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핵분열과 핵융합, 에너지의 원천과 차이점 핵분열은 무거운 원자핵이 쪼개지면서 에너지를 방출하고, 핵융합은 가벼운 원자핵이 결합하면서 에너지를 방출하는 과정입니다. 둘 다 아인슈타인의 E=mc²에 따라 질량이 에너지로 변환되는 현상이지만 작동 방식, 필요 조건, 생성물, 안전성이 근본적으로 다르며 인류의 에너지 미래에 상반된 의미를 갖습니다. 핵분열과 핵융합, 질량 결손이 만드는 엄청난 에너지원자핵은 양성자와 중성자로 이루어져 있습니다. 양성자는 모두 양전하를 띠므로 서로 밀어내는 전기력이 작용합니다. 하지만 원자핵이 안정적으로 존재하는 이유는 강한 핵력이라는 인력이 전기적 척력을 압도하기 때문입니다. 강한 핵력은 거리가 매우 짧지만 전자기력보다 100배 이상 강합니다. 놀라운 사실은 원자핵의 질량이 구성 입자들을 따로 떼어놓았을 때의 질량 합.. 2025. 12. 27.
카오스 이론과 나비효과, 예측 불가능한 세계 카오스 이론은 결정론적 시스템에서도 초기 조건의 미세한 차이가 시간이 지나면서 엄청나게 증폭되어 장기적 예측이 불가능해지는 현상을 다룹니다. 브라질에서 나비가 날갯짓을 하면 텍사스에서 토네이도가 일어날 수 있다는 나비효과는 단순한 은유가 아니라 비선형 동역학계의 실제 특성이며, 기상 예보부터 주식 시장까지 복잡한 시스템을 이해하는 열쇠입니다. 결정론과 예측 가능성의 경계가 무너진 순간뉴턴 역학 이후 자연은 정교한 시계처럼 작동한다고 여겨졌습니다. 현재 상태를 정확히 알면 미래를 완벽하게 예측할 수 있다는 라플라스의 결정론이 지배했습니다. 실제로 행성의 궤도, 진자의 운동, 투사체의 경로 등은 뉴턴 방정식으로 정확히 예측됩니다. 하지만 19세기 말 앙리 푸앵카레는 세 개 이상의 천체가 상호작용하는 삼체문.. 2025. 12. 26.
도플러 효과, 우주 팽창의 증거를 밝혀낸 놀라운 발견 도플러 효과는 파동의 발생원과 관측자 사이의 상대 운동으로 인해 관측되는 파동의 진동수가 달라지는 현상입니다. 구급차 사이렌 소리가 다가올 때와 멀어질 때 다르게 들리는 것처럼 일상적인 현상이지만, 이 원리를 빛에 적용하여 별과 은하의 운동을 측정함으로써 우주가 팽창한다는 놀라운 사실을 발견할 수 있었습니다. 오늘은 도플러 효과, 우주 팽창의 증거를 밝혀낸 놀라운 발견에 대해서 살펴보겠습니다. 움직이는 파원이 만드는 진동수의 변화1842년 오스트리아 물리학자 크리스티안 도플러는 파동의 발생원이 움직일 때 관측되는 진동수가 변한다는 이론을 제시했습니다. 정지한 파원에서 나온 파동은 모든 방향으로 균일하게 퍼져나갑니다. 하지만 파원이 움직이면 진행 방향으로는 파장이 압축되고 반대 방향으로는 파장이 늘어납니.. 2025. 12. 25.
플라즈마 상태, 우주의 99퍼센트를 차지하는 물질의 네 번째 상태 플라즈마는 고체, 액체, 기체에 이은 물질의 네 번째 상태로 원자에서 전자가 분리되어 이온과 자유 전자가 뒤섞인 전기적으로 전도성을 띠는 뜨거운 기체입니다. 태양과 별들, 번개, 오로라, 형광등까지 우주의 대부분과 우리 주변의 많은 현상이 플라즈마 상태이며, 핵융합 에너지의 핵심이자 반도체 제조와 우주 추진의 필수 기술입니다. 플라즈마 상태물질에 열에너지를 가하면 상태가 변합니다. 얼음은 녹아 물이 되고 물은 끓어 수증기가 됩니다. 고체에서 액체로, 액체에서 기체로 상전이가 일어나는 것입니다. 하지만 여기서 멈추지 않습니다. 기체를 계속 가열하면 원자의 열운동이 극도로 격렬해져 원자핵과 전자의 결합이 끊어집니다. 이것을 이온화라고 합니다. 충분히 많은 원자가 이온화되면 물질은 플라즈마 상태로 전환됩니다.. 2025. 12. 24.
초전도체의 신비로운 특성, 미래 기술을 어떻게 바꿀 것인가 초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지고 자기장을 밀어내는 놀라운 물질입니다. 1911년 발견된 이후 100년이 넘도록 연구되어 왔지만 여전히 완전히 이해되지 않은 양자 현상이며, 상온 초전도체의 개발은 에너지 전송, 자기부상열차, 양자컴퓨터 등 인류 문명을 근본적으로 변화시킬 잠재력을 가지고 있습니다. 초전도체의 신비로운 특성1911년 네덜란드 물리학자 헤이커 카메를링 오너스는 수은을 절대온도 4.2도까지 냉각시키는 실험을 하던 중 놀라운 현상을 발견했습니다. 온도가 임계온도 이하로 내려가자 전기 저항이 갑자기 0이 되었습니다. 완전한 0입니다. 측정 한계 이하가 아니라 정말로 0이었습니다. 이것은 고전물리학으로는 설명할 수 없는 현상이었습니다. 일반 금속도 온도가 낮아지면 저항이 .. 2025. 12. 23.
전자기파의 스펙트럼, 우리 세계를 비추는 모든 빛의 정체 전자기파는 전기장과 자기장이 서로를 유도하며 공간을 전파하는 파동으로 라디오파부터 감마선까지 다양한 형태로 존재합니다. 우리 눈에 보이는 가시광선은 전자기파 스펙트럼의 극히 일부일 뿐이며, 보이지 않는 전자기파들이 통신, 의료, 천문학 등 현대 문명의 거의 모든 분야에서 활용되고 있습니다. 오늘은 전자기파의 스펙트럼, 우리 세계를 비추는 모든 빛의 정체에 대해서 살펴보겠습니다. 맥스웰 방정식이 예언한 보이지 않는 파동19세기 중반까지 전기와 자기는 별개의 현상으로 여겨졌습니다. 하지만 패러데이와 앙페르의 실험들은 전기와 자기가 서로 연결되어 있음을 보여주었습니다. 전류가 흐르면 자기장이 생기고, 자기장이 변하면 전류가 유도됩니다. 1865년 제임스 클러크 맥스웰은 이 모든 현상을 통일하는 4개의 방정식.. 2025. 12. 22.

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