생일을 기다리며 작은 손가락을 헤아리던 유년 시절의 수는 행복을 주는 존재였다. 다섯 손가락을 가득 채운 선물의 수는 배부른 만찬 같은 것이었고 열 손가락을 넘어서는 수는 가늠할 수 없는 우주의 밖이었다. 하지만 익숙한 두 자연수도 서로 나누다 보면 과자 부스러기가 떨어지듯 소수점 이하 자리에서 숫자가 등장한다. 막 잠근 수도꼭지에서 떨어지는 물방울처럼 한 두 개의 숫자만 나열하다 멈추기도 하지만(1/4=0.25), 같은 숫자가 계속해서 반복될 수도 있다(2/3=0.6666...). 그런데 (√2 =1.414213562...)는 아

신설 융합학과의 첫 강의에서 마주한 학생들의 표정은 생각 이상으로 당혹스러웠다. 그나마 물리학과와 물리교육과 학생들은 어렵더라도 이해하려 애쓰는 모습이라도 보였지만 물리학을 단지 다양한 이학 과목 중의 하나로 취급하는 공학계열 학생들은 물리학에 아무런 매력을 느끼지 못하는 것 같았다. 물리학은 첨단 과학기술의 근간이며 우주와 자연의 기본 원리를 다룬다는 내 말이 그들에겐 그저 고리타분하고 이해할 수 없는 딴 세상 이야기 정도로 들리는 것 같았다.사실 이 문제는 구조적으로 학생들 잘못만은 아니다. 많은 일반 고등학교에서는 물리를 제대

몇 해 전 프랑스 리옹 물리학연구센터 (CRAL) 등 국제연구팀이 빅뱅 직후 강력한 자기장(원시 자기장, primodial magnetic fields)이 형성됐을 것으로 보인다는 연구결과를 발표했다. 이후 전 세계 천문학자들은 우리은하의 원시 자기장을 찾고 있다. 자기장은 은하 내부의 별 탄생에 중요한 역할을 하는데, 특히 원시 자기장은 빅뱅의 신비를 푸는 열쇠가 될 것으로 기대를 모은다.우리은하에는 다양한 종류의 자기장이 존재한다. 별의 폭발 때 생긴 자기장, 블랙홀에서 생긴 자기장, 빅뱅 직후 생긴 원시 자기장 등. 원시 자기

프랑스 파리 소르본대학 연구팀이 거품이 터질 때 '푱' 하는 소리가 나는 이유를 알아냈다고 영국의 과학전문매체 뉴사이언티스트가 29일 보도했다.연구팀의 논문은 물리학 저널 Physical Review Letters 최근호에 실렸다.논문에 따르면 '푱'하는 소리의 근본적인 원인은 비누거품막에 가해지는 힘의 불균형이다.어린 시절 비누거품 놀이를 해보지 않은 사람은 거의 없을 것이다. 비누거품이 '푱' 하는 터질 때면 아쉬움과 즐거움이 교차하는 느낌도 가져봤을 것이다. 그러나 이렇게 많은 사람들

빅뱅(big bang) 이론은 우주의 탄생과 진화 과정을 설명하는 대표적인 우주론이다. 이 이론에 따르면 초기 우주에서 물질과 반물질이 동일한 양으로 만들어져야 한다. 그러면 물질과 반물질이 만나 빛을 남기고 사라진다(쌍소멸). 우리 우주는 빛만 가득 차 있고, 별과 은하, 그리고 우리 존재는 생겨날 수 없다. 하지만 현재 우주는 그렇지 않다. 이게 우주론의 가장 큰 미스터리다.우주에 우리 인간을 비롯한 물질 세계가 존재한다는 것은 초기 우주 어느 시점에 물질과 반물질의 균형이 맞지 않았음을 의미한다. 즉 물질이 조금 더 많았던 것

최근 미국 천문학회 회에서 발표된 LIGO 팀의 중력파 관측 결과가 학계의 뜨거운 관심을 불러일으키고 있다. 태양 질량 1.1~1.7배의 중성자별과 태양 질량 2.5배의 어떤 물체와 충돌에 의해 방출된 중력파다. 하나는 중성자별이 분명한데 태양 질량 2.5배인 물체는 중성자별인지 블랙홀인지 분명치 않다. 중성자별이기엔 너무 무겁고, 블랙홀이기엔 너무 가벼운 것이다. 이번 발견은 우리가 그동안 알고 있는 중성자별과 블랙홀의 생성과 진화 메커니즘에 새로운 의문을 제기한다. 이에 관한 과학전문매체 뉴사이언티스트(NewScientist)의

‘빅뱅(big bang)’이란 용어를 처음 말한 사람은 아이러니하게도 대폭발 우주론(빅뱅 이론)을 강력 반대한 영국의 천문학자 프레드 호일(Fred Hoyle, 1915-2001)입니다. 호일은 '정상우주론(Steady-State Cosmology)‘을 주창한 인물로, 우주는 정적(State)이고 무한한 시간(Steady) 속에 존재한다고 굳게 믿었습니다.호일은 한 라디오 프로그램에 출연해 "그들(대폭발 우주론의 지지자들)의 말에 의하면 현재의 우주가 어느 순간 한 곳에서의 대폭발(Big Bang)로 생겨났다는 건가요?”라고

별은 태어났다가 죽는 생애주기를 갖는다. 우주의 가스가 뭉쳐 핵융합 반응으로 찬란한 빛을 내는 별(star)로 탄생한다. 태양보다 훨씬 무거운 별들은 나이가 들면 단말마적 연쇄 핵융합 반응을 일으키고 폭발한다. 바로 이 순간이 초신성(supernova)의 탄생이다. 우리가 보는 게성운, 반지성운 등은 폭발한 별의 잔해다.폭발은 별의 중심이 아니라 약간 비켜난 곳에서 일어나는데, 그 중심엔 블랙홀 혹은 중성자별이 남는다. 이러니 별은 죽어 초신성이 된 것일까, 아니면 블랙홀이나 중성자별로 변신한 것일까. 아무튼 인간보다 극적인 임종을

자연에 존재하는 매혹적이고 신비로운 구조이자 엄청난 실용 잠재력을 가진 시간결정(time crystal) 연구에 혁명적인 돌파구가 마련됐다는 소식입니다. 바로 아이슬란드와 영국의 연구팀이 외부 자극이 없이도 얽힌 입자를 이용해 시간결정을 만들 수 있음을 이론적으로 밝혔습니다.아이슬란드 대학의 발레리이 코진(Valerii Kozin)과 영국 엑세터 대학의 올렉산드르 키리엔코(Oleksandr Kyriienko)가 이 같은 내용을 골자로 하는 논문을 물리학 저널 ‘피지컬 리뷰 레터스( PHYSICAL REVIEW LETTERS)’ 최근

천문학자들은 지난 8월 태양계를 향해 돌진하는 신비로운 성간(interstellar) 천체(태양계 밖에서 태양계로 진입한 천체)를 포착했다. 이것의 궤적은 태양계 천체에서는 볼 수 없는 쌍곡선이었다. 이 천체가 무엇인지는 알 수 없지만 태양계 밖 외계에서 달려오는 물체임이 분명했다.관측 끝에 ‘2I/보리소프(2I/Borisov)로 명명된, 깊은 우주에서 온 이 방문객은 태양계로 진입한 성간 천체로는 2017년 ’외계에서 온 첫 메신저‘라는 뜻의 ’오우무아무아(Oumuamua)‘에 이어 두 번째이며 혜성으로는 첫 번째다.오우무아무아는

헝가리 물리학자들이 최근 헬륨에서 제5의 힘을 매개하는 것으로 추정되는 입자, X17을 발견했다는 소식입니다.이들은 2016년에도 베릴륨(Be)의 방사성 붕괴 과정에서 같은 입자를 발견, 세계 물리학계의 비상한 관심을 끌었습니다. 이에 따라 당시 유럽입자물리연구소(CERN)는 제5의 힘을 찾는 ‘NA64 실험’을 시행하기도 했습니다.헝가리 연구팀이 2016년에 이어 이번에도 같은 종류의 입자를 발견함으로써 CERN을 비롯한 세계 물리학계는 대거 제5의 힘을 매개하는 입자 찾기에 본격 나서고 있습니다.헝가리의 아톰키 핵연구소의 아틸라

저를 비롯한 많은 사람들은 빅뱅(big bang)이 우주의 시작이라고 배웠고, 지금까지 그렇게 알고 있을 것입니다. 무한히 작지만 아주 뜨겁고 초고밀도의 무엇이 ‘빵(big bang)’ 하고 터져 오늘날 우주가 되었다는 것입니다.그러니까 빅뱅 이전에는 공간도 시간도 없었습니다. 빅뱅으로 인해 비로소 시간과 공간이 생겨났다고 합니다. 현재 우주가 팽창하고 있다는 사실, 그리고 우주배경복사(Cosmic microwave radiation)는 빅뱅 이론의 강력한 증거가 됩니다.하지만 빅뱅 이론은 완벽하지 않습니다. 많은 의문에 시원한 해

구글이 54개 큐비트(qubit)의 양자컴퓨터를 개발에 성공했다는 소식입니다. 마침내 컴퓨팅의 새로운 시대가 개막한 것 같습니다.구글은 최근 양자 프로세스 시험가동에 성공함으로써 마침내 '양자 우위(quantum supremacy)'를 달성했다고 선언했습니다. '양자 우위'란 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터의 성능을 넘어서는 현상을 말합니다.이번 구글의 양자컴퓨터 개발 논문은 10월 23일자 저널 네이처(Nature)에 실렸습니다. 이 연구 논문은 NASA 서버에 의도치 않게 초안이 게재된 지 한 달 만에 나온

미국 MIT 물리학자들이 양자 물질(quantum materials)에서 프랙탈(fractal) 패턴을 사상 처음으로 발견했다고 합니다.이들의 연구 논문은 저널 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 최근호에 게재되었습니다.놀랍고 경이롭습니다. 거시세계의 신비로운 패턴이 맨눈으로는 보이지 않는 미시세계에도 나타났다면, 프랙탈이 함축하는 '혼돈 속의 질서'가 양자 세계에도 존재하는 것이니까 말입니다.고사리의 가지는 작은 잎들이 질서정연하게 달려 있는데, 그 잎 하나하나는 서로서로 닯음꼴이고, 특히

인류가 양자컴퓨터(quantum computer)에 한걸음 더 다가간 것 같습니다.최근 미국 존스홉킨스대학의 연구팀이 자연적으로 동시에 두 개의 상태를 갖는 초전도 물질(superconducting material)을 발견했다고 합니다. 양자컴퓨터를 향한 중요한 단계에 올랐다는 평가를 받았습니다. 연구팀의 논문은 과학 저널 '사이언스(Science)' 최근호에 실렸습니다.이번에 존스홉킨스대학 연구팀이 발견한 초전도 물질은 양자컴퓨터 소자를 만드는 데 필수적인 물질인데, 자연에서 동시에 두 가지 상태를 갖는 성질을 이용

사람이 여행할 만큼 충분히 오래 안정적으로 유지되는 웜홀을 만들 수 있다는 주장이 나왔다.미국 캘리포니아대학(산타 바바라) 물리학과 다이안다이안 왕(Diandian Wang) 교수팀이 그 주인공인데, 연구팀의 논문은 ‘통과 가능한 웜홀 창조(Creating a traversable wormhole)’라는 제목으로 저널 ‘고전 & 양자 중력(Classical and Quantum Gravity)’ 최근호에 게재됐다.우주의 서로 다른 공간을 연결하는 가상의 개념인 웜홀은 그동안 ‘생성 즉시 양자적 요동에 의해 파괴된다’고 알려졌다. 이

올해도 어김없이 영예로운 노벨상 수상자들의 이름이 호명되고, 수상자와 그들의 업적에 관한 언론기사가 전 세계에 넘실거린다. 거대하고 화려한 전 지구적인 연례행사다.하지만 노벨상위원회를 향한 비판도 없지 않다고 해외언론들은 전한다. 올해도 수상자들이 백인에 집중되고 여성은 보이지 않는다는 지적이 나왔다. 110년이 넘는 노벨상 역사에서 물리학상을 받은 여성은 단 3명뿐이며 흑인 과학자는 단 한 명도 없다.특히 올해 노벨 물리학상 수상 업적이 암흑물질의 존재를 이론적으로 설명하는 ‘물리 우주론’으로 드러나자 일부에서 노벨상위원회에 불만

어떤 사람이 동시에 두 곳에 존재할 수 있을까요? 당연이 불가능합니다. 그렇다면 전자는 어떨까요? 양자역학은 “가능하다”고 말합니다. 바로 양자 중첩(superposition) 현상입니다. 양자 얽힘(entanglement)도 이와 직접 연관된 현상입니다. 양자역학을 배우다 보면 우리의 상식과 직관으로 도무지 납득하기 힘든 걸 만나는데 대표적인 대목이 양자 중첩입니다. 양자의 상태는 여러 가능한 상태의 중첩으로 이루어진다는 얘긴데요, 고전역학으로는 설명할 수 없습니다. 이미 많은 실험에서 확인되었듯이, 전자 한 개가 파동처럼 간섭을

블랙홀이 암흑에너지 덩어리라는 주장이 나왔다. 천체물리학의 주요 이슈인 블랙홀과 암흑에너지의 정체를 규명하는 데 새로운 시각을 제공했다는 평가를 받는다.연구자는 마노아에 있는 하와이대학의 천체물리학자 케빈 크로커(Kevin Croker) 교수와 같은 대학 수학과 조엘 와이너(Joel Weiner) 명예교수. 이들의 논문은 지난 ‘천체물리학 저널(Astrophysical Journal)' 8월 28일자에 실렸다. 후속 논문은 현재 천체물리학 저널에 제출돼 있는데, 최근 출판 전 공개사이트 arXiv에 실렸다.모든 블랙홀 중심에

아인슈타인이 '유령같은 원격 작용'이라고 부른 '양자 얽힘(quantum entanglement)'이 실제로 일어나는 모습을 포착한 사진이 처음으로 공개됐다. 최근 사이언스 얼러트(ScienceAlert) 등 해외 과학전문매체들은 이를 일제히 보도하고 "너무 놀라운 장면이어서 눈을 뗄 수 없다"고 했다.'양자 얽힘' 이미지는 스코틀랜드 글래스고대학교 (University of Glasgow)의 물리학자들에 의해 포착되었는데, 이들의 논문은 과학저널 Science Advances 최근호에 게