방법에는 열전도, 열대류, 열복사의 3가..

세차운동, 歲差運動, precession, 옆돌기운동, 지구 기후 영향, 세차운동 주기 26,000년

세차운동(歲差運動, 영어: precession), 옆돌기운동 회전하는 천체나 물체의 회전축이 도는 형태의 운동이나 그 현상을 말한다. 물리학 물리학에서 세차운동(precession)은 회전하고 있는 강체에 돌림힘이 작용할 때, 회전하는 물체가 이리저리 흔들리는 현상을 말한다. 세차운동을 관찰할 수 있는 가장 일반적인 예는 팽이를 돌릴 때, 회전 속도가 줄면서 팽이의 축을 중심으로 한 팽이의 회전이 아닌 축 자체가 팽그르르 도는 것이다. 팽이뿐만 아니라 특정 축을 중심으로 자전하는 물체는 중력이 작용하는 지구상에서 모두 세차운동을 할 수 있다. 회전하는 팽이가 세차운동을 할 때에, 팽이의 회전축은 물체의 회전 방향과 반대방향으로 돌게 된다. 세차운동 동안 회전속도와 작용하는 돌림힘이 일정하다면, 축이 이동..

베르누이 원리(Bernoulli principle), 삼각돛 배 역풍에도 전진, Bernoulli Equation

항해 시 바람을 적극적으로 이용하기 위해 배에 돛을 달기 시작했는데, 바람을 최대한 많이 받는 것이 유리하기 때문에 초기에는 면적이 넓은 사각돛을 달았다. 삼각돛은 사각돛보다 이후에 만들어졌는데. 바람이 닿는 면적이 작아 속도가 더 느린 삼각돛을 만든 이유는 무엇일까? 그것은 역풍 때도 배를 움직이기 위해서다. 바람의 방향이 수시로 바뀌는 바다에 서 사각돛을 단 배는 가다 멈추다를 반복할 수밖에 없지만 삼각돛은 역풍에도 움직일 수 있다. 비록 직진할 수는 없지만 45도 각 도로 지그재그를 그리며 앞으로 나아갈 수 있습니다. 삼각돛의 배가 역풍에도 전진할 수 있는 ‘베르누이(Bernoulli)의 원리’ 또한, 사각돛은 돛대에 고정되어 있어 방향을 바꿀 수 없지만 삼각돛은 돛대를 중심으로 이동할 수 있도록 ..

양자컴퓨터, 큐비트, 환경·에너지 등 적용, 10억년 걸릴 문제 100초, 얽힘(entanglement), 중첩(superposition), 양자컴퓨터 언어 00,01,10,11

10억년 걸릴 문제 100초에 푼다 … 양자컴퓨터 시대 양자 컴퓨터(quantum computer) 양자 컴퓨터(quantum computer)는 얽힘(entanglement)이나 중첩(superposition) 같은 양자역학적인 현상을 활용하여 자료를 처리하는 계산 기계이다. 또한 그러한 방법을 '양자 컴퓨팅'(quantum computing)이라고도 한다. 고전적인(전통적인) 컴퓨터에서 자료의 양은 비트로 측정된다. 양자 컴퓨터에서 자료의 양은 큐비트로 측정된다. 양자 계산의 기본적인 원칙은 입자의 양자적 특성이 자료를 나타내고 구조화할 수 있다는 것과 양자적 메카니즘이 고안되어 이러한 자료들에 대한 연산을 수행할 수 있도록 만들어질 수 있다는 것에 기인한다. 양자 컴퓨팅이 여전히 실험적인 초기단계에..

리그닌(lignin), 석탄, 석탄기

리그닌 Lignin - 죽어야 산다 세포벽 - 셀룰로스, 리그닌, 펙틴 Shikimic acid 시킴산 회로 - Phenylalanine, 티로신, 트립토판 - 셀룰로스 다음으로 많은 유기물 - 식물은 필요시 세포를 죽이면서 리그닌을 만든다 - 리그닌은 워낙 단단한 구조여서 물도 새어나가지 않는다 : 물관의 핵심 - 워낙 단단해 발효가 되지 않으며 - 다른 식물, 동물로 부터 자신을 보호하는 가장 강력한 수단이 된다 리그닌(lignin)은 침엽수나 활엽수 등의 목질부를 구성하는 다양한 구성성분 중에서 지용성 페놀고분자를 의미한다. 라틴어인 "lignum(목재 또는 나무)"이라는 용어에서 유래하였다. 리그닌은 셀룰로오스와 함께 목재를 이루는 주성분이다. 셀룰로오스를 붙잡아 단단한 세포벽을 만들고 나무를 성..

전자기 유도, 電磁氣誘導, 패러데이 전자기 유도 법칙

전자기 유도 전자기 유도(電磁氣誘導)는 자기장이 변하는 곳에 있는 도체에 전위차(전압)가 발생하는 현상을 말한다. 마이클 패러데이가 처음으로 수학적으로 설명하였다. 그는 발생한 전압은 자기 선속의 변화율에 비례한다는 사실을 알아냈다. 이 법칙은 자속밀도가 변화하거나, 도체가 일정하지 않은 자속밀도가 퍼져있는 공간을 움직일 때 적용할 수 있다. 전자기유도는 발전기와 전동기 등의 전기 구동기의 바탕에 있는 법칙이다. 1. 전자기 유도 코일 주위에서 자석을 움직일 때 코일을 통과하는 자기장이 변하여 코일에 전류가 흐르는 현상 → 자석이나 코일 중 하나만 움직여도 전류가 흐릅니다. • 유도 전류가 흐르는 경우: 코일 주위에서 자석을 움직일 때, 자석주위에서 코일을 움직일 때 ​ • 유도 전류가 흐르지 않는 경우..

중소형원자로, SMR, 소형모듈원자로, small modular reactor, 핵잠수함과 항공모함 원전, SMART(한국)

중소형원자로(SMR) 소형모듈원자로(영어: small modular reactor, SMR)는 전기출력 300MWe급 소형 원자로를 말한다. 미국 핵잠수함과 항공모함에서 쓰던 원전이다. IAEA는 소형 원자로를 전기출력 300MWe급 이하라고 정의하나, 일반적인 의견은 전기출력 500MWe급 이하를 소형 원자로라고 정의한다.대용량 발전원자로에 대비되는 개념으로 열출력(또는 전기출력) 규모가 작고 동일 원자로를 복제하여 모듈개념으로 건설할 수 있는 원자로를 통칭한다. 안전성, 기술성, 활용성 등 여러 측면에서 주목을 받고 있으며 대용량 발전로를 도입하기 어려운 일부 국가에서 상용화할 목적의 신형원자로로 개발되고 있다. 중소형원자로(SMR)의 정의 원자로의 용량으로 대·중·소형으로 구분하는 기술적인 기준은 ..

클라우스 하셀만, 막스플랑크연구소, 독일 해양학자, 기상학자, 기후 모델에 의한 지구 온난화 예측

클라우스 페르디난트 하셀만(독일어: Klaus Ferdinand Hasselmann, 1931년 10월 25일[1] ~ )은 독일의 해양학자, 기상학자이다. 기후 모델에 의한 지구 온난화를 예측한 공로로 마나베 슈쿠로, 조르조 파리시와 함께 2021년 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 지구온난화 원인이 인간활동에 있음을 처음 밝혀내 하셀만 연구원은 지구온난화의 원인이 인간활동에 있음을 밝혀내는 기후변화 탐지와 원인 규명 분야를 개척했다. '탐지'는 관측값이 지구의 자연변동성을 벗어났는지 확인하는 과정이며, '원인 규명'은 탐지된 기후변화의 실제 요인을 찾아내는 과정이다. 그는 실제 발생한 기후변화를 지구기후시스템 내부에서 자연적으로 생기는 변동성(자연변동성)과 외부의 힘에 의해서 발생한 반응의 선형 합으로..

마나베 슈쿠로, 기후변화 모델 창시자, 일본 출신 미국의 기상학자

전 지구 기후모델을 개발토록 길을 연 기후변화 모델 창시자 마나베 슈쿠로(일본어: 眞鍋淑郎, 영어: Syukuro Manabe, 1931년 9월 21일 ~ )는 일본 출신 미국의 기상학자이다. 지구 기후의 물리적 모델링(physical modelling of Earth's climate)에 의한 지구 온난화를 예측하고 복잡계(complex system)의 이해에 획기적인 기여를 한 공로로 클라우스 하셀만, 조르조 파리시와 함께 2021년 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 현 기후위기... 인간활동이 극적인 온난화일으켜 최근 전 세계는 산불, 가뭄, 폭염, 홍수 등 점점 더 극단으로 치닫고 있는 기후재해를 겪으며 이미 ‘기후위기’ 시대를 경험하고 있다. 지난 8월 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC) 제..

조르조 파리시, 2021년 노벨 물리학상, 복잡계 물리학, 자기 쩔쩔맴

조르조 파리시(이탈리아어: Giorgio Parisi, 1948년 8월 4일 ~ )는 이탈리아의 물리학자이다. 원자에서 행성까지 물리적 시스템의 무질서와 변동(fluctuation)간 상호작용, 무질서한 물질(disordered material)과 무작위 과정(random process)에 대한 기여와 공로로, 지구 기후의 물리적 모델링에 의한 온난화를 예측한 마나베 슈쿠로, 클라우스 하셀만과 함께 2021년 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 2021년 노벨 물리학상은 마나베 슈쿠로 미국 프린스턴대 교수와 클라우스 하셀만 독일 막스플랑크연구소 연구원, 조르조 파리시 이탈리아 사피엔자대 교수에게 돌아갔다. 앞의 두 명은 지구물리학자이고 파리시 교수는 통계물리학자이다. 이 세 사람은 독자적인 연구를 통해 인간..

복잡계 이론, 복잡계 특징, 비선형적 상호작용, 피드백 루프 feedback loop

복잡계는 수많은 구성요소들로 이루어져 있으며, 서로 독립적으로 존재하지 않고 다양한 상호 작용을 주고받는 관계를 맺고 있다. 그 결과 개개의 구성요소를 따로따로 관찰하였을 경우의 특성과 전혀 다른 거시적인 새로운 현상과 질서가 나타나며, 이러한 새로운 질서의 출현을 창발emergence, 창발로 인해 나타나는 질서적인 현상을 창발현상이라고 부른다. 한마디로 복잡계는 창발현상을 보이는 시스템인 것이다. 이렇게 오늘날의 복잡계 이론은 다수의 과학 이론의 역사적 축적의 결과이며 현시점에서도 복잡계 이론은 계속적인 진화와 자기수정을 거치고 있다. 복잡계 이론의 역사를 바라보는 학자들은 특히 이 이론 체계가 근대과학의 패러다임이었던 인과적 결정론과 방법론적 환원주의에 대한 반향으로 해석하는 경향이 지배적이다. 오..

노벨 물리학상 수상자

노벨 물리학상 수상자 1900년대 1901년 빌헬름 콘라트 뢴트겐 독일 제국 엑스선의 발견 1902년 헨드릭 로런츠 네덜란드 복사 현상에 대한 자기의 영향에 대한 연구 (제이만 효과 참조) 피터르 제이만 네덜란드 1903년 앙투안 앙리 베크렐 프랑스 방사능의 발견 피에르 퀴리 프랑스 앙리 베크렐이 발견한 방사능에 대한 공동 연구,라듐의 발견 마리 퀴리 프랑스 ( 폴란드) 1904년 존 윌리엄 스트럿 레일리 영국 아르곤의 발견 1905년 필리프 레나르트 독일 제국 ( 헝가리 왕국 출신) 음극선의 발견 1906년 조지프 존 톰슨 영국 기체의 전기 전도에 대한 연구, 전자의 발견 1907년 앨버트 에이브러햄 마이컬슨 미국 정밀한 광학장치 개발과 분광학적 측정(마이컬슨-몰리 실험 참조) 1908년 가브리엘 리프..

다중우주, Multiverse, 인플레이션 다중우주, 누벼이은 다중우주, 평행우주론

다중우주, 多重宇宙, Multiverse 다중우주는 우리 우주 A 외에도 다른 우주 B, C, D, …가 존재한다는 이론이다. 다중우주에는 여러 가지 종류가 있고 서로 다른 이론적 배경을 가지고 있다. 인류 원리 논의의 전제가 되는 이론으로도 여겨지고 있다. 다중우주 이론 종류 미디어물에서 자주 등장하는 평행세계와는 다르다. 다중우주론은 우리 우주 말고, 다른 우주도 있지만 우리 우주와는 전혀 무관하다는 것을 이론으로 정립시킨 것이다. 반면, 평행세계(우주)는 일단 우리 우주와 관련은 있지만 같은 시공간 자체에 있지 않고 별도의 시공간에 위치한 세계에 대해 논하는 것이다. 다중우주론의 대표적인 예로 인플레이션 다중우주가 있다. 일본 도쿄대학 수물연휴우주연구기구 기구장인 무라야마 히토시는 인플레이션 다중우..

슈뢰딩거의 고양이, 중첩(오버레이), 코펜하겐 해석, 양자 물리학, 이중 슬릿 실험

- 슈뢰딩거의 고양이는 상자를 열어 상태를 확인하지 않는 한 살아 있는 동시에 죽어 있다. - 부분 측정에도 중첩(오버레이)가 남음 - 측정값이 얻는 정보가 많을수록 중첩 상태가 더 많이 교란, 이 교란 가역적이지 않다. - 눈치 채지 못하게 도청하는 것 작동하지 않아 슈뢰딩거의 고양이를 속이는 방법 가능할까 부분적인 정보 이득만 있는 양자 측정은 여전히 ​​가역적이다. 되돌릴 수 있는 "도청": 일반적인 통념에 따르면 중첩의 양자 물리적 상태는 측정이 이루어지자 마자 붕괴된다. 이는 유명한 슈뢰딩거의 고양이 사고 실험으로 명료하게 설명된다. 예를 들어 이 고양이의 상자를 조금만 열어 꼬리만 보면 어떻게 될까? 물리학자들은 이제 양자 실험에서 그러한 불완전한 측정의 결과를 조사했다. 중첩은 양자 세계의 ..

원소, 원자, 분자

원소, 원자, 분자 ● 원자 화학 원소로서의 특성을 잃지 않는 범위에서 도달할 수 있는 물질의 기본적인 최소입자 물질을 쪼개고 또 쪼개는 과정을 반복하면 더 이상 쪼갤 수 없는 입자를 얻게 되며 이를 원자라 부른다. 그러나 전자, 양성자,중성자등의 존재가 밝혀지면서 원자가 단일하고 불가분한 입자가 아니고 복잡한 구조를 가진다는 것을 알게 되었고, 이제는 소립자라고 하는 한 무리의 입자가 물질의 궁극입자로 연구 그러나 화학원소로서의 특성을 유지하는 입자로는 여전히 원자가 가장 작은 단위 ● 분자 물질의 성질을 가지고 있는 최소의 단위로 여러 개의 원자가 화학결합(공유결합)으로 연결된 1개의 독립된 입자로 행동. 고체, 액체, 기체 상태로 존재할 수 있으며 분자간의 거리가 변화하면서 상태가 변한다. 분자는 ..

코리올리 효과(Coriolis effect), 전향력, 코리올리 힘(Coriolis force), 대기의 순환

코리올리 효과(Coriolis effect)는 전향력 또는 코리올리 힘(Coriolis force)이라고도 하며, 회전하는 계에서 느껴지는 관성력으로, 1835년 프랑스의 과학자 코리올리가 처음 설명해 냈다. 굵은 글꼴은 그 물리량이 벡터라는 점을 나타내고, m은 질량, v는 물체의 계에서의 속도를, Ω는 계가 돌고 있는 각속도를 나타낸다. 지구에서 가장 거시적으로 나타나는 코리올리 힘의 결과는 저기압과 고기압일 것이다. 공기분자는 압력 차이의 힘과 전향력을 받는다. 위의 그림에서와 같이 저기압과 고기압의 사이에는 공기분자들이 고기압 쪽에서 저기압 쪽으로 힘을 받고 있다.(Pressure Gradient Force는 등압선에 수직인 방향으로 힘을 받고 있음을 뜻한다.) 하지만 코리올리 힘이 수직으로 작용..

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