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거의 모든것의 역사 -신근영쌤 첫강 후기

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작성자 흰나비 작성일13-08-18 04:28 조회4,480회 댓글5건

본문

신근영샘의 [거의 모든 것의 역사] 첫 시간.
 
지구와 다른 태양계 행성의 크기를 비교하는 영상을 보는 것부터 시작했습니다.
몇 십년 만에 들어보는 물리학 용어들이 머리를 띠잉~하게 만들었지만, 왜 그럴까~왜 그럴까~ 가슴이 뛰는 근영샘의 글쓰기 수업이었기에 처음으로 후기를 적어보기로 했습니다. (? 글쓰기 수업이었어?)
 
우주의 크기
태양계 행성들의 크기의 순서는
태양 목성토성 천왕성 해왕성 지구 금성 화성 수성 명왕성
이렇습니다.  실제 크기의 비교를 위해 모형으로 만든 것으로 비교해보니 태양과 지구의 크기차이가 진실로 어마어마 합니다.
 
 
 
20101008104719.jpg

 스크롤 압박을 줄이기 위해 사진크기를 줄였더니 지구가 잘 안보이네요...저기 새파란것 오른쪽에 작은 점들 네개중 첫번째가 지구입니다.
  지구는 태양계에 속해있고, 우리 태양계는 은하수(은하계)에 속해있습니다. 그리고 은하계가 수십개 모인 것을 은하단, 수백 수천개 모인 것을 은하군 이라고 합니다. 우리는 처녀자리 은하단, 국부은하군, 은하수, 태양계, 지구, 대한민국 어딘가에 살고 있는 것입니다. 우주적 주소가 생기니까 문득 외계인친구와 펜팔이라도 해야할 것 같은 생각이...^^
 
우주의 크기 얘기에서 갑자기 원자의 크기 얘기로 넘어갑니다. 아주 큰 세계에서 아주 작은 세계로 양자도약을 하시는 듯...^^
 
  원자의 세계
  원자보다 더 작은 단위가 입자입니다. 소립자라고도 합니다. 입자란 원자를 구성하는 양성자,중성자,전자 등등을 통틀어 말하는데, 페르미온과 보손으로 나뉘고, 페르미온은 무게에 따라서 다시 렙톤과 쿼크로 나뉘게 됩니다. 렙톤은 가벼운 것들이니 전자와 중성미자가 거기에 해당되고, 쿼크는 무거운 것이니 양성자와 중성자들이 해당됩니다. 쿼크는 꼭 세 개가 붙어있습니다. 이유는....아직은 밝혀지지 않았지만, ... 곧 밝혀진다해도 놀라지 않을 것 같습니다. 쪼갤 수 있다고 해도... 당연히 믿지요.^^ 솔직히 말하면 그게 어떤건지 사실 전혀 모르기 때문입니다. 지금같아선 책 속의 내용처럼 전자 속에 또다른 우주가 존재한다고 해도 믿을 판! 아무튼 지금 현재까지는 쿼크가 세 개가 붙어있는 것으로만 존재한다고 밝혀졌습니다.
 
  보손이라는 것은 원자를 구성하는 입자들이 존재하는 형태를 설명하기 위한 추상적인 개념입니다. 힘의 전달자라고 하는데, 공 주고받기에서 공과 같은 것이라고 합니다. 입자들 사이에서 왔다 갔다 하는 것들이죠. 근영쌤이 공 주고받기라고 표현하는 바람에 내몸사용설명서에서 뇌 편에 나온 신경전달물질이 연상됩니다. 시냅스가 이루어질 때 신경전달물질이 공과 같은 역할을 한다는 그림때문인데... 그럼 보손이 없으면 원자도 우울증에 걸리게 되는 걸까요...? ....하하, 덥네요.
  원자 안에서 이루어지는 힘에는 중력,약력,전자기력,강력.이 있습니다. (p.181에는 중력이 빠진 세가지 힘이라고 되어있네요. 누가 설명좀....)
· 약력은 핵융합이 이루어질 때 일부 방사성 원소의 붕괴 속도를 조절하는 등의 일을 합니다
· 전자기력은 +사이의 힘의 전달자입니다.
· 강력은 양성자들이 서로 뭉쳐서 원자핵을 만들 수 있도록 해주고, 멀리 있을 때 더 강해지는 힘입니다. ... 저와 남편의 사랑은 강력으로 이루어져 있는 듯해요. 남편이 회사에 가면 다소 사랑하는 마음이 듭니다만 주말을 한바탕 지내고 나면 웬수가 따로 없습니다. 근영샘은 로미오와 줄리엣같은 사랑을 예로 드셨는데, 정반대의 저의 경우에도 들어맞는다는~ 역시 원자는 줄리엣과 저를 차별하지 않고 존재합니다. zz
 
우주의 시작과 끝, 그리고 중심에 대하여
빅뱅이론과 팽창이론에 따르면 우주의 탄생은 한 점에서 시작되었다고 합니다. 0.0몇초 간의 폭발이 이루어지고나서 폭발의 잔해들과 가스들이 휘휘 돌며 서로 뭉치고 중력을 이루며 행성이 만들어진다는 것인데, 이 이론에서 설명하지 못하는 것은 0.0몇초 직전의 일입니다. 폭발의 순간에 대해서는 명확하게 설명하지는 못합니다. 하지만 폭발 후에 이루어지는 일들로 우주의 탄생을 설명하면 별과 은하의 탄생과 그것들이 서로 멀어지고 있는 사실도 이해가 됩니다.
시간과 공간은 따로 존재하는 것이 아니고 반드시 함께 존재하는데, 특이점 이전(폭발이전)은 시간과 공간이 존재하지 않습니다. 특이점이 시공간의 발생 시점이 되는 것입니다.
 
이 부분에서 저는 가뭄에 단비 만난 듯 근영쌤의 말을 노트에 옮겨 적었습니다. 사실 밑도 끝도 없이 지구 크기 모형을 보여주는 것으로 시작하며 우주니, 원자니 또 원소기호들까지 나열하는 쌤의 강의에 정신없이 필기하면서도 이것이 글쓰기와 대체 어떤 연관이 있는가를 의심하고 있었습니다. 그러나 다음의 말에서 조금은 그 의미를 알 것도 같았습니다.
인문학적으로는 따로 특이점이 있는 것이 아니다. 어떠한 사건이 발생함으로써 그 이전과 이후가 완전히 달라진다면 그것이 특이점이 되는 것이다. 사건이 특이점이 될 때, 인생역전, 혁명이 되는 것이다. 어디가 시작인가? 내가 시작하면 시작이다. 어디가 중심인가? 내가 있는 곳이 중심이다. ”
 
물질의 상태
물질은 파동으로 이루어져 있거나 입자로 이루어져 있습니다. 파동이면서 입자일 수 없고, 입자이면서 파동일 수 없습니다. 파동과 입자는 서로 배타적이고 모순적인 존재입니다.
파장은 에너지를 동반합니다. 에너지의 크기를 결정하는 것은 파동의 진폭이 아닌 진동수입니다.
빛의 스펙트럼을 보면
빛스펙트럼.png

 
같은 구간에서 적색은 진동수가 적고 보라색은 진동수가 많습니다. 진동수가 크면(=빠르면) 에너지가 크기 때문에 자외선을 쬐면 타고 적외선을 쬐면 타지 않습니다.
 
그럼 한 구간에서 파장의 변화를 살펴보겠습니다.
 
파동 연속적변화.png
파장의 진폭은 변주가 가능합니다. 그러나 진폭이 아무리 커져도 에너지의 변화가 없기 때문에 색깔의 변화는 일어나지 않습니다. 이 파장이 인생이라고 할 때 더 세게 살거나 약하게 살거나 색깔은 같습니다. 양이 많이 쌓이면 뭐가 되도 될 것이라고 기대하면서 무엇을 축적하거나 노력한다고 해도 양만 많아진다고 달라지는 건 아무것도 없다는 것입니다.
 
어떤 변화에는 반드시 한 단위가 필요합니다. 색깔이 바뀌고 에너지가 바뀌는 질적 변화는 바로 불연속적으로 변하는 양자도약입니다.
파동 불연속적변화.png

한 구간에서 파동의 진동수는
1-1.5-2로 불연속적으로 바뀝니다.
아무리 노력해도 연속적 변화만으로는 이룰 수 없는 것입니다. ㅠㅠ (상세한 메뉴얼이 필요합니다.ㅜㅜ)
 
양자도약이란
원자를 이루는 소립자들 중에서 음전하를 가진 전자가 궤도를 돌다가 에너지를 받으면 다른 궤도로 옮겨갔다가 제자리로 돌아올 때 빛이 나온다는 원리입니다.
양자도약.png

첫 번째궤도가
1이고 두 번째 궤도가 5이고 세 번째 궤도가 8일 때, 첫궤도를 돌던 전자는 4의 에너지를 받아서 궤도를 이탈합니다. 그런데, 이것은 어떤 경로가 있는 것이 아니고 그냥 쨘~ 이나 뿅~ 하고 갑니다. 그리고 첫째 궤도에서 세 번째 궤도로 갈 때는 7이라는 에너지가 필요합니다. 7이라는 에너지가 채워지면 또 쨘~ 하고 이 궤도에서 저 궤도로 순간이동 합니다. (여기서 또 질문이.... 수업시간에는 못했어요. 항상 누군가 제가 궁금했던 것들을 질문해주시기에, 저 때에도 분명 누군가가 질문을 할 것이다라고 기다리고 있었는데 아무도 안하셔서...내가 하려고 마음을 가다듬었을 땐 이미 그 다음 이야기가 한창이셨어요, 양자도약이 정말 순간적으로 이루어지는 거라면...즉 에너지가 123이 채워졌을 때 뿅! 하는 거라면, 첫째 궤도에서 셋째 궤도로는 영원히 갈 수 없지 않을까요? 왜냐면 1234567로 가는 중에 3이 채워지면 뿅, 3이 채워지면 뿅, 또 뿅,뿅뿅... 7이 채워질 새 없이 영원히 반복되는 건 아닌지...소심하게 궁금합니다.)
아무튼, 저의 의문과는 상관없이 전자는 양자도약을 함으로써 빛을 발산하며 불연속적 변화를 하기 때문에 질적인 변화를 이룰 수 있다...라는 의미로 이해했습니다.
 
양자역학과 상보성의 원리
 입자처럼 행동하기도 하고 파동처럼 행동하기도 하는 전자의 성질을 연구하기 위해 파동역학과 행렬역학이 탄생하였는데, 1926년 하이젠베르크가 두가지 이론을 결합시켜서 양자 역학이라는 새로운 분야를 정립했습니다. : 전자는 파동으로도 설명할 수 있는 입자라는 의미를 담고 있는 하이젠베르크의 불확정성의 원리가 그 핵심입니다. (p.158)
 
불확정성의 원리에 대해...
수업시간에 아무것도 이해하지 못했습니다. (위의 것들은 이해했겠냐마는....,ㅡ.,ㅡ)
지금 후기를 쓰면서 책을 다시 찾아보고, 인터넷을 뒤져 이중슬릿 실험영상도 다시 한번 찾아보아도 여전히 잘 모르겠습니다. 입자와 파동사이의 상보성의 원리와 입자의 속도와 위치에 관한 불확정성원리, 그리고 파동처럼 행동하던 전자가 관찰자의 등장에 마치 알고있다는 듯 입자처럼 행동하는.....
이것은 전자의 위치를 관찰하려 가한 조작이 전자의 위치와 속도에 영향을 미쳐서 두가지를 동시에 측정할 수 없다는 것입니다. 위치를 측정하려고 하면 속도(운동량)가 희생되고 속도(운동량) 관측을 위해서는 위치의 관측이 희생됩니다.
나의 관점이란 것이 절대적으로 객관적이어서 정확하게 자연을 인식하는 것이 아니고, 내가 관찰하려는 그 의도 자체가 대상에게 영향을 미쳐서 나의 시선(관찰)과 결합된 어떤 불확정적인 세상을 보게 되는 거라는 거지요.
원자세계의 마법..... 결국 신의 얘기까지 거론되고 마는 철학적 세계관 문제로까지 이어집니다.
근영샘 왈 상보성과 불확정성의 원리는 가장 모순되는 두가지가 연기했을 때 하나의 세상이 만들어진다라고 했습니다. 파동과 입자의 양측을 같이 가지고 와야 모든 자연을 이해할 수 있다고 말이죠.
댓글목록

전화노인님의 댓글

전화노인 작성일

와우! 희진샘. 아리까리하던 물리 공부를 샘 덕분에 잘 복습하네요.
입자와 파동밖에 이해가 안돼서 답답했었는데....
하지만, 정말 과학이 철학과 연결되는 지점에서 뿅! 하고 먼가 터지는(깨닫는)  요 묘미가 바로 공부아니겄습니까?
부족한 공부, 후기로 더 많이 배웠습니다 , 감사합니다

생각통님의 댓글

생각통 작성일

오우~ 희진샘! 후기 잘 봤어요. 이 불친절한(우리에게 익숙치 않다는 뜻에서) 내용에, 이렇게 친절한 후기라니요.

"우주니, 원자니 또 원소기호들까지 나열하는 쌤의 강의에 정신없이 필기하면서도 이것이 글쓰기와 대체 어떤 연관이 있는가를 의심하고 있었습니다"라는 문장을 읽다가 뿜었습니다. 평소, 직설적으로 표현하는 샘의 표정과 말소리가 들리는 듯해서. ㅋㅋ 시니컬하면서 동시에 귀여운 이 매력은 뭔가요.

무튼! 감사하게 잘 읽었습니다. 앞으로도 잘 부탁드려요~ ^^

필벽성옥님의 댓글

필벽성옥 작성일

희진샘!  저도 수업후기 쓰다가 어려워서 완성못하고 있었는데  도움 주셔서 감사합니다^^  고생 많으셨어요.
보충설명 (1) 원자의 표준모형은 중력을 해결 못한다고 하셨구요. 그래서 약력, 전자기력, 강력 이 세가지 힘이 보손의 메신저 역할에 작용하는 힘이 되는 거죠. (책에는 중력을 해결하기 위해 힉스보손이 도입되야 한다는데 아직 현대물리학의 과제인가봐요.)
 (2) 전자가 계속 3이 채워지면 뿅 하기 때문에 영원히 7로는 못가지않나 라는 "소심한 궁금증"에  대해서는 제 생각은 이렇습니다. 빛의 에너지가 불연속 변화하듯 전자도 불연속으로 이동하기 때문에 단번에 7로 가기도 하고 10으로도 갔다 돌아오기 때문입니다. 그래서 궤도는 없고 운동을 하는 순간에만 존재의 위치를 알게 되는거죠. 이것이 불확정성의 원리의 핵심이 아닐까요?
희진샘이 수업후기를 올리는 운동을 했기에 제가 흰나비가 희진샘이라는 존재를 알게된 것과 같은 이치겠지요^^

흰나비님의 댓글

흰나비 댓글의 댓글 작성일

성옥샘~ 감사해요 ^^ 선생님께서 후기를 쓰셨으면 더 꼼꼼했을 것을...
선생님 설명 들으니 생각나네요. 중력에 관한 얘기... 어쩐지 노트에는 중력이라고 써있기만 하고, 메모도 못한 마당에 기억도 안나니...ㅜㅜ
그리고 불확정성에 대한 설명도 감사해요. 위치와 운동의 사이만이 존재한다고 했던 말씀도 이제야 기억이...^^
운동과 위치. 좋아요. 느낌이 와요 하하핫

흰나비님의 댓글

흰나비 작성일

(용량때문인지 글이 다 안올라갑니다.) 이어서->
A와 B는 A->B의 인과관계가 아니라 동시적으로 연기되는 어떤 것이라는 세계관은 동양의 음양 사상과 맞닿아 있습니다.
찾아본 자료에는, 양자역학의 아버지라 불리우는 덴마크의 물리학자 닐스보어는 학생시절 물리학과 철학 사이를 방황했다고 합니다. 
논문도 원래 철학논문으로서 기획된 것이었다고 합니다.
보어는 ‘물리학의 임무가 “자연이 어떻게 존재하는가”를 발견하는 것이라고 생각하는 것은 잘못이며, 물리학은 “자연에 대해서 우리가 무엇을 말할 수 있는가”에 관한 것이라고 하였다,’고 합니다.
거의모든것의 역사를 읽으며 나열되는 과학자들의 이름속에 내가 왜 과학전문서적을 머리싸매며 읽고 있나 했는데, 보어의 철학적 세계관이 담긴 물리학의 세계를 엿보게 되니, 갑자기 경건해집니다. ^^

다른분들께 도움이 되려면 절대 잘못 전달하면 안된다는 생각에 프린트와 책과 노트를 몇번씩 보고, 그래도 모르겠는건 인터넷도 뒤지며 후기를 썼네요. 결국 저 자신에게 가장 도움이 되는 후기쓰기였습니다.
어려운 내용이라 이해도 못하며 후기쓰기도 어려웠지만, 마우스로 그림그리다... 밤 꼴딱...샜네요. 헐...
다음주 목요일에 뵐게요 ^0^/