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우주의 탄생 비화

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영화 <인터스텔라>는 우주를 주제로 한 영화이며 더이상 살 수 없어진 지구를 대신해 인류가 살 수 있는 새로운 행성을 찾기 위해 비밀리에 우주를 탐사하는 내용이다.
블랙홀이나 여러 항성 등 다양한 우주환경을 볼수있어서 인상깊었고 5차원이라는 주제를 다룬 것도 기억에 남는다.

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인터스텔라는 지구에 환경오욤이 심해져 생물이 살아갈 수 없는 환경이 되어 인간이 살아갈 행성을 찾는 내용이다.
중력이 차원을 넘어서 전달될 수 있는 것이 인상깊었다.

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이 영화를 보고서 가족의 대한 사랑이 정말 감동겨웠고 우주에 대한 여러 지식들 블랙홀,웜홀 같은 걸 배워서 유익하고 재밌는 영화인 것 같다. 여기서 행성마다 흐르는 시간이 다르다는 걸 처음 알게되었는데 그게 이 영화에서 가장 흥미있는 장면이었던 것 같다. 나도 다른 행성에 가보고 싶다는 생각이 들었다

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영화를 보면서 우주가 끝이없고 어디까지나 계속 이어졌다는것을 알았습니다

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중력과 시간이 생각보다 큰 관련이 있다는 것을 알아서 흥미로웠다

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저는 웜홀이 실제로 존재하는지 알고싶어서 인터넷에서 찾아 보았는데 정보가 확실하지 않아 궁금증을 증폭 시켰다 만약 내가 우주 과학자가 된다면 웜홀을 찾아보고 싶다고 생각했습니다

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스윙바이

제가 인터스텔라를 보고나서 조사한 영화속 과학적 요소는 스윙바이입니다. 스윙바이는 인터스텔라 초반에 화성의 중력을 이용하여 토성까지 간다는 언급이 있었고 후반부에 블랙홀 가르강튀아의 중력을 이용해 스윙바이하여 옆 행성까지 간다는 언급이 있었습니다. 이 기술은 우주탐사선의 항법 중 하나로 행성이나 다른 천체의 중력을 이용하여 탐사선의 궤도를 조정하고 속도를 내는 기술입니다. 스윙바이로 추진력을 얻으려면 먼저  행성의 뒷부분에 접근해 행성이 움직이는 방향으로 빠져나가게 되면 행성의 공전속도를 훔쳐서 가속하게 됩니다.
스윙바이의 원리는 운동량 보존의 법칙입니다. 이것은 말 그대로 외부의 힘이 작용하지 않을 때, 운동량은 보존된다는 것 입니다. 만약 우리를 향해 다가오는 벽을 향해 탁구공을 던지게 된다면 탁구공이 충돌한 뒤에 가지는 속도는 탁구공의 초기속도에 벽의 속도의 두배를 더해준 것과 같습니다. 스윙바이도 이와 같은 원리로 작용합니다.

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2014년 개봉한 인터스텔라는 환경파괴로 피폐해진 지구를 떠나 새롭게 정착할 행성을 찾기 위해 떠나는 과학자들의 이야기를 그리는 SF 영화이다. 여기에는 우주 배경 영화답게 물리학적 요소가 가득한데, 이중 몇 가지에 대해서 내 생각을 이야기해 보려고 한다.
영화에 등장하는 다양한 행성 중 물로만 가득 찬 행성이 나오는데, 이곳에서는  높은 파도가 주기적으로 발생한다. 이는 근처 행성의 중력에 의해 발생하는 현상으로 볼 수 있다. 지구에서 또한 이러한 조석 현상이 발생한다.
또한 영화에서 지구에 남겨진 주인공의 딸과 주인공이 나이를 먹는 속도가 다르게 나타난다. 이것은 중력차이에 의한 현상으로 탐사팀 일행이 위치한 곳의 중력이 지구 중력보다 매우 작아서 시간이 천천히 흘러가기 때문이라고 한다.
그리고 주인공이 블랙홀로 들어가 5차원 세계에서 딸과 소통하는 장면은 아직까지 정확한 해석이 없다. 내가 보기에 블랙홀 안의 공간은 여러 시간대의 공간이 무한히 나열되어 있는 곳인 것 같다. 주인공은 그 중 과거 딸의 방 시공간으로 가서 딸에게 신호를 보내준 것이 아닐까?

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이 영화른 보고 우주가 얼마나 크고 넓은지 알게됨

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영화 인터스텔라를 보면서 흥미롭게 본 과학요소는 골디락스 존 입니다. 결말부분에 브랜드가 에드먼즈 행성에서 헬멧을 벗고 숨쉬는 장면에서 나오는 지구 상의 생명체들이 살아가기 적합한 환경을 골디락스 존 이라고 부릅니다. 항성(태양)은 수명을 다할수록 방출하는 에너지가 커지기 때문에 태양계의 골디락스 존은 점점 바깥으로 이동하고 있는데, 이 시기에는 지구의 모든 수분이 증발하고 행성 자체가 태양에 흡수되ㅂ니다. 적색거성 단계 절정일 때는 태양계의 골디락스 존이 명왕성 위치까지 이동합니다,

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인터스텔라에서 블랙홀에 대해 인상깊어서 블랙홀에 대해 더 알아보았다.블랙홀은 오로지 휜 공간과 휜 시간만으로 이루어져 있다. 즉 블랙홀의 내부에는 어떤 것도 들어 있지 않다. 블랙홀은 '사건 지평'이라는 표면을 가지는데, 그 무엇도 이 표면을 통과해 밖으로 나오지 못한다. 빛도 나오지 못하기에 블랙홀은 검다.블랙홀의 둘레는 질량에 비례한다. 즉 더 무거운 블랙홀일수록 덩치가 더 크다. 아무 것도 없는데 질량이 크다 -> 블랙홀 그 자체가 가진 휨 에너지가 크다.트램펄린에 무거운 공을 두면 죽 늘어지듯이 블랙홀은 공간의 굴곡이 있다. 그 끝을 '특이점'이라고 하는데, '무한히 휘는' 미세한 구역이다. 여기에서 물질은 잡아늘여지고 찌그러져 소멸한다. 그런데 트램펄린이 '공'에 의해 늘어나는 것처럼 블랙홀의 원리를 이해하면 안 된다. 블랙홀 공간의 굴곡은 특이점에 의해 생기는 것이 아니다! 블랙홀이 휘는 이유는 그 자체가 가진 엄청난 휨 에너지 때문. 활을 구부리는 동안에는 많은 에너지가 활에 저장되는 것처럼, 블랙홀의 휨 에너지도 휜 공간에 저장된다. 블랙홀에 대해 더 알아보니 더 흥미로운것같다.

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인터스텔라는 아인슈타인의 상대성이론을 바탕으로 한 내용이다. 중력이상을 발견한 주인공은 나사에서 토성에 웜홀이 있다는 것을 보게된다. 중력이란 질량이 있는 물체가 시공간을 왜곡시켜 만드는 것이다. 질량이 심각하게 커지면 시공간 사이에 공간이 생기고 이 구멍을 웜홀이라고 한다. 주인공은 다른 사람과 다르게 시간이 느리게 흘러간다. 왜냐하면 중력이 강할수록 시간은 느려지고, 블랙홀에 갔었던 주인공은 블랙홀의 어마어마한 중력에 의해서 시간에 느리게 흘러간 것이었다. 따라서 지구에있던 사람과 우주에 있던 사람의 시간은 상대적이었다.
이 영화를 보고 상대성이론의 현상을 흥미있게 볼 수 있었던 점에서 인상깊었다.

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지구의 환경이 파괴되고 있어서 영화 주인공이 답을 찾기위해 우주로 나아가서 여러 행성을 보았던것이 신기했고 행성에 잠깐 있는 동안에는 지구가 몇년이 지나가는것도 신기했다. 마지막에 블랙홀에 들어갈때 영화로 블랙홀을 이렇게 표현하는것이 정말 색 달랐다. 이로 인해 과거는 바꿀수없지만 미래는 만들어 나갈수 있다는것을 느낄수있었고 시간은 상대적으로 흐르듯 나의 인생도 상대적으로 흐르니  남들과 비교하지 말아야겠다는 생각이 들었다.

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제가 조사한 과학 요소는 초전도체 이며, 초전도체는 초전도 현상이 일어나는, 다시 말해 특정 조건에서 전류에 대한 저항이 0이며 반자성 (diamagnetism)을 띠는 물질입니다. 초전도현상은 특정 온도나 압력에서 갑자기 전기저항이 0이 되는 현상을 말합니다. 이 현상은 굉장히 낮은 온도에서 일어나거나 높은온도, 또는 특정 압력에서 나타나기도 합니다. 또한, 단순히 전기저항이 0인것 뿐만이 아니라 완전 반자성(마이스너 효과) 가 일어나야 초전도체라 할 수 있는데, 이 현상은 초전도체 내부로 자기장이 통과하지 못하는 현상이다.

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우리는 자연계의 힘들 중 중력을 가장 크게 느끼고 있다고 할 수 있다. 그리고 중력의 크기는 물체의 질량에 비례하며 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례한다.중력은 대부분의 자연현상들을 설명하며 매우 큰 힘을 끼친다. 우리가 느끼는 중력 중 가장 큰 중력은 지구가 우리는 끌어당기는 중력인데, 지구중력은 지구가 완전한 구의 형태가 아니기 때문에 위도와 경도에 따라 모두 다른 크기의 중력이 나타난다. 그렇기 때문에 적도에서는 다른 곳들보다 적은 중력을 느낄 수 있다.

또한 중력은 공간을 휘게 하기 때문에 중력이 강한 곳은 시간이 느리게 흘러, 시간은 절대적일 수 없다.

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오로라는 태양에서 방출되는 플라즈마 입자(전자또는 양성자가 지구대기권 상층부의 자기장과 마찰하여 빛을 내는 광전현상이들 입자의 유래는 주로 태양에서 방출된 것이 대부분인데, 태양풍을 따라 지구 근처에 왔다가 지구 자기장에 이끌려 대기로 진입하는 것이다. 자극에 가까운 북반구와 남반구의 고위도 지방, 즉 극지방에 가까울수록 관측이 쉽기 때문에 극광이라고도 한다. 즉, 북극에서는 북극광, 남극에서는 남극광으로 불린다. 또 지구 이외에 목성, 토성, 화성 등에도 오로라 현상이 있는 것으로 알려졌다.

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제가 조사한 과학 개념은 동화작용입니다.
동화작용은 물질 대사 반응 중의 하나로, 세포내 단순한 물질이나 작은 분자들이 에너지를 사용하면서 보잡한 분자로 합성되는 과정입니다.

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과냉각

[ supercooling , 過冷却 ]

요약 용융체(溶融體) 또는 액체가 평형상태에서의 상(相) 변화 온도 이하까지 냉각되어도 변화를 일으키지 않는 현상.
물질에는 각각 그때의 온도에 따른 안정상태가 있어서, 온도를 서서히 변화시켜 가면 이에 따라 그 물질의 구성원자가 각 온도에서 안정상태를 유지하면서 온도의 변화를 따라갈 수가 있다. 그러나 온도가 갑자기 변하면 구성원자가 각 온도에 따른 안정상태로 변화할 만한 여유가 없기 때문에, 출발점 온도에서의 안정상태를 그대로 지니거나, 또는 일부분이 종점 온도에서의 상태로 변화하다가 마는 현상이 일어난다.
쉬운말로 요약하면,액체를 급격히 냉각하면 물이 0도 이하로 내려가도 얼지 않는 현상이다. 하지만 이 상태는 매우 불안정해서 아주 약간의 충격으로도 바로 언다.

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알칼리 토금속에 관하여

주기율표의 2족 원소를 말합니다. 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra)이 해당됩니다.
알칼리 금속과 희토류 원소의 중간 성질을 띠고 있기에 알칼리 토금속이라는 이름이 붙여졌다.

알칼리 토금속은 대체로 은색을 띠며, 무르고 밀도가 낮습니다. 할로젠 원소와 결합하여 염을 생성합니다. 알칼리 금속처럼 물과 격렬한 반응을 하지는 않지만, 결합하여 강한 염기성 수산화물을 만듭니다. 알칼리 금속인 나트륨이나 칼륨이 상온에서 물과 반응하는 것과 달리, 마그네슘은 수증기와, 칼슘은 뜨거운 물과 반응합니다.

전자를 받아들여 음이온이 되는 경우, 오비탈이 꽉 차 있어 새로운 오비탈을 사용해야하기때문에, 전자친화도가 - 값을 가집니다. 그러므로 알칼리 토금속 원소들은 음이온이 거의 되지 않고, 원자가전자 2개를 잃어버려 2가의 양이온이 잘 됩니다.

알칼리 토금속 화학성질

알칼리 토금속은 가장 바깥 전자껍질에 2개의 전자가 채워져 있어 반응성이 매우 크며, 2가 양이온을 형성하려는 경향이 있습니다. 베릴륨을 제외하면 대부분 할로젠 분자와 반응하여 이온 결합 물질을 생성하며, 공기 중의 산소 분자와 반응하여 산화물을 생성합니다. 예외적으로 바륨은 과산화 바륨(BaO2)을 생성하기도 합니다. 고온에서는 질소나 인과 반응하여 화합물을 생성하기도 하며, 베릴륨과 마그네슘을 제외하면 실온에서 물과 반응하여 수산화물과 수소 기체를 발생시킵니다. 고온, 고압 조건에서는 베릴륨만 빼고 모두 수소화물을 생성할 수 있습니다.

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제가 조사한 과학 개념은 이온결합입니다.
이온결합은 양이온과 음이온이 정전기적 인력으로 결합하여 생기는 화학결합입니다. 대응되는 화학결합으로는 공유결합을 들 수 있으며, 대표적인 예로 소금과 같이 양성이 강한 금속과 음성이 강한 비금속의 결합물이 있습니다. 양이온 주위를 여러 개의 음이온이 정전기적 인력으로 둘러싸고 있는 결정구조를 이루는 경우가 많습니다.

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제가 조사한 과학 개념은 세포 호흡입니다. 세포 호흡이란 세포 내에서 영양소를 분해하여 에너지를 얻는 과정으로, 세포의 생명 활동에 필요한 에너지를 얻는 반응입니다. 세포 호흡은 주로 미토콘드리아에서 일어나며, 포도당이 산소와 반응하여 물과 이산화탄소로 분해되는데, 이 과정에서 에너지가 방출됩니다. 이 에너지는 체온 유지(에너지가 가장 많이 쓰임), 생장, 근육 운동, 소리 내기, 두뇌 활동 등 여러 가지 생명 활동에 쓰입니다.

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네 저는 10903 김병찬이구요

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네 저는 10903 김병찬이구요
제가 이걸 조사했습니다
서로 다른 농도를 가진 두 용액 사이를 용매는 통과시키나 용질을 통과시키지 않는 반투과성막으로 막아놓았을 때, 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 용매가 이동하는 현상을 삼투 현상이라고 합니다.

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코로나19 바이러스에 대해서 기본적인 상식을 알기 위해 조사하였다. 바이러스는 DNA나 RNA를 유전체로 가지고 있으며, 단백질로 둘러 싸여 있는 구조를 가지고 있다. 바이러스는 혼자서 증식이 불가능하여 숙주 세포내에서 복제를 하며, 세포 간에 감염을 통해서 증식한다. 백신에 대해서 알아보겠다. 예방접종을 이해하려면 우선 우리 몸의 면역계 원리부터 이해해야 한다. 우리 몸의 면역계는 병원균을 무력화하고, 제거하는데 사용하는 무기인 항체를 가지고 있다. 이 항체는 갑자기 생기는 것이 아닌 한 번이라도 우리 몸을 침입한 병원균과 싸우는 과정에서 해당 항체를 만드는 법을 터득하게 된다. 예방접종을 이러한 우리 몸의 면역계를 응용하여 여러 처리를 통해 불활성되었거나 병원성이 약화한 병원균을 우리 몸에 주입하여 우리 몸의 면역계가 항체를 생성하는 방법을 터득하게 하여 질병에 대한 면역력을 얻게 하는 것이다.

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○ 전통 한옥에 숨은 과학 원리

한옥 하면 흔히 떠오르는 것은 기와집이다. 여름에 햇빛이 수직으로 내려와 마루에 햇빛이 노출되어 매우 뜨겁겠습이다. 하지만 마루를 막게 되면 겨울처럼 햇빛이 약한 경우에는 건물 내부가 추워지게 됩니다. 그래서 생각한 것이 처마인데요. 마루를 설치하되, 처마를 넓게 빼서 사계절이 뚜렷한 우리나라 기후에 맞게 건축물을 설계한것입니다. 또, 한옥은 창문을 일직선으로 배열해 바람길을 만든 것이 특징입니다. 건물 사이 바람길의 간격을 남쪽은 넓게, 북쪽은 좁게 만들었습니다. 이것은 좁은 길에서 바람의 속도가 빨라지는 ‘베르누이의 원리’를 활용한 건데요, 여름에 불어온 바람은 북쪽으로 밀려들어가 속도가 빨라지면서 시원해지고 겨울에 부는 바람은 남쪽으로 천천히 불어 순하게 불도록 설계한 것입니다

○ 세계 건축물 속 과학 원리
현대식 건물은 유리를 많이 사용합니다. 열을 가두는 데에는 좋지만 반면 냉각은 어려운데요. 흰개미들의 과학기술을 빌려오면 해결이 된다고 합니다. 흰개미는 개미탑의 구멍을 열고 닫으며 공기의 흐름을 조절해 집 내부 온도를 일정하게 유지하는데요. 한 아프리카의 쇼핑센터에서 이를 이용해 에어컨이 없는 쇼핑센터를 만들었습니다. 건물의 가장 아래층을 완전히 비우고 꼭대기에는 더운 공기를 빼는 수직 굴뚝을 설치했어요. 더워진 공기는 굴뚝으로 빠져나가고, 아래쪽에는 공기 순환을 위한 선풍기가 신선한 공기를 유입시켰습니다. 에어컨 없이도 섭씨 24도를 유지합니다.

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<인터스텔라>에서는 상대성

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<인터스텔라>에서는 상대성이론에 대해 많은 장면에서 보여주고 있다. 상대성이론이란 관측자의 상태에 따라 시간이 상대적으로 변화한다는 것이다. 예를 들어 비행기에서의 사람과 비행기간의 속도는 0이다. 이는 비행기와 사람의 상대속도가 0이기 때문인데 만약 내가 빛에 타고 있다고 가정해보면 아까의 관점으론 나와 빛의 상대속도가 0이 되어야 하지만 물리적으로 빛보다 빠른 물체는 존재하지 않고 광속은 항상 일정한 값을 가지기 때문에 아까와 같은 결과가 나오지 않는다. 그럼 속도를 규정하는 두 요소가 속도에 따라 변해야만 한다. 즉 시간과 공간(시공간)이라는 것이다. 그러면 시공간은 관측자의 상태에 따라 변한다는 것이다. 영화 <인터스텔라>에서 쿠퍼는 블랙홀과 다른 중력이 강한 행성을 탐험해 쿠퍼의 딸보다 시간이 더 느리게 작용한다 때문에 나중에 우주탐험을 마치고 돌아와서 딸과 재화했을때엔 딸이 쿠퍼보다 훨씬 노화가 진행된 상태였고 지구의 나이론 쿠퍼가 100살이 넘는 나이가 되었다 이것은 쿠퍼의 시공간(중력이 강한 곳), 딸 머피의 시공간 (중력이 상대적으로 약한 지구)이 달라 상대적인 시간도 다르게 흐른 장면을 보여주고 있다.

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가역 반응(reversible reaction), 비가역 반응

화학반응이 정반응이 이루어졌다가 아무런 변화 없이 역반응이 일어날 수 있는 반응을 가역 반응이라 한다. 가역 반응은역반응과 정반응이 동시에 일어나기 때문에 겉보기에는 반응이 일어나지 않는 것으로 착각할 수 있지만 실제로는 정반응이 일어나는 비율과 역반응이 같다. 이러한 상태를 화학적 평형상태라 하고 대부분의 반응은 가역반응이라 할 수 있다. 하지만 역반응과 정반응의 속도가 달라 겉보기에 반응이 한쪽만 일어나는 것이 있는데 이런 반응을 비가역 반응이라 한다.

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플라즈마는 제 4의 물질 상태라고 알려져있는 전자,중성입자,이온등의 입자가 섞여있는 물질의 형태이다.
플라즈마화가 되면 전자의 탈출로 인해 전하를 띠기 때문에 전자기장으로 가두거나 특정 방향으로 가속 시킬수도 있다.
이를 실제로 특정 방향으로 가속한 방법으로 이용한 것이 우주선 등에 쓰이는 이온 엔진이고 열을 가진 플라즈마를 전자기장으로 가두는 것이 토카막 장치이다.

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이온화에너지는 원자나 분자에서 전자를 떼어내는데 드는 에너지를 말한다. 이온화에너지가 클수록 그 입자는 전자를 잃기 어려운 것으로 해석된다.
가리움 효과, 유효핵전하로 인해 오른쪽 위로 갈수록 증가하는 경향을 보인다. 2족과 13족 15족과 16족 사이에선 예외된다. 이유는 그 지점에서 해당 원자의 맨 마지막 전자가 들어간 오비탈이 바뀌기 때문이다.
2족은 s오비탈 2개의 원자가 전자를 갖지만 13족은 s오비탈 2개, p오비탈에 1개의 전자를 갖는데, 쌓음 원리 의해 안정된 s오비탈의 전자를 떼어내는 것이 p오비탈의 전자를 떼어내는 것보다 더 어렵기 때문이다.
또 15족은 각각의 p오비탈 세부구조에 1개씩의 전자를 갖지만 16족은 앞에서 서술한 세 세부구조 중 하나에 두 개의 전자를 갖게 되는데, 훈트의 규칙에의해 각각의 오비탈 세부구조는 가능한 한 적은 수의 전자를 가지려 하기 때문에 최외각 오비탈에 전자를 2개 포함한 오비탈을 갖고 있는 16족에서 전자를 떼어내는 것이 모든 최외각 오비탈에 전자가 1개씩만 들어 있는 15족에서 전자를 떼어내는 것보다 더 쉽기 때문이다.

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블랙홀의 구조에 대해 알아보았다. 블

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블랙홀의 구조에 대해 알아보았다. 블랙홀은 중력이 무한대로 커서 빛조차도 빠져나올 수 없는 천체이다. 질량이 있는 모든 물체의 시공간엔 시공간이 휘게 되고 시공간이 많이 휠 수록 물체의 질량은 크다는 것이다. 블랙홀의 질량,밀도는 무한대라 사건의 지평선(event horizon)을 기준으로 특이점(singularity)까지 끝없는 그리고 절대 빠져나올 수 없는 굴곡속으로 빨려들어가게 된다. 블랙홀은 빛조차 빠져나올 수 없기 때문에 맨눈으론 볼 수 없지만 블랙홀 주변에서 블랙홀로 빨려들어가는 빛과 그때의 블랙홀의 그림자는 볼 수 있다 상대성이론에 의해 블랙홀의 사건의 지평선을 지나게되면 시간이 멈추게 되고 우주의 모든 사물을 이루고 있는 독특한 양자적 특성을 가지고 있는 입자들은 사물이 파괴돼도 양자적 정보는 보존되지만 블랙홀 내부에서는 그 양자적 정보마저 파괴된다 그것은 스티븐호킹의 “호킹법칙”으로 설명이 된다.

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10417 송현우 - 오비탈이란 무엇인가

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10417 송현우 - 오비탈이란 무엇인가

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오비탈은 원자에서 원자핵 주변의 전자가 해당 위치에 분포할 확률을 함수로 나타낸 것으로, 전자 구름 모형이라고도 부른다. 이는 1920년대에 들어서면서 보어의 원자론이 타당성을 잃고 드 브로이, 하이젠베르크 같은 양자물리학자들이 대신하여 정의한 개념이다. 오비탈의 종류로는 S오비탈, P오비탈, D오비탈, F오비탈 등이 있으며, 원자의 전자 배치에 따라 구나 바람개비처럼 다양한 입체 형태로 나타난다.