무와 유의 물리학!!

무와 유의 물리학 ㅣ 뉴턴 하이라이트 Newton Highlight 113
뉴턴코리아 편집부 지음 / 아이뉴턴(뉴턴코리아) / 2017년 11월

초중고 과학관련잡지 뉴턴 하이라이트

<무와 유의 물리학>

'아무것도 없다'는 것이 어떤 상태인지!!

수(數), 공간, 우주탄생, 소립자 등의 분야에서 살펴보는

무와 유의 물리학

1장에서는 '0'에 대한 정의와 발견 과정, 그 의미

절대온도, 저항, 질량, 크기에서의 '0' 을 이야기하고

2장에서는 눈에 보이지 않는 물질, 원자의 존재를 어떻게 알게 되었는지

그리고 양자론에서 말하는 것에 대한 의미.

3장은 '공간'에서 '무'의 공간, 진공에 관한 이야기가 전개되네요.

4장은 우주 탄생의 장으로 우주가 무에서 탄생한다는 것의 상태설명과

어떻게 오늘날의 모습이 되었는지

5장에서는 소립자의 무와 유를 설명하고 있습니다.

아무것도 없는 것을 수학에서 나타낼 때 사용하는 '0'

숫자 뿐만 아니라 온도, 저항, 질량, 크기, 속도 등의 물리적인 값이 0 이 되면

일어나는 기묘한 일에 대해 살펴봅니다.

여러 상황에서 사용되는 '0'

평형으로서의, 좌표 원점으로서의, 기준으로서의, 빈자리의, 수로서의 '0'

고대문명의 '0'의 이야기를 시작으로 인도에서의 '0'의 발견에 얽힌 이야기

'0'과 무한이 관련되어 직선, 평면, 공간의 점의 개수에 관한 이야기

초전도 현상이라든지, 초유동상태, 휘어지는 빛, 등

뉴턴 하이라이트에서 중점으로 다루는 내용들이 이전 뉴턴과학잡지에서

연재되는 내용들과의 연계성 덕분인지 하나씩 하나씩 늘어가는 지식에

읽기도 흥미로워지네요.

눈으로 볼 수 없는 작은 것,

원자나 전자가 존재한다는 사실을 의심하지 않음에서

볼 수 없는 물질의 존재를 왜 믿는지, 그리고 어떻게 그 모습까지 추측할 수 있게 되었는지.

같은 물체가 동시에 여러 곳에서 존재한다는

다중 세계 해석까지 2장에서 살펴보는

존재의 '무'와 '유' 입니다.

파동과 입자의 양면성에 관한 이야기를 살짝 풀어볼까요?

전자나 빛이 파동의 성질과 입자의 성질 양쪽을 함께 가지고 있다고 하는데요.

파동의 예로 수면파, 입자의 예로 당구공의 성질을 일러스트로 설명하고 있답니다.

존재 방식, 진행 방식 등 파동과 입자는 그 성질이 전혀 다름에도.

아무것도 들어 있지 않다. 비었다.

눈에 보이지 않을 뿐 수많은 공기 분자가 들어 있는 공간.

분자, 원자, 그리고 훨씬 작은 소립자를 제거한 공간은 그러면 '무'의 공간일까?

무의 공간은 존재할까?

현대 물리학에서의 '무'는 최초에 정의한 '물질과 소립자를 모두 제거한 공간'이라는 설명이지만

사실, 무수한 가상 입자가 들끓고 있고

소립자가 '무의 공간'에 펼쳐진 '장'에서 태어나고

공간 자체의 성질이 변하는 상전이가 일어나며..

정체불명의 에너지를 감추어 가지고 있는 것으로

결국, 우리가 '무'라고 생각했던 공간은 빈 것이 아닌 사실은 북적이는 존재라는것.

시간과 공간 모두가 없는 무(無)에서 거품처럼 탄생했다고 하는.

우주가 생기는 상태, 거기에서 시작해 오늘날의 모습은.

2003년 11월에 이루어진 알렉산더 빌렌킨 박사 인터뷰에 의하면

우주가 처음으로 나타내었을때 시작되었다는 시간.

관측 가능한 우주, 즉 우리가 볼 수 있는 영역을 'O(observable)'영역이라 부르는데

'O'영역 이외에도 우주의 다른 부분에서는

그고셍 사른 관측자가 관측할 수 있는 같은 크기의 O'영역이 있다는.

빅뱅 이후 빛이 닿을 수 있는 거리를 넘어 그 너머를 볼 수 없지만

영구 인플레이션 우주에는 무한히 존재하다고..

모든 물질을 잘게 분해해 나가면 결국은 소립자에 이르는데

물질의 근원인 소립자는 크기가 0인 입자라고 생각되어 왔지만

최신 이론이 '초끈 이론'에 의하면 그 정체는 크기를 가진 아주 작은 끈이라고 한다는 이야기가 전개됩니다.

소립자의 존재 방식을 바꾸는 이 이론이 5장에서 어떤 사고를 제시하는지 살펴보게 되네요.

​

자연계에 존재하는 중력, 전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력 네 가지의 힘.

그 네 가지의 힘을 통일하려는 연구가 바로 '힘의 통일'이라고 하는데요.

'초끈 이론'이라고 하여 모든 소립자는 굵기가 0이고 길이가 10의 -32제곱cm 정도의 끈으로 표현된다고 하는데

전자도 끈이라는, 원자핵을 만드는 양성자, 중성자를 만드는 쿼크라는 소립자 역시 끈으로 표현되는.

또한 이 끈의 모양은 닫힌 끈과 열린 끈의 형태가 있으면서

엄청난 속도로 움직인다는 이야기로 생소하지만 참 흥미롭습니다.

유와 무를 수, 공간, 우주 탄생, 소립자에서 살펴본

무와 유의 물리학.

초중고 과학관련잡지로 끊임없이 우리 아이들에게 연속된 흥미를 가지게 해주기에 좋은 과학잡지이네요.