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열역학 법칙, 에너지와 엔트로피의 세계 열역학은 에너지 전환과 열의 흐름을 다루는 물리학 분야로 네 가지 기본 법칙으로 요약됩니다. 제0법칙은 열평형과 온도를 정의하고, 제1법칙은 에너지 보존을 나타내며, 제2법칙은 엔트로피 증가로 시간의 방향을 정하고, 제3법칙은 절대영도의 도달 불가능성을 말하며, 이 법칙들은 엔진, 냉장고, 우주의 운명까지 지배하는 자연의 근본 규칙입니다. 증기기관에서 시작된 과학 혁명열역학은 산업혁명과 함께 탄생했습니다. 18세기 말 증기기관이 발명되며 열을 일로 변환하는 효율이 중요해졌습니다. 제임스 와트는 증기기관을 개량했지만 이론적 한계를 알지 못했습니다. 1824년 사디 카르노는 열기관의 이론적 최대 효율을 계산했습니다. 카르노 사이클은 고온 열원에서 열을 받아 일을 하고 저온 열원으로 열을 버리는 이상적 과정.. 2026. 1. 14.
양자 얽힘과 비국소성, 우주의 신비로운 연결 양자 얽힌 입자들은 아무리 멀리 떨어져 있어도 한 입자의 상태를 측정하는 순간 다른 입자의 상태가 즉시 결정되는 기묘한 상관관계를 보입니다. 아인슈타인이 "으스스한 원거리 작용"이라 부르며 불편해했던 이 현상은 벨의 부등식 실험으로 실재가 증명되었고, 양자 컴퓨팅, 양자 암호, 양자 텔레포테이션의 핵심 자원이 되었습니다. 아인슈타인이 불완전하다고 비판한 양자역학1935년 아인슈타인, 포돌스키, 로젠은 EPR 논문을 발표했습니다. 양자역학이 불완전한 이론이라는 주장이었습니다. 그들은 사고 실험을 제시했습니다. 두 입자가 얽힌 상태로 생성되어 반대 방향으로 날아갑니다. 양자역학에 따르면 측정 전까지 두 입자 모두 중첩 상태입니다. 하지만 한 입자를 측정하는 순간 다른 입자의 상태가 즉시 결정됩니다. 거리와.. 2026. 1. 12.
상대성이론, 시간과 공간의 절대성을 무너뜨린 혁명 아인슈타인의 상대성이론은 시간과 공간이 절대적이지 않고 관찰자에 따라 상대적이라는 것을 밝혔습니다. 1905년 특수상대성이론은 빠르게 움직이는 물체의 시간이 느리게 가고 길이가 수축하며 질량과 에너지가 등가임을 보였고, 1915년 일반상대성이론은 중력을 시공간의 휘어짐으로 설명하여 뉴턴 역학을 넘어서는 새로운 우주관을 제시했습니다. 광속 불변의 원리가 만든 역설적 결론19세기 말 물리학은 위기에 직면했습니다. 맥스웰의 전자기 이론은 빛의 속도가 초당 약 30만 킬로미터로 일정하다고 예측했습니다. 하지만 뉴턴 역학에서는 속도가 상대적입니다. 시속 100킬로미터로 달리는 기차에서 앞으로 공을 시속 50킬로미터로 던지면 지상 관찰자는 시속 150킬로미터로 봅니다. 그렇다면 빛도 마찬가지여야 합니다. 빛을 향.. 2026. 1. 10.
전자기 유도와 패러데이 법칙, 전기 시대를 연 발견 전자기 유도는 자기장의 변화가 전기를 발생시키는 현상으로 1831년 마이클 패러데이가 발견했습니다. 이 원리는 발전기, 변압기, 전기 모터의 핵심이며 현대 전력 시스템의 기초가 되어 인류를 전기 문명으로 이끌었고, 무선 충전, 전기 기타, 금속 탐지기 등 일상 곳곳에서 작동하는 보편 기술입니다. 자석을 움직여 전기를 만드는 놀라운 발견1820년 외르스테드는 전류가 자기장을 만든다는 것을 발견했습니다. 전선에 전류를 흐르게 하면 나침반 바늘이 움직였습니다. 이것은 전기와 자기가 연결되어 있다는 최초의 증거였습니다. 패러데이는 역으로 자기장이 전류를 만들 수 있을 거라고 생각했습니다. 10년간 실험한 끝에 1831년 성공했습니다. 코일에 자석을 빠르게 넣었다 뺐을 때 전류계 바늘이 움직였습니다. 자석이 정.. 2026. 1. 8.
베르누이 원리와 유체 역학, 비행을 가능하게 만든 방법 베르누이 원리는 유체의 속도가 빠를수록 압력이 낮아진다는 유체역학의 기본 법칙으로 에너지 보존 법칙에서 유도됩니다. 이 원리는 비행기 날개가 양력을 발생시키는 메커니즘, 야구공의 커브볼, 분무기 작동, 혈관 속 혈류 등 우리 주변의 수많은 현상을 설명하며 항공, 자동차, 의료 기기 설계의 핵심입니다. 유체 속도와 압력의 역설적 관계1738년 스위스 수학자 다니엘 베르누이는 유체 운동을 연구하며 놀라운 관계를 발견했습니다. 흐르는 유체의 속도, 압력, 위치 에너지 사이에 일정한 관계가 있다는 것입니다. 베르누이 방정식은 P + ½ρv² + ρgh = 일정입니다. P는 압력, ρ는 밀도, v는 속도, g는 중력가속도, h는 높이입니다. 이것은 에너지 보존 법칙의 유체역학 버전입니다. 압력 에너지, 운동 에.. 2026. 1. 6.
소리의 물리학, 음파가 전달하는 에너지와 정보 소리는 매질을 통해 전파되는 종파로서 공기 분자들의 압축과 팽창이 연쇄적으로 전달되는 기계적 파동입니다. 진동수에 따라 음높이가 결정되고 진폭에 따라 소리의 세기가 정해지며, 도플러 효과, 공명, 간섭 같은 파동 현상을 모두 나타내면서 음악, 통신, 의료, 탐지 등 인류 문명의 핵심적인 역할을 수행합니다. 공기를 떨리게 하는 압력파의 본질소리는 물질의 진동으로 시작됩니다. 스피커 진동판이 앞으로 움직이면 앞쪽 공기를 압축하여 고압 영역을 만듭니다. 진동판이 뒤로 움직이면 저압 영역이 생깁니다. 이 압력 변화가 인접한 공기로 전달되며 파동으로 퍼져나갑니다. 소리는 종파입니다. 매질 입자가 파동 진행 방향과 평행하게 진동합니다. 빛 같은 횡파는 수직으로 진동하는 것과 다릅니다. 공기 중 음속은 약 340미.. 2026. 1. 5.

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