물리학의 모든 것 9분 정리

 

유튜브 / 이클립스

 

### 시간의 본질

- **시간의 정의**: 시간이란 계절의 변화와 낮과 밤의 주기를 통해 느껴지는 개념이다.
- **철학적 고찰**: 철학자들은 수천 년 동안 시간의 본질에 대해 고민해왔으나, 물리학자들에게 시간은 변화를 측정하는 도구로 간주된다.
- **물리학적 정의**:
  - 1초는 **세슘 원자의 진동 횟수**로 정의된다.
  - 하루는 **지구가 한 바퀴 도는 시간**으로, 1년은 **지구가 태양 주위를 한 번 도는 시간**으로 정의된다.
- **뉴턴의 시간 개념**: 뉴턴은 시간은 어디서나 똑같이 흐르는 **절대적인 것**이라고 믿었다.

### 뉴턴의 고전 역학

- **고전 역학의 시작**: 먼 옛날 별이 폭발하며 우주 먼지가 튕겨 나갔고, 이 먼지는 아무것도 없는 공간에서 계속 직진하였다.
- **뉴턴의 첫 번째 법칙**: 외부에서 힘이 가해지지 않으면 물체는 현재 상태를 유지한다.
- **물체의 운동**: 한번 움직이기 시작한 물체는 멈추지 않고 계속 가게 된다.
- **인텔리전스 랩의 개념**: 영상에 등장하는 내용은 모두 도서 인텔리전스 랩에서 소개하고 있는 개념들이다.

### 만유인력의 발견

- **사과의 예**: 한 과수원에서 사과가 나무에서 떨어지는 모습을 본 유턴은 **중요한 질문**을 하였다.
- **만유인력의 정의**: 만유인력은 두 물체 사이에 끌어당김의 힘으로, 물체의 질량에 비례하고 거리가 멀어질수록 약해진다.
- **먼지 알갱이의 궤도**: 먼지 알갱이는 태양 쪽으로 끌려가며 방향이 꺾여 원시 지구를 형성하였다.
- **뉴턴의 세 번째 법칙**: 모든 작용에는 같은 크기로 반대 방향의 반작용이 존재한다.

### 열역학의 법칙

- **초기 태양계의 불안정성**: 원시 지구와 테이아라는 행성이 서로 충돌하게 되었다.
- **에너지의 변환**: 충돌하는 순간 에너지는 바위를 녹이는 열과 충격파로 변환되었다.
- **에너지 보존 법칙**: 모든 변화 속에서도 에너지의 총량은 변하지 않으며, 이는 열역학 제1 법칙이다.
- **엔트로피의 개념**: 엔트로피는 항상 증가하며, 이는 무질서의 원인이다. 깨진 컵이 저절로 다시 붙지 않는 이유가 바로 이 엔트로피 때문이다.

### 전자기학의 원리

- **맥스웰의 발견**: 전기와 자기는 같은 힘의 다른 모습이라는 것을 증명하였다.
- **전기장과 자기장**: 변하는 자기장은 전기장을 만들고, 변하는 전기장은 자기장을 만든다.
- **전류의 흐름**: 금속 안에서 자유로운 전자들이 한 방향으로 이동하면서 전류가 흐르게 된다.
- **전압과 저항**: 전압이 높아지거나 저항이 낮아지면 더 많은 전류가 흐른다.

### 핵 물리학의 기초

- **원자의 구조**: 원자는 양전하를 가진 양성자와 전하가 없는 중성자로 이루어져 있다.
- **강한 힘의 작용**: 같은 전하끼리는 밀어내지만, 양성자들이 핵 안에서 뭉쳐 있는 이유는 아주 가까운 거리에서 작용하는 **강한 힘** 때문이다.
- **방사성 붕괴**: 불안정한 원자는 스스로 안정을 찾아 방사성 붕괴를 하며, 알파, 베타, 감마 붕괴의 형태로 에너지를 방출한다.
- **핵분열과 핵융합**: 핵분열은 우라늄이 중성자를 흡수해 쪼개지며 에너지를 방출하는 과정이며, 핵융합의 예로 태양이 있다.

### 상대성 이론의 이해

- **뉴턴 물리학의 한계**: 뉴턴의 물리학은 일상에서는 잘 맞지만, 빛의 속도에 가까운 속도나 강한 중력에서는 맞지 않는다.
- **특수 상대성 이론**: 두 가지 전제로 물리 법칙은 누가 보든 같고, 빛의 속도는 항상 같다는 것이다.
- **일반 상대성 이론**: 중력을 공간과 시간의 휘어짐으로 설명하며, 무거운 물체는 주변 공간을 구부린다.
- **아인슈타인의 예측**: 아인슈타인의 이론은 중력파, 수성의 근일점 이동, 빛의 휘어짐, 블랙홀 등을 정확히 예측하였다.

### 양자 역학의 이상함

- **양자 개념의 도입**: 플랑크는 에너지가 연속적이지 않고 작은 단위인 양자로 나온다고 제안하였다.
- **입자의 이중성**: 전자 같은 입자는 파동처럼 행동할 수 있으며, 슈레딩거는 이를 수학적으로 표현하였다.
- **불확정성 원리**: 하이젠베르크는 입자의 위치와 속도를 동시에 정확히 알 수 없다는 원리를 발견하였다.
- **관찰의 영향**: 관찰 자체가 결과를 바꾼다는 개념이 있으며, 슬릿 실험에서 이 현상이 나타난다.

 

### 통합 이론의 꿈

- **과학의 목표**: 모든 힘을 하나의 이론으로 설명하는 것은 과학의 오랜 꿈이다.
- **기본 힘의 통합**: 현재 네 가지 기본 힘 중 전자기력과 약한 힘은 하나로 통합되었으나, 중력은 아직 동떨어져 있다.
- **끈 이론**: 모든 입자가 아주 작은 진동하는 끈으로 이루어져 있다고 보는 이론이다.
- **실험적 검증의 어려움**: 끈 이론을 실험으로 확인할 방법이 아직 전혀 없다.

### 인텔리전스 랩 소개

 

- **다양한 영역의 설명**: 인텔리전스 랩에서는 물리학뿐만 아니라 화학, 생물학, 기술, 종교와 신앙 등 다양한 영역에서 세상이 어떻게 시작되었는지를 쉽고 재미있게 설명한다.
- **핵심 개념**: 인텔리전스 랩은 총 13가지 핵심 개념이 담겨 있으며, 평소 많이 들어봤지만 헷갈리던 개념부터 깊이 생각해 보지 못했던 질문에 대한 통찰을 제공한다.
- **저자 소개**: 필로소피 랩의 저자 조니 톰슨의 신작으로, 바쁜 일상 속에서 세상의 모든 개념을 알 수 있는 책이다.
- **추천 도서**: 인텔리전스 랩은 독자들에게 추천되는 도서이다.