1분 물리학

1분 물리학 - 소소한 일상에서 우주의 원리까지 호기심의 문을 열어젖히는 232가지 물리학 Q&A
중국과학원 물리연구소 지음, 정주은 옮김 / 책밥 / 2021년 7월

일상생활 /상상 / 우주의 원리/양자물리학 까지 호기심의 문을 열어젖히는 232가지 물리학 Q&A

몇년전 일본으로 여행갔을때 우연히 티비를 틀었는데 주말 프라임 시간대에 과학 실험 프로가 나오는걸 처음보고 충격을 받은 기억이 난다. 주말 프라임 시간엔 드라마만 나오는 우리나라랑 다르다. 일본은 노벨상 수상자만 25명 . 외국 국적의 일본인 수상을 다 합하면 30명이다. 대부분 물리학 화학 생리학 의학등 과학 분야에서 받았다.

중국인도 다 합치면 8명이 노벨상 수상자다.

중국은 8대 산업과 7대 과학 영역을 집중 육성하고 있으며 R&D 자금을 매년 전년대비 7%이상 늘려서 투자하고 있다.

7대 첨단 과학 기술 영역은 AI/ 양자 컴퓨팅/ 집적회로/ 뇌과학/ 유전자및 바이오기술/ 임상의학및 헬스케어 / 우주, 심해, 극지 탐사 이다.

4차 산업혁명 시대를 맞아 세계의 모든 나라들이 기초과학 육성에 공을 들이고 있다. 우리나라도 뒤지면 안될것이다

이 책은 중국과학원 물리연구소 위챗 공식 계정 Q&A 칼럼에 올라온 네티즌들의 기발한 질문과 연구원들의 재치있는 답변을 엮어 정리한 책이다. <1분 물리학> 이라는 책 제목처럼 1분동안 읽을수 있는 분량으로 질문에 대해 설명해주고 있다.

Q.엘리베이터가 떨어질때 엘리베이터가 지상에 떨어지기 직전에 점프를 한다면 ? 점프 해도 소용없다.

이얘기는 학교 다닐때부터 들었던 얘기였는데 중국 사람들도 그런 생각을 했나보다

Q.고도가 높은 곳이 더 추운 이유는?

태양과 가까운 위쪽이 더 온도가 낮은 이유는 지표가 공기를 가열하기 때문

Q.지구속은 꽉 차 있는가? 비어있는가?

지진파를 이용해서 지구 안이 핵 맨틀 지각으로 이루어졌다는 걸 알게 되었다. 가장 깊이 판 구멍은 12km 다.

Q.지구와 다른 모든 행성이 자전하는 힘은 어디에서 비롯되는가?

행성이 진공속에서 자전하는 데는 운동에너지가 보존되기 때문에 오랫동안 자전할수 있으며 별도의 에너지는 필요없다.

지구의 자전속도는 느려지고 있는가?

지구 하루의 길이는 10만년마다 1.6초씩 늘어난다. 원인은 내부요인과 외부요인이 있는데 내부요인은 불규칙한 지구핵의 운동과 계절성 대기운동에서 비롯되고 외부요인은 조석마찰에 의한것. 외부요인이 주요 원인이다.

조석 tide --천체의 인력작용으로 해면이 주기적으로 오르내리는 현성

조석마찰( tidal fraction )이란 달과 태양이 바다를 통해 조석을 일으켜 지구가 느리게 자전하도록 하는 것이다.

Q.지구의 공전 궤도는 왜 타원형인가?

케플러의 행성운동법칙--독일의 천문학자 요하네스 케플러가 발표한 행성의 운동에 대한 세 개의 물리학 법칙이다

케플러의 행성 운동 법칙은 태양과 행성 사이에만 성립하는 것이 아니라, 행성과 그 위성 ,인공위성을 포함하여 위성과 위성이 갖는 손자위성 사이에도 성립한다

케플러 제1법칙-- 타원 궤도의 법칙 --모든행성의 공전 궤도는 태양을 하나의 초점에 두는 타원 궤도이다.

케플러 제2법칙-- 면적속도 일정의 법칙--태양과 행성을 연결하는 가상적인 선분이 같은 시간 동안 쓸고 지나가는 면적은 항상 같다.

케플러 제3법칙--조화의 법칙 --행성의 공전 주기의 제곱은 궤도의 긴반지름의 세제곱에 비례한다

조

양자에 관한 1분 물리학

양자역학--미시세계의 물체의 운동을 연구하는 학문

확률론적 입장

원자의 운동을 기술하는 학문

원자=>동전크기 일때 동전=>지구크기

전자(-) 원자핵 양성자는 중력이 작용하는 태양계의 모습과 유사

보어의 원자가설

1.전자가 허용된 궤도 위에 있는 상태--정상상태

2.정상상태를 이루는 원 궤도는 불연속적인 반지름을 가짐

3.전자가 한 정상상태에서 다른 정상상태로 이동할 때 빛이 흡수,방출됨

보어의 원자모형--실험적으로 밝혀진 원자의 구조를 설명하기 위해 보어가 고안한 모형

정상상태의 궤도가 띄엄띄엄 반지름을 갖는 것 --전자 궤도의 양자화

전자가 있던 자리에서 사라져 다른 자리에 나타나는 현상 --양자 도약

-- 안쪽 궤도로 이동할 때는 빛을 방출

-- 바깥 궤도로 이동할 때는 빛을 흡수함

하이젠베르크 --행렬역학--양자역학의 수학식을 만들어냄

우리는 왜 직접 보지 못한 전자의 운동이 거시 세계의 운동과 같은 것이라고 생각하는가?

직접 측정으로 알아낼 수 있는 것만 갖고 이론을 구성해보자!--하이젠 베르크--양자도약

전자의 궤도를 포기하고 관측 가능한 물리량으로만 기술하기 시작한 하이젠베르크

전자의 진동수와 세기만으로 운동을 설명할 공식을 만들어 냄

전자가 갖는 에너지, 전자가 흡수, 방출하는 빛의 진동수로 구성된 수들의 배열--하이젠베르그의 행렬역학

불확정성의 원리--입자의 위치와 운동량을 모두 정확하게 알 수 없음을 밝힘

본다는 것이 무엇인가? 보는 것만으로도 대상에 영향을 준다

어떤 물리량을 측정할때 반드시 영향을 주게 된다.

교란의 변화를 읽을 수 없는 데서 생겨난 하이젠베르크의 불확정성 원리--양자역학의 핵심적인 원리

Q.슈뢰딩거의 고양이 사고 실험

요새 아이에게 새로 사준 만화책에 슈뢰딩거의 고양이가 나온다.

슈뢰딩거의 고양이가 뭐야? 라며 묻는 아이에게 몰라 검색해봐 ㅋㅋ 했는데 <1분 물리학>에 나오네 ..슈뢰딩거의 고양이는 반은 죽었고 반은 살았대!! 엥?? 확률로 계산했을때 살았는지 죽었는지 50:50이란 이야기

Q. 양자컴퓨터란?

양자역학에서 양자얽힘, 중첩, 텔레포테이션 등의 효과를 이용해 계산하는 컴퓨터를 말한다. 기존의 컴퓨터가 0과1만 구분할 수 있는 반면, 양자컴퓨터는 0과1 을 동시에 공존시킬수 있다. 스스로 생각하는 컴퓨터. 구글 마이크로소프트 , 인텔 등에서 연구하고 있다.

학습에 관한 1분 물리학

Q: 대학에서 물리를 전공하면 무슨 일을 할수 있는가?

A: 물리학과에서 처음 접하는 전공과목들을 일반 물리라고 하는데 1. 역학 2.열학 3. 전자기학 4.광학 5. 핵물리학 대개 이렇게 구성된다

4대 역학 재료역학, 동역학, 유체역학, 열역학

입자물리학, 응집물질물리학, 천체물리 및 우주학

물리학과 교육은 연구 인력 양성을 목표로 하고 있다. 물리학은 대학의 여러 전공 중에서도 학습 난이도가 가장 높다.

중국사람들이 궁금해 하는 내용도 우리랑 비슷하다 . 책을 읽으면서 행성과 우주에 대해서 궁금한게 많아졌다. 물리에 대한 호기심이 많이 생길것같다

처음부터 순서대로 읽어도 되고 관심있는 분야부터 읽어도 좋다.

나는 학습에 관한 1분 물리학 부터 읽었는데 물리학의 세부분야와 진로에 대해서도 나와있다. 물리학과를 가려면 수학을 잘해야 한다.

고등학교에 물 화 생지 중에 물리가 가장 어렵고 싫었던 기억이 난다. 중고등생들이 이 책을 읽으면 좀 도움이 되지 않을까 한다. 물리학에 관심 많은 성인에게 추천해주고 싶다. 배경지식이 많이 늘고 과학이 재미있어진다. 나는 잘 모르는 내용은 검색과 유투브로 보충하며 재미있게 읽고 있다.

최근 경제 티비를 보면서 구글이 양자 컴퓨터에 투자를 많이 한다는 이야기를 들었다. 중국도 투자를 많이 한다고 해서 양자컴퓨터에 대해 관심있게 읽었다. 아마존과 테슬라는 우주선을 만들고 투자하고 있다. 왜 갑자기 우주에 투자하는지 궁금해서 우주 부분도 재미있게 읽었다. 모르는 내용은 검색 기능을 이용해서 보충해서 읽으면 되고 유투브에도 관련 내용이 많다

"출판사로부터 도서협찬을 받아 주관적인 견해로 작성하였습니다"