Q. 양자역학의 개념이 정확히 무엇일까요?
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.양자역학은 물리학에서의 한 분야로서, 미시세계에서 일어나는 현상을 설명하는 이론입니다. 양자역학은 원자나 입자의 이동과 상호작용, 그리고 빛과 같은 전자기파의 성질 등을 이론적으로 설명합니다.양자역학에서는 전통적인 물리학에서는 발생하지 않는 일부 현상이 발생합니다. 이론상으로는 이러한 현상을 예측할 수 있지만, 직관적으로 이해하기는 어렵습니다. 예를 들어, 입자가 동시에 두 궤도에 있을 수 있다는 것과, 입자의 위치와 운동량이 불확정하게 측정된다는 것은 전통적인 물리학에서는 예측할 수 없는 현상입니다.양자역학은 이러한 미시세계에서 일어나는 현상을 수학적으로 설명하며, 이를 통해 원자, 분자, 고체, 입자 등의 동작을 이해하고 예측하는 데에 이용됩니다. 양자역학의 발전으로 레이저, 전자기기, 원자력 등의 혁신적인 기술과 발전이 이루어졌습니다.
Q. 우주에서 시간이 아주 천천히 가는 이유는 무엇인가요?
우주에서 시간이 아주 천천히 가는 현상은 상대성 이론에 따른 것입니다. 상대성 이론은 시간과 공간이 서로 연결된 4차원적인 공간-시간 개념을 가지고 있으며, 빛의 속도는 일정하다는 가정을 바탕으로 이론이 발전되었습니다.상대성 이론에 따르면 빠르게 움직이는 물체는 시간이 상대적으로 느리게 흐르는 것으로 관찰됩니다. 이를 시간 감소(Time Dilation)라고 합니다. 따라서, 우주에서 시간이 천천히 가는 것은, 지구에 비해 빠르게 움직이는 천체들(예: 궤도를 돌면서 우주를 여행하는 우주선)이 있기 때문입니다. 이러한 우주선에 탑승한 우주인들은 지구에서 경험하는 것보다 느린 시간의 경과를 경험하게 됩니다.이러한 상대성 이론의 예로는 GPS를 들 수 있습니다. GPS 시스템에서는 GPS 위성에서 전송되는 신호의 속도와 지구에서 수신되는 신호의 속도를 비교하여 위치를 파악합니다. 하지만 상대성 이론에 따르면 GPS 위성에서 전송되는 신호는 지구에서 경험하는 것보다 약간 더 빠른 시간 경과를 경험하게 됩니다. 이러한 시간의 차이는 위치 파악에 있어서 매우 중요한 역할을 합니다.