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물리 법칙이 우주 전체에 동일하게 적용될까? 우리는 일상 속에서 물리 법칙이 언제 어디서나 동일하게 작동한다고 믿고 있습니다. 예를 들어, 뉴턴의 운동 법칙이나 아인슈타인의 상대성 이론은 지구에서도, 태양계에서도, 은하 밖에서도 변함없이 적용된다고 가정합니다. 하지만 물리 법칙이 과연 우주 전체에 걸쳐 ‘항상 일정하게’ 적용되는지에 대한 질문은 우주론과 이론물리학의 핵심 주제 중 하나입니다. 이번 글에서는 물리 법칙의 보편성 원리에 대해 살펴보고, 이 원리가 어떤 근거에 기반하며, 실제로 도전받고 있는 이론과 관측 사례들을 통해 그 가능성과 한계를 분석해 봅니다.1. 물리 법칙의 보편성 원리란?‘보편성 원리’ 또는 ‘동일성의 원리(principle of uniformity)’는 물리 법칙이 시간과 공간에 관계없이 항상 동일하게 작용한다고 전제하는 .. 2025. 6. 4.
정보통신 분야에서 로그와 로그함수의 활용 사례 예시 로그함수는 정보통신 기술에서 매우 중요한 역할을 합니다. 디지털 신호 처리, 네트워크 성능 평가, 통신 채널의 용량 계산, 압축 알고리즘, 신호의 세기 계산 등 다양한 분야에서 로그함수는 필수적인 수학 도구로 사용됩니다. 이 글에서는 정보통신 기술 속에서 로그와 로그함수가 어떻게 활용되는지를 실제 사례와 수식 중심으로 살펴보겠습니다.1. 정보량 계산과 로그함수정보 이론(Information Theory)의 핵심 개념인 ‘정보량’은 로그함수로 정의됩니다. 불확실한 사건이 발생할 때 전달되는 정보의 양은 다음과 같은 수식으로 표현됩니다:I(x)=log2p(x)여기서 p(x)는 사건 x의 발생 확률이며, log2는 이진 로그를 의미합니다. 사건의 확률이.. 2025. 6. 4.
거대 구조 | 우주의 거미줄 형성 과정 우주는 균일하게 보이지만, 실제로는 은하와 은하단, 초은하단들이 복잡하게 얽힌 거대한 구조를 이룹니다. 이 구조는 마치 ‘거미줄(cosmic web)’처럼 보이는데, 수십억 광년 규모의 필라멘트(실 모양 구조), 보이드(거대한 공허), 노드(밀집 영역)로 구성되어 있습니다. 이러한 우주의 거대 구조는 어떻게 형성되었으며, 무엇이 이 복잡한 패턴을 만들었을까요? 이번 글에서는 우주 거미줄 구조의 기원, 진화 과정, 그리고 최신 관측과 시뮬레이션이 밝혀낸 사실들을 종합적으로 살펴봅니다.1. 우주 거대 구조란 무엇인가?‘우주 거대 구조(Cosmic Large-Scale Structure)’는 수백만에서 수십억 광년에 걸쳐 분포된 은하의 집합체입니다. 이는 다음과 같은 형태로 구성됩니다: 필라멘트(Filame.. 2025. 6. 4.
바리온 비대칭 문제의 뜻과 의미 알아보기 우주의 모든 별, 은하, 행성 그리고 우리 자신을 이루는 물질은 ‘바리온(Baryon)’으로 구성되어 있습니다. 바리온은 양성자와 중성자 같은 강한 상호작용을 받는 입자군으로, 기본적으로는 쿼크 3개로 이루어진 복합 입자입니다. 그런데 현대 우주론은 놀라운 질문을 제기합니다: “왜 우주는 물질(바리온)으로만 이루어져 있을까?” 빅뱅 이론에 따르면 물질과 반물질은 동등하게 생성되었어야 하지만, 오늘날 관측되는 우주는 거의 전적으로 물질로 구성되어 있으며, 반물질은 극히 드뭅니다. 이 현상이 바로 ‘바리온 비대칭 문제(Baryon Asymmetry Problem)’입니다.1. 빅뱅과 물질-반물질 생성표준 우주론에 따르면, 빅뱅 직후 고에너지 상태에서는 에너지로부터 입자와 반입자가 쌍으로 생성되고 서로 소멸하.. 2025. 6. 4.
우주에 반물질이 없는 이유 우주를 구성하는 모든 물질, 즉 우리 몸, 지구, 별, 은하를 이루는 물질은 양성자, 중성자, 전자와 같은 '물질 입자'입니다. 하지만 현대 물리학의 기본 법칙에 따르면, 물질과 반물질은 쌍으로 생성되고 쌍으로 소멸해야 하며, 양자는 대칭적인 관계를 맺습니다. 그렇다면 근본적인 질문이 생깁니다. “왜 우리 우주에는 반물질이 거의 존재하지 않는가?” 이 문제는 우주론과 입자물리학에서 아직 완전히 풀리지 않은 미스터리이며, 이를 ‘반물질 비대칭 문제’ 또는 ‘물질-반물질 비대칭성(Baryon Asymmetry)’이라고 부릅니다.1. 반물질이란 무엇인가?반물질은 일반 물질과 질량, 스핀 등은 같지만 전하 등의 양이 반대인 입자를 말합니다. 예를 들어 전자의 반물질은 양전자(positron)로, 전하가 +1e입.. 2025. 6. 4.
호킹 복사의 뜻과 의미 알아보기 블랙홀은 모든 것을 빨아들이는 '검은 구멍'으로 알려져 있으며, 고전적 관점에서는 아무것도 빠져나올 수 없는 완전한 종착지로 여겨졌습니다. 그러나 1974년, 이론물리학자 스티븐 호킹(Stephen Hawking)은 놀라운 주장을 발표합니다. 그는 양자역학과 일반상대성이론을 결합한 계산을 통해, 블랙홀조차 에너지를 방출할 수 있으며, 이 현상을 ‘호킹 복사(Hawking Radiation)’라 명명했습니다. 이 이론은 블랙홀의 본질, 우주의 에너지 보존, 그리고 정보의 운명에 대해 근본적인 질문을 제기하는 중요한 물리 현상입니다.1. 블랙홀은 왜 완전히 검지 않은가?고전적인 일반상대성이론에 따르면, 블랙홀의 사건의 지평선(Event Horizon)은 탈출 속도가 빛의 속도보다 크기 때문에, 어떤 정보나 .. 2025. 6. 3.
블랙홀 증발의 가능성 알아보기 블랙홀은 모든 것을 집어삼키는 우주의 궁극적 중력체로 알려져 있으며, 한 번 들어가면 빛조차 탈출할 수 없는 영역을 형성합니다. 고전적으로는 블랙홀이 일방향적인 '종말점'으로 여겨졌지만, 1970년대에 스티븐 호킹이 제안한 이론은 이 통념을 뒤집었습니다. 그는 양자역학과 일반상대성이론의 결합을 통해, 블랙홀도 열복사 형태로 에너지를 잃을 수 있으며, 궁극적으로는 ‘증발’할 수 있다는 주장을 펼쳤습니다. 이번 글에서는 블랙홀 증발의 이론적 기반, 메커니즘, 가능성과 관측 가능성에 대해 자세히 알아봅니다.1. 블랙홀 증발이란 무엇인가?블랙홀 증발은 블랙홀이 호킹 복사(Hawking Radiation)를 통해 자신의 질량을 잃고, 결국 완전히 사라지는 과정을 의미합니다. 이 현상은 다음 원리에 기반합니다: .. 2025. 6. 3.
블랙홀과 화이트홀의 차이점 우주에서 가장 신비로운 천체 중 하나인 블랙홀은, 강한 중력으로 인해 빛조차 빠져나올 수 없는 천체로 잘 알려져 있습니다. 이에 반해 이론적으로만 존재하는 ‘화이트홀(White Hole)’은 블랙홀의 정반대 성질을 가진 것으로 제안된 천체입니다. 블랙홀과 화이트홀은 모두 일반상대성이론의 해에서 등장하지만, 물리적 특성과 우주에서의 역할은 매우 다릅니다. 이번 글에서는 블랙홀과 화이트홀의 개념, 특성, 수학적 배경, 그리고 과학적·철학적 차이를 정리해 보겠습니다.블랙홀이란?블랙홀은 질량이 극도로 압축되어 중력이 매우 강한 상태가 된 천체로, 사건의 지평선(Event Horizon) 안에서는 빛조차 빠져나올 수 없습니다. 이론적으로는 다음과 같은 조건에서 형성됩니다: 매우 큰 별이 수명을 다하고 중력 붕괴.. 2025. 6. 3.
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