시공간이 팽창한다면 에너지보존의 법칙이 먹히지 않을수 있는 이유가 무엇인가요?
물리학의 기본은 에너지보존의 법칙인데요
그런데 우주의 시공간이 현재 팽창하고 있으며 시공간이 팽창할경우 에너지 보존의법칙이 먹히지 않는 이유가 무엇일까요?
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다. 시공간이 팽창한다면 에너지 보존의 법칙이 먹히지 않는 이유는 시공간이 팽창함에 따라 에너지의 정의와 보존 법칙이 변할 수 있기 때문입니다. 이론적으로는 시공간이 팽창하면 에너지의 정의와 보존 법칙이 다르게 적용될 수 있으며, 이는 현대 물리 이론의 한 분야인 공간-시간 곡률 이론에서 다루는 주제 중 하나입니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
물리학의 기본 법칙 중 하나인
에너지 보존 법칙은 닫힌 시스템에서 에너지의
형태는 변할 수 있지만 총
에너지량은 항상 일정하다는 것을 말합니다.
우주 팽창은 에너지 보존 법칙과 모순되는
것처럼 보일 수 있습니다.
팽창하는 시공간에서 에너지 보존
법칙이 어떻게 적용되는지 자세히 살펴보겠습니다.
에너지 보존 법칙은 닫힌 시스템에서만 유효합니다.
닫힌 시스템은 외부와 에너지나 물질의
교환이 없는 시스템입니다.
열린 시스템은 외부와 에너지나 물질의 교환이
가능한 시스템입니다.
우주는 열린 시스템입니다.
우주가 팽창하면서 시공간의 모든 부피가 증가합니다.
에너지 밀도는 에너지량을 부피로 나눈 값입니다.
시공간이 팽창하면서 부피가 증가하기 때문에
에너지 밀도는 감소하게 됩니다.
우주 팽창을 가속화하는 암흑 에너지는 에너지 밀도가 일정하
다고 가정합니다. 암흑 에너지는 우주의 총
에너지량의 약 70%를 차지하는 것으로 추정됩니다.
우주 전체를 닫힌 시스템으로
간주하면 에너지 보존 법칙은
여전히 유효합니다.
암흑 에너지 밀도가
일정하고 다른 형태의 에너지 밀도가 감소하기 때문에
우주의 총 에너지량은 변하지 않습니다.
우주 팽창은 에너지 보존 법칙을 위반하지 않습니다.
팽창하는 시공간에서 에너지 밀도는 변우주 전체의
총 에너지량은 변하지 않습니다.
암흑 에너지는 에너지 보존 법칙을
이해하는 데 중요한 역할을 합니다.
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만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
물리학의 근간인 에너지 보존 법칙은 닫힌 시스템에서만 유효합니다. 하지만 우주는 닫힌 시스템이 아닙니다. 시공간 팽창은 우주의 모든 공간이 끊임없이 늘어나는 현상으로, 이는 마치 풍선 표면에 그려진 점들이 풍선이 팽창함에 따라 점점 멀어지는 것과 비슷합니다.
시공간 팽창 과정에서 새로운 공간이 끊임없이 생성되면서, 이전에는 존재하지 않았던 에너지가 우주에 등장하게 됩니다. 즉, 에너지가 보존되는 것이 아니라, 새로운 에너지가 탄생하는 것입니다. 이러한 시공간 팽창으로 인한 에너지 증가는 암흑 에너지라는 가상의 에너지 형태로 설명됩니다.
따라서 에너지 보존 법칙은 닫힌 시스템에서만 유효하며, 시공간 팽창이라는 열린 시스템에서는 에너지가 끊임없이 생성되면서 암흑 에너지 형태로 증가합니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
물리학의 기본 원리 중 하나인 에너지 보존의 법칙은 에너지가 변화하지 않는다는 것을 의미합니다. 하지만 우리가 살고 있는 우주는 현재 팽창하고 있으며 이는 시공간이 늘어나고 있다는 것을 의미합니다. 이러한 현상은 우주의 모든 물질과 에너지가 서로 멀어지고 있기 때문에 발생합니다.
우리가 알고 있는 에너지 보존의 법칙은 시공간이 일정한 상태에서만 적용되는 것이기 때문에 시공간이 팽창할 경우에는 이 법칙이 먹히지 않을 수 있습니다. 이는 시공간이 팽창하면서 우주의 물질과 에너지가 서로 멀어지기 때문에 에너지의 총량이 변화하게 되기 때문입니다.
하지만 이러한 현상은 우주의 전체적인 에너지의 변화를 의미하며 우리가 일상적으로 경험하는 에너지 변화는 여전히 에너지 보존의 법칙에 따라 일어납니다. 따라서 우주의 시공간이 팽창하더라도 에너지 보존의 법칙은 여전히 유효하며 우리가 일상적으로 경험하는 에너지 변화는 이 법칙에 따라 일어난다는 것을 기억해주시기 바랍니다.
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만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
일반 상대성 이론에 따르면, 우주의 공간이 팽창하는 과정에서는 에너지도 함께 확장될 수 있습니다. 이는 우주의 확장으로 인해 에너지가 새로운 공간에 생성되거나 소멸될 수 있다는 것을 의미합니다.
또한, 우주의 확장 속도가 빠르게 증가할 경우, 우주의 중력과 밀도 등이 변화하면서 에너지 보존의 법칙이 더 이상 엄격하게 적용되지 않을 수 있습니다. 이는 우주의 확장 속도가 중력에 의해 제한되는 것이 아니라, 오히려 확장이 가속화되는 상황에서 발생할 수 있는 현상입니다.
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