안녕하세요 생명공학 전문가 감마입니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주는 왜 끝이 없나요???????
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.현재 우주의 크기는 950억 광년우리가 우주라 할 때, 그 우주에는 공간뿐 아니라 시간까지 포함되어 있다. 즉, 우주는 아인슈타인이 특수 상대성 이론에서 밝혔듯이 4차원의 시공간인 것이다.우주라는 말 자체도 그렇다. 중국 고전 ‘회남자’(淮南子)에는 ‘예부터 오늘에 이르는 것을 주(宙)라 하고, 사방과 위아래를 우(宇)라 한다’는 말이 있다. 말하자면 이 우주는 시공간이 같이 어우러져 있다는 뜻이다. 영어의 코스모스(cosmos)나 유니버스(universe)에는 시간 개념이 들어 있지 않지만, 동양의 현자들은 이처럼 명철했던 것이다.이 우주라는 시공간이 시작된 것이 약 138억 년 전이라는 계산서는 이미 나와 있다. 얼마 전까지만 해도 137억 년이라 했지만, 유럽우주국(ESA)이 우주 탄생의 기원을 찾기 위해 미국항공우주국(NASA) 등과 협력해 2009년에 발사한 초정밀 플랑크 우주망원경의 관측 자료를 토대로 계산한 결과, 우주의 나이가 지금까지 알려진 것보다 약 8000만 년 더 오래된 것으로 분석되어 138억 년으로 상향 조정된 것이다.이 우주의 나이에 딴죽을 거는 과학자들은 거의 없다. 138억 년 전 ‘원시의 알’이 대폭발을 일으켰고, 그것이 팽창을 거듭하여 오늘에 이르고 있다는 이른바 빅뱅 우주론은 이제 대세이자 상식이 되었다.그런데 문제는 이 우주가 지금도 쉼 없이 팽창을 계속하고 있다는 것이다. 허블의 법칙에 따르면 천체의 후퇴 속도는 거리에 비례하여 빨라진다. 멀리 떨어진 천체일수록 더 빨리 멀어져간다.
화학
Q. 메타버스가 정확히 어떤건가요?
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.메타버스(metaverse) 또는 확장 가상 세계는 가상, 초월을 의미하는 '메타'(meta)와 세계, 우주를 의미하는 '유니버스'(universe)를 합성한 신조어다.[1] '가상 우주'라고 번역하기도 했다. 이는 3차원에서 실제 생활과 법적으로 인정되는 활동인 직업, 금융, 학습 등이 연결된 가상 세계를 뜻한다. 가상현실, 증강현실의 상위 개념으로서, 현실을 디지털 기반의 가상 세계로 확장시켜 가상의 공간에서 모든 활동을 할 수 있게 만드는 시스템이다. 구체적으로, 정치와 경제, 사회, 문화의 전반적 측면에서 현실과 비현실이 공존하는 생활형, 게임형 가상 세계라는 의미로 폭넓게 사용한다.
지구과학·천문우주
Q. 핵무기의 원리는 어떤건지 궁금합니다
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.원자폭탄은 원폭·핵폭탄 또는 분열폭탄이라고도 한다. 사용되는 핵분열물질의 종류에 따라 우라늄폭탄과 플 루토늄폭탄으로 나뉘며, 큰 것에는 TNT 폭약의 수백t에 해당하는 폭발력을 내는 것부터 kt급의 위력을 내는 것에 이르기까지 여러 가지 크기의 것이 있다. 폭탄의 원료로 사용되는 우라늄 235는 천연우라늄 광석 속에 약 0.7%가 함유되어 있으며, 나머지 99.3%는 비분열성인 우라늄 238로 되어 있다. 우라늄 238에서 우라늄 235를 추출해 내고, 순도 90% 이상으로 농축한 것이 원자폭탄의 에너지원(源)이 된다. 플루토늄 239는 원자로 속의 반응을 끝낸 폐기물 중에서 화학적인 처리에 의해 추출된다. 순도 높게 농축된 우라늄 235·플루토늄 239 등 핵분열물질의 원자핵에 중성자를 충돌시키면 원자핵에 분열반응이 일어나고, 핵 분열을 일으킨 원자핵으로부터는 다시 2개 이상의 중성자가 튀어나와서 다른 원자핵에 충돌하여 새로운 핵 분열을 일으킨다. 이러한 핵분열반응은 연속해서 확대되어 나가며, 연쇄반응을 일으켜서 방대한 에너지를 방출하게 되는 것이다. 이와 같이 연쇄반응을 일으키는 상태를 임계상태(臨界狀態)라 하고, 이러한 상태가 될 핵분열물질의 양을 임 계량이라고 한다. 임계량은 분열물질의 종류와 순도 기타의 조건에 따라서 달라지게 되나, 우라늄 235와 플 루토늄 239에서는 5~20kg 정도이다. 원자폭탄은 우라늄 235·플루토늄 239를 용기에 넣고, 그것을 임계상태 가 되도록 한 장치, 기폭장치를 갖춘 것이라고 할 수 있다. 기폭장치에는 포신형(砲身型:gun type)과 내폭형(內爆型:implosion type)이 있다. 포신형은 원통 속에 임계 량의 분열물질을 2개로 나누어 넣고, 화약의 힘으로 한쪽 분열물질을 다른 쪽의 것에 합치게 하여 임계상태 가 되도록 하는 것이고, 내폭형은 밀도가 성긴 해면체(海綿體)의 분열물질을 중심에 두고, 주위에 폭약을 배 치해 두었다가 폭약을 한꺼번에 폭발시켜 빠르게 압력을 가함으로써 임계상태가 되도록 만든 것이다.
화학
Q. 헬륨가스를 먹으면 왜 목소리가 달라지나요?
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.헬륨은 수소 다음으로 가벼운 기체입니다. 헬륨은 여러가지에 사용되는데 풍선이나 애드벌룬 속에 넣기도 합니다. 헬륨가스를 들이키면 목소리가 이상하게 변합니다. 목소리 톤이 높아지고 빨리 말하는 것처럼 느껴집니다. 보통 공기에서는 평소처럼 말하더라고 헬륨을 마시고 말하면 목소리가 변하는 이유는 헬륨의 특성 때문입니다. 목소리를 내는 소리의 진동수는 공기의 밀도에 따라 달라집니다. 밀도가 높으면 천천히, 낮으면 빠르게 움직입니다. 그런데 헬륨은 공기보다 밀도가 작기 때문에 헬륨 안에서 소리의 속도는 일반 음속의 3배에 달합니다. 속도가 빨라지면 진동수가 커져 소리의 음도 높아지게 됩니다. 이와 같은 이유로 헬륨을 마시면 일시적으로 목소리가 빠르고 톤이 높아지는 것입니다. 헬륨은 비활성기체로 안전한 기체입니다. 몇번 마시는 것 정도로 인체에 나쁜 영향을 미치지는 않습니다. 하지만 지나치게 마시는 것은 좋지 않습니다.
화학
Q. 빛보다 빠른 물질이 있나요? 있다면 어떻게 시간여행을 하나요?
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.유럽입자물리연구소(CERN·세른)가 3년간의 실험 결과 ‘중성미자’(뉴트리노)가 빛보다 더 빠른 것으로 나타났다고 발표했기 때문이다. 현대물리학이 뿌리부터 흔들릴 수 있는 발견에 전세계 과학계가 술렁이고 있다.미국 페르미가속기연구소의 로버트 플렁킷은 “사실이라면 엄청난 일대 혁명이 될 것이기 때문에 이런 주장은 매우 신중하게 다뤄져야 하며 되도록 많은 방법으로 검증되어야 한다”고 강조했다. 빛보다 빠른 물질이 있다면 이론적으로 시간여행이 가능해진다.하지만 아쉽게도, 현대 이론으로 시간 여행이 가능한 기계를 만들 순 없습니다.