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물리학

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[현대 물리학의 확장된 지평]제1장, 양자이론과 상대성이론의 충돌 이 글을 시작하며: 하나의 우주를 넘어, 왜 우리는 다중우주를 말하는가20세기 초, 우리는 마침내 자연을 설명하는 위대한 두 이론을 손에 넣었습니다.하나는 상대성이론, 거대한 우주를 이해하게 해 준 지도였고,또 하나는 양자역학, 보이지 않는 미시 세계를 여는 열쇠였습니다.두 이론은 각자의 영역에서 놀라운 성공을 거뒀지만,서로를 이해하지 못합니다.블랙홀의 중심처럼 가장 작고도 가장 강력한 곳에서는두 이론은 동시에 필요하면서도 서로를 부정합니다.이러한 모순은 단순한 물리학 이론의 충돌이 아닙니다.그것은 우리가 사는 이 우주가 단순하지 않다는 사실,그리고 이 우주 너머에 더 많은 가능성들이 존재할 수 있다는놀라운 상상을 가능하게 합니다.이 글은 바로 그 모순과 연결,그리고 거기서부터 피어나는 다중우주의 가능성..
[상대성 이론]제8장. 우주의 끝을 상상하다 – 코스모스와 상대성 이론 📘 제8장. 우주의 끝을 상상하다 – 코스모스와 상대성 이론🌌 프롤로그 – 어둠 속에서 시작된 질문한밤중이었다.고요한 들판 위에 한 소년이 누워 있었다.머리 위로는 무수한 별들이 박혀 있었고, 그는 입을 열지 않고도 질문을 품었다.“나는 어디에 있는 걸까?”그것은 아주 오래된 질문이었다.동굴의 벽화를 그린 이도, 고대의 천문학자도, 갈릴레이와 뉴턴도, 그리고 아인슈타인도 이 질문에서 출발했다.우리는 이 시리즈의 첫 장에서 뉴턴의 중력에서 시작해,특수상대성과 일반상대성, 그리고 시공간의 휘어짐, 블랙홀까지의 여정을 함께 걸었다.이제 이 마지막 장에서는 그 질문이 우리를 어디까지 데려다주는지,그 끝에 무엇이 있는지를 상상해보려 한다.우주는 무엇이고, 우리는 누구인가?그리고 시간, 공간, 존재는 어떤 의미..
[상대성 이론]제7장. 시간도 공간도 무너지는 곳 – 블랙홀의 비밀 📘 제7장. 시간도 공간도 무너지는 곳 – 블랙홀의 비밀🌌 모든 것이 사라지는 곳, 블랙홀먼 옛날, 밤하늘을 올려다보던 사람들은별빛이 얼마나 멀고 오래됐는지 상상도 못했죠.하지만 이제 우리는 별이 죽을 때,그 안에서 세상에서 가장 무서운 존재가 태어난다는 것을 압니다.그 이름은 바로 블랙홀(Black Hole).빛조차 빠져나올 수 없는,말 그대로 검고 깊은 구멍 같은 존재예요.🌟 별은 어떻게 블랙홀이 되는 걸까?먼 우주의 어떤 별들은우리 태양보다 10배, 20배 더 무겁고 거대합니다.이런 별들이 생을 다하면 이렇게 됩니다:연료(수소)를 모두 다 써버림더 이상 안에서 바깥으로 밀어내는 힘이 없음자신의 중력에 못 이겨 안으로 콜랩스(붕괴)땅도, 공기도 없고, 그냥 모든 게 한 점으로 무한히 몰리는 상태..
[상대성 이론]제6장. 중력이 빛을 구부린다 – 중력 렌즈와 시공간의 극적인 변화 📘 제6장. 중력이 빛을 구부린다 – 중력 렌즈와 시공간의 극적인 변화🌠 별빛은 직선으로만 가지 않는다?우리는 밤하늘을 올려다볼 때, 별빛이 곧게 날아온다고 생각해요.하지만 아인슈타인은 말합니다.“중력은 빛조차 휘게 만든다.”이건 충격적인 이야기입니다.왜냐하면, 빛은 질량이 없어서 중력의 영향을 받지 않는다고 생각했기 때문이죠.그런데 아인슈타인은 이렇게 생각했어요:“중력이 물체를 끌어당기는 힘이 아니라,공간 자체를 휘게 만드는 작용이라면,그 공간을 따라 움직이는 빛도 당연히 휘어지지 않을까?”마치 자동차가 구불구불한 도로를 따라가듯,빛도 휘어진 시공간을 따라가는 것이라는 뜻이죠.🧠 상상해보자 – 휘어진 고속도로 위의 불빛자, 상상을 해봅시다.당신은 어두운 밤에 언덕 위에서 멀리 있는 고속도로를 보고..
[상대성 이론]제5장. 시간은 흐르는가 – 상대성 이론과 시간의 진실 📘 제5장. 시간은 흐르는가 – 상대성 이론과 시간의 진실⏰ 우리가 느끼는 시간아침에 일어나고, 점심을 먹고, 저녁이 오고, 밤이 지나면 또 하루가 시작됩니다.이렇게 우리는 매일 **‘시간이 흐른다’**고 느끼며 살고 있죠.시계는 "틱-톡" 하고, 달력은 하루하루 넘어가며,모든 일은 과거에서 현재를 지나 미래로 향합니다.그런데… 아인슈타인은 그런 우리에게 이렇게 말합니다.“시간이 흐른다는 것은 착각일지도 몰라요.”도대체 무슨 뜻일까요?우리가 분명히 **지나가고 있다고 느끼는 ‘시간’**이실제로는 존재하지 않는 흐름이라면,우리의 현실은 무엇일까요?🧠 아인슈타인의 사고 실험 – 기차 위의 시계이번에도 상상을 해봅시다.기차 안에 있는 당신은 아주 정밀한 시계를 들고 있습니다.그 시계는 **빛이 위아래로 튀..
[상대성 이론]제4장. 우주는 어떻게 휘어지는가 – 시공간 기하학의 비밀 📘 제4장. 우주는 어떻게 휘어지는가 – 시공간 기하학의 비밀🧩 왜 공간은 평평하지 않을까?예전에 우리는 학교에서 배웠습니다.“직선 두 개가 나란히 있으면 평생 만나지 않는다.”“삼각형의 내각의 합은 언제나 180도다.”이런 내용은 ‘평면’에서만 성립해요.하지만 아인슈타인은 우리에게 이렇게 묻습니다.“정말 그럴까?우리가 사는 우주가 완전히 평평하지 않다면,그 규칙들은 깨지지 않을까?”그는 말합니다.“우주의 공간은 휘어질 수 있다.그리고 그 휘어짐이 바로 중력이다!”이 장에서는, 우리가 눈으로는 보지 못하지만 실제로 휘어져 있는 시공간의 구조,그리고 그걸 어떻게 수학적으로 이해할 수 있는지,또 그 구조가 우주 전체에 어떤 영향을 주는지에 대해 아주 쉽게 풀어볼게요.🧠 아인슈타인의 또 다른 상상: 개미..
[상대성 이론]제3장. 중력은 힘이 아니다 – 일반 상대성 이론의 시작 📘 제3장. 중력은 힘이 아니다 – 일반상대성 이론의 시작☁️ 고전 물리학이 설명하지 못한 것우리 눈에 보이는 세계는 너무 당연하게 움직입니다.공을 위로 던지면 다시 떨어지고, 나무에서 사과가 떨어지고, 우리는 땅 위에 서 있죠.사람들은 오랫동안 이것이 ‘중력이 우리를 끌어당기기 때문’이라고 생각해왔어요.그런데 질문 하나 드릴게요.“왜 지구는 우리를 끌어당기는 걸까요?”정확히 말하면, ‘무엇이 그 힘을 만들어내는 걸까요?’뉴턴은 이렇게 말했어요.“모든 질량은 서로를 끌어당기는 힘을 가지고 있어요.”그리고 그 힘의 세기를 계산하는 멋진 공식을 만들었죠.하지만 그는 말하지 않았어요.왜 그런 힘이 생기는지,어떻게 그 힘이 빛보다 빠르게 작용하는지.그래서 시간이 흐른 뒤, 이 질문을 진지하게 생각한 한 사람이..
[상대성 이론]제2장. 아인슈타인의 첫 발걸음: 특수상대성 이론의 탄생 📘 제2장. 아인슈타인의 첫 발걸음: 특수상대성 이론의 탄생🚀 1905년, 기적의 해1905년은 과학사에서 "기적의 해(Annus Mirabilis)"로 불린다. 스위스 특허청의 젊은 직원이었던 알베르트 아인슈타인은 그 해에 무려 네 편의 논문을 발표했는데, 그 중 두 편은 현대 물리학의 기반이 되는 놀라운 이론을 담고 있었다. 이 중 하나는 광전효과에 대한 연구였고, 또 하나가 바로 **특수상대성 이론(Special Theory of Relativity)**이었다. 그는 실험 장비도, 연구실도 없이 오직 **사고 실험(thought experiment)**과 논리적 사고를 바탕으로, 기존 물리학의 틀을 바꾸는 이론을 발표했다.그가 출발점으로 삼은 것은 단 하나의 실험적 사실이었다:"빛의 속도는 언제..