타르코프스키 [1332076] · MS 2024 (수정됨) · 쪽지

2024-09-28 08:48:15
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열린연단(2편)- 과학철학으로 머리 깨우기

게시글 주소: https://kyu7002.orbi.kr/00069305915

안녕하세요 독서칼럼에 진심인 타르코프스키입니다.

 과학철학은 출제자들이 매우 애용하는 주제입니다. 네이버 열린연단에서도 과학철학/과학사는 독자적인 세션을 배당받았을 정도로 인기가 있는 영역입니다. 문과와 이과 학생들이 모두 어려워하는 분야이기도 합니다. 포퍼, 콰인, 흄, 토마스 쿤, 뉴턴, 맥스웰, 아인슈타인, 양자역학 등의 주제, 인물들이 모두 과학철학과 긴밀하게 연결됩니다.

이제 서론 읽을 시간도 없습니다.

핸드폰 켠 김에, (1) 조지프 니덤과 동양의 과학, (2) 맥스웰, 아인슈타인, 그리고 빛의 패러다임을 분석한 아래 과학 지문을 읽어보세요.

이 글을 완독하면 적어도 12개의 개념어를 얻어갈 수 있습니다.
-니덤의 질문, 근대 과학, 원시과학, 중세 과학, 근대 과학의 구분, 니덤 프로젝트, 비교사적 관점, 중영과학합작관, 전기 유전율(ε)과 자기 투과율(μ), 마이컬슨-몰리 실험, 우주 배경 복사, 암흑 에너지, 우주 상수의 퍼즐, 멀티버스(multiverse)



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(연습문제 1)

출처: https://openlectures.naver.com/contents?contentsId=132098&rid=2934

조지프 니덤과 동양의 과학

강연자 : 이문규 전북대 과학학과 교수강연일 : 2017. 06. 10
참조 및 재구성.


조지프 니덤은 그의 저서 『중국의 과학과 문명』을 통해 중국 과학기술의 성과가 누구도 상상하지 못할 정도로 엄청났음을 밝혀냈다. 그는 수학, 천문학, 기상학, 지리학, 지질학, 물리, 화학, 생물학 등 거의 모든 분야에서 중국이 놀랄 만한 과학적 성과를 이뤘다고 주장했다. 니덤에 따르면, 송원 시대의 중국 수학은 방정식 풀이에서 세계 최고 수준이었으며, 르네상스 이전에 중국의 천체 관측은 세계에서 가장 정확하고 지속적이었다. 또한 중국인들의 창의력을 언급하며, 중국에서 먼저 발견되거나 발명되어 서양으로 전해진 기술이 250여 가지가 넘는다고 지적했다. 그는 3세기에서 13세기까지 중국 과학의 수준이 서양이 따라올 수 없을 만큼 높았으며, 15세기까지 중국의 기술적 발견과 발명이 동시대 유럽을 훨씬 능가했다고 보았다. 그러나 니덤은 중국 과학을 중세 과학의 수준으로 이해하였는데, 그는 과학을 원시과학(proto-science), 중세 과학, 근대 과학(modern science)으로 구분했다. 여기서 원시과학은 고대 바빌로니아에서 보이는 수준이며, 중세 과학은 대략 1700년 이전의 중국과 1500년 이전의 유럽에서 나타나는 과학을 의미한다. 근대 과학은 자연에 대한 가설들을 수학화하고 지속적이고 엄격한 실험을 수행하는 것으로 정의된다. 니덤은 근대 과학을 세계 모든 문명에서 흘러들어 온 강물이 모여 이루어진 대양에 비유하여, 그것이 비록 유럽에서 시작되었지만 서양만의 전유물이 아니라고 보았다. 그는 중국 과학이 근대 과학으로 발전하지 못한 이유에 대해 '니덤의 질문'이라 불리는 문제를 제기하였다. 즉, 왜 중국에서는 과학혁명이 발생하지 않았는가라는 의문이다. 니덤은 그 답으로 사회경제적 구조의 차이를 제시했는데, 유럽에서 봉건제가 무너지고 자본주의가 성립되면서 근대 과학이 출현했지만, 중국의 관료적 봉건제는 그러한 변화를 가져오지 못했다고 보았다. 니덤의 질문은 많은 논란과 비판을 불러일으켰는데, 어떤 학자들은 그 질문 자체가 잘못되었다고 지적했다. 그들은 근대 과학이 유럽에서 발생한 특정한 조건이 다른 문화권에서도 필요조건이라고 가정하는 오류를 범하고 있다고 주장했다. 이에 따라 중국인들이 그들만의 방식으로 자연 세계에 대한 지식을 발전시켰다는 점에 주목해야 한다는 견해도 제시되었다. 니덤은 중국 과학이 중국 문명과 긴밀하게 연결되어 있다고 이해하였으며, 과학과 기술을 구분하지 않고 기술적 성과에도 큰 관심을 기울였다. 그의 연구는 과학사 연구가 서양 중심에서 벗어나 다른 문화권의 과학사로 확장되는 데 크게 기여하였다. 그 결과 중국을 비롯한 동아시아 과학사 연구가 활발해졌고, 독자적인 학자 그룹이 형성되었다. 이러한 노력은 과학사를 통해 인류 문명에 대해 더 풍부하고 깊이 있는 이해를 가능하게 하였다.

<선택지>
- 니덤은 『중국의 과학과 문명』에서 중국 과학기술의 성과가 근대 과학 수준에 이미 도달하였음을 주장하였다.
- 그는 중국의 천문학이 르네상스 이후에 비로소 세계적인 수준으로 발전했다고 밝혔다.
- 니덤은 중국의 과학적 발견이 주로 종교적 필요에 의해 이루어졌다고 설명하였다.
- 그는 중국 과학이 유럽과 동등하게 근대 과학으로 발전하였으나, 기록이 부족하여 잘 알려지지 않았다고 주장하였다.
- 니덤은 중국의 기술적 발명이 대부분 외부에서 유입된 것이라고 지적하였다.

<힌트>
- 니덤은 중국 과학기술이 근대 과학으로 발전하지 못했다고 주장하였으므로, 이미 도달했다는 내용은 지문과 반대됨.
- 지문에 따르면 송원 시대의 천문학이 르네상스 이전에 세계 최고 수준이었으며, 르네상스 이후의 발전에 대해서는 언급하지 않음.
- 지문에서는 과학적 발견이 창의력과 사회경제적 구조와 관련 있다고 설명하였지만, 종교적 필요에 의한 것이라는 언급은 없음.
- 니덤은 중국 과학이 근대 과학으로 발전하지 못했다고 보았으므로, 유럽과 동등하게 발전하였다는 주장은 틀림.
- 지문에서는 중국에서 먼저 발견되거나 발명된 기술이 서양으로 전해졌다고 했으며, 외부에서 유입된 것이라는 내용은 언급되지 않았음.

<선택지>
- 니덤은 중국 과학기술의 성과가 르네상스 이전까지 세계 최고 수준이었다고 주장했으나, 그의 연구는 서양 중심주의적 관점에서 벗어나지 못했다.
- 니덤의 질문은 중국에서 과학혁명이 일어나지 않은 이유를 탐구하면서, 동시에 중국 고유의 과학 발전 방식을 인정하고 그 가치를 평가하는 계기가 되었다.
- 니덤은 중국 과학을 원시과학으로 분류하였으며, 이는 고대 바빌로니아 수준의 과학을 의미하는데 이러한 분류는 중국 과학의 실제 수준을 과소평가한 것이다.
- 니덤의 연구는 중국 과학기술의 우수성을 입증했지만, 그의 '근대 과학' 정의로 인해 중국의 독자적인 과학 발전 경로를 간과하는 결과를 초래했다.
- 니덤은 중국 과학이 근대 과학으로 발전하지 못한 이유로 사회경제적 구조의 차이를 제시했는데, 이는 유럽의 발전 모델을 보편적 기준으로 삼는 오류를 범한 것이다.
<힌트>
- 니덤의 연구는 오히려 서양 중심주의에서 벗어나 다른 문화권의 과학사 연구 확장에 기여했다는 점에서 이 선택지는 부당하다.
- 니덤의 질문은 중국에서 과학혁명이 일어나지 않은 이유를 탐구했지만, 중국 고유의 과학 발전 방식을 인정하거나 그 가치를 평가하는 계기가 되었다는 내용은 지문에서 직접적으로 언급되지 않았다.
- 니덤은 중국 과학을 중세 과학의 수준으로 이해했으며, 원시과학은 고대 바빌로니아 수준을 의미한다고 설명했다. 따라서 이 선택지는 니덤의 분류를 잘못 해석한 것이다.
- 니덤의 '근대 과학' 정의가 중국의 독자적인 과학 발전 경로를 간과하게 했다는 주장은 지문의 내용을 넘어선 해석이다. 오히려 니덤은 근대 과학이 세계 모든 문명의 기여로 이루어졌다고 보았다.
- 니덤의 설명이 유럽의 발전 모델을 보편적 기준으로 삼았다는 비판은 지문에서 언급된 다른 학자들의 견해와 유사하지만, 니덤 자신의 입장은 아니다.

<선택지>
- 니덤은 중국에서 근대 과학이 발전하지 못한 이유를 18세기 이후 유럽에서 시작된 산업 혁명의 영향을 받지 못했기 때문이라고 보았다.
- 니덤은 중국 과학의 우수성을 인정했지만, 동시에 중국 과학이 서양 과학보다 열등하다고 평가했다.
- 니덤은 15세기까지 중국의 과학기술 수준이 동시대 유럽보다 훨씬 뒤떨어졌다고 주장하며, 이를 뒷받침하기 위해 중국에서 발명된 기술이 서양으로 전파된 사례가 거의 없다는 점을 지적했다.
- 니덤의 연구 이후, 중국 과학의 독창성에 대한 논쟁은 종결되었으며, 학계에서는 중국 과학이 서양 과학의 영향 아래 발전했다는 데 의견을 모았다.
- 니덤은 중국 과학이 실험과 수학적 증명을 중시하는 근대 과학의 범주에는 속하지만, 독창적인 이론 체계를 구축하지 못했다는 점에서 한계를 드러냈다고 평가했다.

<힌트>
- 니덤은  중국에서 근대 과학이 발전하지 못한 이유를 '사회경제적 구조의 차이' 때문이라고 설명했다. 즉, 유럽에서는 봉건제 붕괴와 자본주의 성립이 근대 과학 출현으로 이어졌지만, 중국의 관료적 봉건제는 그러한 변화를 이끌어내지 못했다고 보았다. 산업 혁명은  18세기 이후에 시작되었으므로 니덤의 주장과 직접적인 관련이 없다.
- 니덤은 중국 과학의 우수성을 강조했고, 서양 과학과 비교하여 열등하다고 평가하지 않았다. 그는 중국 과학이 서양과는 다른 독자적인 방식으로 발전했다고 보았다.
- 니덤은 15세기까지 중국의 기술적 발견과 발명이 동시대 유럽을 훨씬 능가했다고 보았다. 또한, 중국에서 먼저 발견되거나 발명되어 서양으로 전해진 기술이 250여 가지가 넘는다고 지적했다.
- 니덤의 연구 이후, 중국 과학의 독창성에 대한 논쟁은 더욱 활발해졌다. 그의 연구는 과학사 연구가 서양 중심에서 벗어나 다른 문화권의 과학사로 확장되는 데 크게 기여했고, 중국을 비롯한 동아시아 과학사 연구가 활발해지고, 독자적인 학자 그룹이 형성되었다.
- 니덤은 중국 과학을 중세 과학의 수준으로 이해했으며, 중세 과학은 근대 과학과는 달리 자연에 대한 가설들을 수학화하고 지속적이고 엄격한 실험을 수행하는 것을 특징으로 하지 않는다. 즉, 니덤은 중국 과학이 근대 과학의 범주에 속한다고 보지 않았다.

<이 글에서 얻어갈 개념 3가지>

- "니덤의 질문"은 중국에서 과학혁명이 발생하지 않은 이유를 묻는 역사적 의문으로, 과학의 발전과 사회경제적 구조의 관계를 탐구하는 계기가 되었다.

- "근대 과학"은 자연에 대한 가설을 수학화하고 지속적이고 엄격한 실험을 수행하는 방법론으로, 니덤은 이를 세계 모든 문명의 지식이 모여 형성된 '대양'에 비유했다.

- "원시과학, 중세 과학, 근대 과학의 구분"은 니덤이 제시한 과학의 발전 단계로, 각각 고대 바빌로니아, 1700년 이전 중국과 1500년 이전 유럽, 그 이후의 과학적 방법론을 대표한다.



(연습문제 2)

출처: 
https://openlectures.naver.com/contents?contentsId=132098&rid=2934

참조 및 재구성.


중국은 르네상스 이전의 유럽과 유사한 문명 수준을 보유했지만, 현대에 이르러 서구 국가들이 과학 혁명을 통해 발전한 반면 중국은 정체되었다는 인식이 있었다. 이러한 현상에 대해 20세기 초반 중국 철학자 펑유란(馮友蘭)은 중국에 과학이 부재했기 때문이라고 주장하였다. 당시 중국 지식인들은 자국 역사에 과학이 없었다고 여겼고, 이는 아인슈타인이나 과학사학자 길리스피(C. C. Gillispie)와 같은 서양 학자들도 공유한 견해였다. 길리스피는 과학이 그리스 철학에서 유래하여 오직 유럽 문명에서만 발전했다고 보았다. 그러나 후에 중국 전통 과학의 여러 분야에 대한 실증적 연구가 축적되면서 중국의 과학 기술이 세계 과학기술사의 중요한 일부로 인정받게 되었다. 이러한 인식 전환에 결정적인 역할을 한 인물이 바로 영국의 생화학자 조지프 니덤(Noel Joseph Terence Montgomery Needham, 1900~1995)이다. 니덤은 케임브리지 대학에서 생화학을 전공하고 발생화학 분야에서 뛰어난 성과를 남겼다. 1937년 중국인 유학생 루게이전(魯桂珍)을 만나 중국어를 배우기 시작했고, 이를 통해 중국의 역사와 문화, 특히 과학에 깊은 관심을 갖게 되었다. 중일전쟁 기간인 1942년부터 그는 충칭(重慶)에 위치한 중영과학합작관을 설립하여 중국 과학자들에게 실험 장비와 과학 문헌을 지원하며 중국 각지를 여행하였다. 이때 니덤은 중국의 전통 기술과 과학에 대한 방대한 자료를 수집하였고, 중국 과학사에 대한 이해의 폭을 넓혔다. 귀국 후 그는 케임브리지 대학 출판사에 『중국의 과학과 문명』(Science and Civilization in China) 집필을 제안하였고, 이는 당초 예상보다 훨씬 방대한 총서로 발전하였다. 니덤은 연구 과정에서 중국 역사에 해박한 왕링(王鈴)과 루게이전의 도움을 받아 원전의 해석과 번역에 큰 성과를 거두었다. 이 저서는 중국의 과학과 기술이 세계 문명 발전에 크게 기여했음을 상세히 밝히며, 서구 중심의 과학사 서술을 재고하게 만들었다. 니덤의 업적은 동아시아 과학기술사 연구에 지대한 영향을 미쳤고, 과학이 인류 문명의 발전에 있어 중요한 동력이라는 것을 강조하였다. 그는 중국이 세계 과학기술에 크게 기여했다고 주장하며, 과학의 발전을 아시아와 유럽의 비교사적 관점에서 새롭게 조명하였다. 니덤의 노력은 중국 과학의 역사에 대한 무지를 극복하고, 중국 전통 과학기술의 가치를 재발견하는 데 크게 기여하였다. 그의 연구는 현대 과학사학자들에게도 많은 영감을 주었으며, 중국뿐만 아니라 동아시아 전체의 과학기술사 연구를 발전시키는 기반이 되었다.

<선택지>
- 펑유란은 중국의 과학 정체의 주된 원인이 경제적 요인이라고 주장하였다.
- 니덤은 『중국의 과학과 문명』을 아인슈타인과 공동 저술하였다.
- 길리스피는 과학이 중국 전통 철학에서 유래했다고 보았다.
- 니덤은 중일전쟁 당시 북경에 위치한 과학 합작관을 설립하였다.
- 니덤의 연구는 동아시아 과학기술사 연구에 거의 영향을 미치지 않았다.

<힌트>
- 펑유란은 중국의 과학 부재를 정체의 원인으로 보았지 경제적 요인을 주장하지 않았다.
- 『중국의 과학과 문명』은 니덤 혼자 집필하였으며, 아인슈타인이 공동 저자가 아니다.
- 길리스피는 과학이 그리스 철학에서 유래했다고 보았으며, 중국 전통 철학과는 관련지지 않았다.
- 니덤이 설립한 과학 합작관은 충칭에 위치했지 북경이 아니다.
- 니덤의 연구는 동아시아 과학기술사 연구에 지대한 영향을 미쳤다.

<선택지>
- 니덤의 『중국의 과학과 문명』은 중국 과학의 우수성을 입증하여 서구 중심의 과학사 서술을 완전히 대체하였고, 이로 인해 중국이 현대 과학 발전의 주도권을 확보하게 되었다.
- 펑유란은 중국의 과학 부재를 지적하며 서구의 과학 혁명을 모방해야 한다고 주장했고, 이는 니덤의 연구로 인해 완전히 부정되어 중국 전통 과학의 우수성이 입증되었다.
- 조지프 니덤은 중국 과학사 연구를 통해 중국이 르네상스 이전부터 서구보다 훨씬 앞선 과학 기술을 보유했음을 밝혀내어, 중국이 현대 과학의 기원임을 증명하였다.
- 길리스피의 주장과 달리, 니덤의 연구는 과학이 그리스 철학에서 유래했다는 견해를 완전히 반박하고 중국 철학이 현대 과학의 근간임을 입증하여 과학사의 패러다임을 전환시켰다.
- 니덤의 연구는 중국 과학의 우수성을 강조하여 서구 과학의 가치를 완전히 부정하였고, 이로 인해 현대 과학계에서 중국 전통 과학이 서구 과학을 대체하는 결과를 가져왔다.

<힌트>
- 니덤의 연구가 서구 중심의 과학사 서술을 재고하게 만들었지만, 완전히 대체했다거나 중국이 현대 과학 발전의 주도권을 확보했다는 주장은 과도한 해석이다.
- 펑유란의 주장이 니덤의 연구로 인해 완전히 부정되었다는 것은 과장이며, 니덤이 중국 전통 과학의 가치를 재발견하는 데 기여했지만 그 우수성을 입증했다고 단정하기는 어렵다.
- 니덤이 중국의 과학 기술이 세계 과학기술사의 중요한 일부임을 보여주었지만, 중국이 르네상스 이전부터 서구보다 훨씬 앞섰다거나 현대 과학의 기원이라고 주장한 것은 아니다.
- 니덤의 연구가 과학사의 패러다임을 전환시켰다고 볼 수 있지만, 중국 철학이 현대 과학의 근간임을 입증했다거나 길리스피의 주장을 완전히 반박했다고 보기는 어렵다.
- 니덤의 연구가 중국 과학의 가치를 재조명했지만, 서구 과학의 가치를 완전히 부정하거나 중국 전통 과학이 서구 과학을 대체했다는 주장은 지문의 내용을 과도하게 해석한 것이다.

<선택지>
- 펑유란은 중국의 과학적 정체성을 확립하기 위해 서구 과학 기술의 수용을 적극적으로 주장했으며, 이는 중국 지식인 사회에 큰 영향을 미쳤다.
- 길리스피는 중국 전통 과학의 부재를 지적하며, 과학 발전의 원동력을 유럽 문명의 독창성에서 찾았고, 이는 서구 중심적인 과학사 서술을 강화하는 결과를 초래했다.
- 니덤은 『중국의 과학과 문명』에서 중국 과학기술의 독자성을 강조하면서도, 서구 과학과의 공통점을 발견하고 상호 영향을 탐구하는 데 주력했다.
- 중국은 르네상스 이전 유럽보다 뒤떨어진 문명 수준을 보였기 때문에 과학 혁명을 이루지 못하고 서구에 비해 뒤처지게 되었다.
- 니덤은 중국 과학의 우수성을 선전하기 위해 중국 정부의 지원을 받아 연구를 진행했으며, 이는 그의 연구의 객관성에 대한 논란을 불러일으켰다.

<힌트>
- 펑유란은 중국에 과학이 부재했다고 주장했을 뿐, 서구 과학 기술의 수용을 주장했다는 내용은 지문에 없다.
- 길리스피는 중국 전통 과학의 부재를 지적했지만, 서구 중심적인 과학사 서술을 의도적으로 강화하려는 목적을 가졌다는 언급은 지문에 없다.
- 니덤은  『중국의 과학과 문명』에서 중국 과학기술의 독자성을 강조했지만, 서구 과학과의 공통점을 발견하고 상호 영향을 탐구했다는 내용은 지문에 없다.
- 지문에서는 중국이 르네상스 이전 유럽과 유사한 문명 수준을 보유했다고 언급하고 있으며, 중국이 유럽보다 문명 수준이 뒤떨어졌다는 내용은 지문에서 찾을 수 없다.
- 니덤은 중국 정부의 지원을 받아 연구를 진행했다는 내용은 지문에 없다.

<이 글에서 얻어갈 개념 3가지>

- "니덤 프로젝트"는 조지프 니덤이 주도한 대규모 중국 과학사 연구 사업으로, 『중국의 과학과 문명』 시리즈를 통해 중국의 과학기술이 세계 문명 발전에 기여한 바를 체계적으로 정리하고 서구 중심의 과학사 서술을 재고하게 만들었다.

- "비교사적 관점"은 니덤이 채택한 연구 방법론으로, 아시아와 유럽의 과학 발전을 평행(parallel)하게 비교함으로써 각 문명권의 과학 발전 양상을 상대적으로 이해하고 평가하는 접근 방식이다.

- "중영과학합작관"은 1942년 니덤이 충칭에 설립한 기관으로, 중일전쟁 중 중국 과학자들에게 실험 장비와 과학 문헌을 지원하며 중국 전통 과학기술에 대한 방대한 자료를 수집하는 데 중요한 역할을 했다.



(연습문제 3)

출처: https://openlectures.naver.com/contents?contentsId=132105&rid=2934

맥스웰, 아인슈타인, 그리고 빛의 패러다임

강연자 : 이필진 고등과학원 물리학부 교수강연일 : 2017. 07. 29

참조 및 재구성.



현대 과학의 발전에서 아인슈타인과 맥스웰은 핵심적인 역할을 수행한 인물들로서, 그들의 업적은 물리학의 패러다임을 혁신적으로 전환시켰다. 맥스웰은 전기와 자기 현상을 통합하는 맥스웰 방정식을 정립하여 전자기 이론의 토대를 마련하였는데, 이는 전기 유전율(ε)과 자기 투과율(μ)이라는 상수를 포함하고 있다. 이 두 상수를 활용하여 계산한 값은 빛의 속도(c)와 일치하는데, 이는 빛이 전자기파임을 시사한다. 빛의 속도가 물리 법칙에 절대적인 상수로 등장한다는 사실은 당시 과학자들에게 큰 충격을 주었으며, 이는 공간과 시간이 절대적이라는 뉴턴 역학의 관점을 뒤흔들었다. 이러한 배경에서 아인슈타인은 특수 상대성 이론을 제시하였고, 이는 빛의 속도가 모든 관성계에서 일정하다는 원리를 중심으로 한다. 이로써 시간과 공간은 절대적 개념이 아닌 상대적인 개념으로 이해되었으며, 에테르라는 가상 매질의 존재는 부정되었다. 마이컬슨-몰리 실험은 빛의 속도가 관측자의 운동 상태와 무관하게 일정함을 입증하여 에테르 이론을 반박하는 중요한 증거가 되었다. 특수 상대성 이론에 따르면, 빛의 속도는 우주에서 가장 빠른 속도로, 어떤 물질이나 정보도 이를 초과할 수 없다. 이는 질량과 에너지의 등가성을 나타내는 E=mc² 공식으로도 표현되며, 이는 우주의 근본적인 에너지 보존 원리와 연결된다. 한편, 우주의 나이가 유한하고 빛의 속도가 한정되어 있다는 사실은 우리가 밤하늘에서 관측하는 별빛이 과거의 것임을 의미한다. 올버스의 역설은 밤하늘이 어두운 이유에 대한 질문으로, 우주의 나이가 유한하기 때문에 무한한 별빛이 지구에 도달하지 않는다는 해답을 얻는다. 우주 배경 복사는 빅뱅 이후 남겨진 잔재로서, 우주의 초기 상태를 직접 관측할 수 있는 근거를 제공한다. 이는 전자기 복사파의 형태로 우주 전역에 퍼져 있으며, 그 온도는 약 3켈빈에 해당한다. 이러한 관측은 절대적인 빛의 속도가 시간의 흐름을 거슬러 우주의 과거를 탐구할 수 있게 함을 보여준다. 최근 코비(COBE), WMAP, 플랑크(Planck) 등 우주관측위성의 데이터는 우주론에 대한 정량적 연구를 가능하게 하였으며, 우주의 팽창과 구조에 대한 새로운 이해를 이끌어냈다. 빛의 속도가 갖는 보편성과 절대성은 우주론뿐만 아니라 현대 물리학 전반에 걸쳐 근본적인 원리로 작용하고 있다. 또한, 중력의 전달 속도 역시 빛의 속도와 동일함이 일반 상대성 이론에 의해 예견되었으며, 이는 중력파의 존재로 확인되었다. 중력파의 직접 관측은 아인슈타인의 예측이 옳았음을 증명하는 중요한 성과로 평가된다. 결국, 맥스웰의 전자기 이론과 아인슈타인의 상대성 이론은 빛의 본질과 우주의 구조에 대한 깊은 통찰을 제공하였으며, 이는 현대 과학과 기술 문명의 기반이 되었다.

<선택지>
- 마이컬슨-몰리 실험은 에테르의 존재를 확인함으로써 특수 상대성 이론을 보강하는 역할을 했다.
- 특수 상대성 이론에 따르면, 중력파는 빛의 속도보다 빠른 속도로 우주를 통해 전달된다.
- 우주 배경 복사는 빅뱅 이후 우주의 온도가 지속적으로 상승하고 있음을 나타내는 증거로 활용된다.
- 맥스웰의 방정식에 따르면, 빛의 속도는 전기 유전율과 자기 투과율의 곱으로 결정되며 절대적인 상수가 아니다.
- 특수 상대성 이론은 에테르의 개념을 유지하면서도 공간과 시간의 절대성을 주장한다.

<힌트>
- 마이컬슨-몰리 실험은 에테르의 존재를 반박했으며, 특수 상대성 이론을 보강했다고 볼 근거가 없다.
- 특수 상대성 이론은 중력파 전달 속도가 빛의 속도와 동일함을 주장한다.
- 우주 배경 복사는 빅뱅 이후 우주의 온도가 감소하고 있음을 보여주는 증거다.
- 맥스웰의 방정식에서는 빛의 속도가 전기 유전율과 자기 투과율의 비율로 결정되며, 절대적 상수이다.
- 특수 상대성 이론은 에테르의 개념을 부정하고, 공간과 시간의 상대성을 주장한다.

<선택지>
- 맥스웰의 전자기 이론은 빛의 속도를 계산하는 데 사용되었지만, 아인슈타인의 상대성 이론과는 달리 에테르의 존재를 긍정하는 결과를 가져왔다.
- 특수 상대성 이론에 따르면, 빛의 속도는 절대적이지만 시간과 공간은 상대적이며, 이는 우주의 나이가 무한하다는 것을 의미한다.
- 올버스의 역설은 무한한 우주에서 밤하늘이 밝아야 한다고 주장하지만, 실제로 밤하늘이 어두운 이유는 우주의 팽창으로 인한 적색편이 때문이다.
- 우주 배경 복사의 발견은 빅뱅 이론을 지지하는 증거이지만, 이는 우주의 나이가 유한하다는 주장과 모순되며 우주의 무한성을 암시한다.
- 중력파의 관측은 일반 상대성 이론을 지지하는 증거이지만, 이는 빛의 속도보다 빠른 정보 전달의 가능성을 시사하여 특수 상대성 이론과 충돌한다.
<힌트>
- 맥스웰의 전자기 이론은 오히려 에테르의 존재를 부정하는 데 기여했으며, 아인슈타인의 상대성 이론과 함께 에테르 개념을 불필요하게 만들었다.
- 특수 상대성 이론은 빛의 속도가 절대적이고 시간과 공간이 상대적임을 주장하지만, 이는 우주의 나이가 무한하다는 것을 의미하지 않는다. 오히려 우주의 나이가 유한함을 시사한다.
- 올버스의 역설에 대한 해답은 우주의 나이가 유한하기 때문이며, 우주의 팽창으로 인한 적색편이는 별개의 현상이다.
- 우주 배경 복사의 발견은 빅뱅 이론과 우주의 유한한 나이를 지지하는 증거이며, 우주의 무한성을 암시하지 않는다.
- 중력파의 관측은 일반 상대성 이론을 지지하며, 중력파의 속도가 빛의 속도와 같다는 것을 확인했다. 이는 특수 상대성 이론과 충돌하지 않으며, 빛보다 빠른 정보 전달의 가능성을 시사하지 않는다.

<선택지>
- 맥스웰 방정식은 전기력과 자기력을 통합하여 설명하며, 이는 전기 유전율과 자기 투과율이라는 변수를 통해 빛의 속도가 일정하지 않을 수 있음을 시사한다.
- 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면, 빛보다 빠른 속도로 이동하는 물질은 존재할 수 있으며, 이는 시간 여행의 가능성을 열어준다.
- 마이컬슨-몰리 실험은 에테르 이론을 뒷받침하는 결과를 도출했으며, 이는 빛의 속도가 관측자의 운동 상태에 따라 변화할 수 있음을 의미한다.
- 올버스의 역설은 우주의 나이가 무한하다면 밤하늘이 밝아야 한다는 주장으로, 이는 우주 배경 복사의 존재와 모순된다.
- 우주 배경 복사는 우주의 팽창과 함께 그 온도가 증가하고 있으며, 이는 빅뱅 이론을 부정하는 증거로 해석된다.

<힌트>
- 맥스웰 방정식은 빛의 속도가 일정함을 보여주며, 전기 유전율과 자기 투과율은 상수이지 변수가 아니다.
- 특수 상대성 이론에 따르면 빛의 속도는 넘을 수 없는 절대적인 상한선이며, 시간 여행은 이론적으로 가능할 수 있지만 빛보다 빠른 속도로 이동하는 것을 의미하지는 않는다.
- 마이컬슨-몰리 실험은 에테르 이론을 반박하는 결과를 가져왔으며, 이는 빛의 속도가 관측자의 운동 상태와 무관하게 일정함을 증명한다.
- 올버스의 역설은 우주의 나이가 유한하기 때문에 밤하늘이 어둡다는 것을 설명하며, 우주 배경 복사는 빅뱅 이후 우주가 팽창하면서 온도가 감소한 결과 남겨진 잔재이다.
- 우주 배경 복사는 우주의 팽창과 함께 그 온도가 감소하고 있으며, 이는 빅뱅 이론을 뒷받침하는 중요한 증거 중 하나이다.

<이 글에서 얻어갈 개념 3가지>

- "전기 유전율(ε)과 자기 투과율(μ)"은 맥스웰 방정식에 포함된 두 상수로, 이들을 이용해 계산한 값이 빛의 속도와 일치함으로써 빛이 전자기파임을 시사하는 중요한 물리량이다.

- "마이컬슨-몰리 실험"은 빛의 속도가 관측자의 운동 상태와 무관하게 일정함을 입증하여 에테르 이론을 반박하고 특수 상대성 이론을 지지하는 결정적인 실험으로, 물리학의 패러다임 전환에 기여했다.

- "우주 배경 복사"는 빅뱅 이후 남겨진 잔재로, 약 3켈빈의 온도를 가진 전자기 복사파 형태로 우주 전역에 퍼져 있어 우주의 초기 상태를 직접 관측할 수 있는 근거를 제공하며, 현대 우주론 연구의 핵심적인 관측 증거이다.




(연습문제 4)

출처: https://openlectures.naver.com/contents?contentsId=132105&rid=2934

참조 및 재구성.



우주 배경 복사의 관측을 통해 밝혀진 가장 놀라운 사실 중 하나는 우주의 에너지 구성이다. 우리가 일상적으로 인식하는 원자, 전자, 양성자 등으로 이루어진 물질은 우주 에너지 밀도의 약 4분의 1에 불과하며, 나머지 4분의 3은 암흑 에너지라고 불리는 질량이 없는 형태의 에너지가 차지한다. 이 암흑 에너지는 공간의 팽창이나 수축과 무관하게 항상 일정한 밀도를 유지하며, 입자의 집합으로 이해할 수 없는 독특한 성질을 지닌다. 이러한 특성은 에너지 보존 법칙을 위배하는 것처럼 보이지만, 실제로는 그렇지 않다. 암흑 에너지는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 우주 상수로 나타나는데, 이는 공간의 팽창과 관계없이 불변의 에너지 밀도를 가진다. 우주의 팽창으로 인해 물질의 밀도는 감소하지만, 우주 상수는 변하지 않으므로 시간이 지남에 따라 암흑 에너지의 상대적 비중은 더욱 커진다. 초기 우주에서는 물질의 밀도가 우주 상수에 비해 매우 컸지만, 현재는 암흑 에너지가 우주 에너지의 대부분을 차지하게 되었다. 이러한 현상으로 인해 "우주 상수의 퍼즐"이 제기되는데, 이는 왜 우주 상수의 값이 그렇게 작으면서도 0이 아닌지를 설명하는 문제이다. 우주 상수가 처음부터 0이었다면 이러한 문제가 없었겠지만, 관측 결과 그렇지 않음이 밝혀졌다. 초끈 이론은 이 문제에 대한 가능성 있는 해답을 제시한다. 초끈 이론에 따르면, 우주는 10차원의 시공간으로 이루어져 있으며, 이 중 숨겨진 6차원 공간의 형태에 따라 10의 500승 가지의 다양한 우주가 존재할 수 있다. 이러한 멀티버스(multiverse) 개념은 우리 우주의 우주 상수가 특정한 값인 이유를 설명하는 데 도움이 된다. 즉, 수많은 우주 중에서 생명체가 존재할 수 있는 환경을 가진 우주는 제한적이며, 우리는 그 중 하나에 존재한다는 것이다. 이는 지구의 표면 온도가 생명체에 적합한 이유가 우주에 무수히 많은 행성이 존재하기 때문이라는 설명과 유사하다. 따라서 우주 상수의 작은 값은 필연적인 당위성보다는 환경적 우연의 결과로 이해될 수 있다. 그러나 이러한 설명이 실제로 옳은지는 아직 알 수 없으며, 멀티버스의 실존과 초끈 이론의 검증은 현재 과학 기술로는 어려운 상태이다. 맥스웰의 전자기 이론과 아인슈타인의 상대성 이론이 그러했듯이, 초끈 이론도 우주의 근원을 밝히기 위한 지속적인 노력의 연장선상에 있다. 앞으로의 연구를 통해 우주 상수의 퍼즐이 풀리고, 초끈 이론이 새로운 패러다임으로 자리매김할 수 있을지 기대된다.

<선택지>
- 암흑 에너지는 물질과 밀접하게 연관되어 있어 공간의 팽창과 밀접한 영향을 주고 받는다.
- 초끈 이론에 따르면, 현재 우주는 11차원의 시공간으로 구성되어 있으며, 그 중 숨겨진 7차원이 다양한 우주의 존재를 가능하게 한다.
- 우주 배경 복사의 관측은 암흑 물질의 밀도를 확인하는데 중요한 역할을 하지만, 암흑 에너지의 존재는 증명하지 못한다.
- 멀티버스 이론에 따르면, 모든 우주는 동일한 우주 상수를 가지며, 이는 초끈 이론과 일치하지 않는다.
- 암흑 에너지는 입자의 집합으로 이해할 수 있으며, 에너지 보존 법칙을 명확히 위배한다.

<힌트>
- 암흑 에너지는 공간의 팽창이나 수축과 무관하게 일정한 밀도를 유지한다고 지문에 명시됨. 물질과 밀접하게 연관되지 않음.
- 지문에서는 초끈 이론이 우주를 10차원 시공간으로 설명하며, 숨겨진 6차원을 언급함. 11차원과 7차원은 틀림.
- 우주 배경 복사의 관측을 통해 우주의 에너지 구성이 밝혀졌으며, 암흑 에너지의 존재도 확인됨.
- 지문에 따르면 멀티버스는 다양한 우주 상수를 가질 수 있다고 설명됨. 모든 우주가 동일한 우주 상수를 가진다는 것은 틀림.
- 암흑 에너지는 질량이 없는 에너지 형태로, 입자의 집합으로 이해되지 않으며, 에너지 보존 법칙을 위배하지 않음.

<선택지>
- 우주 배경 복사의 관측은 우주의 에너지 구성에 대한 이해를 근본적으로 변화시켰으며, 이를 통해 암흑 에너지가 우주 에너지 밀도의 약 4분의 3을 차지한다는 사실이 밝혀졌다.
- 암흑 에너지의 독특한 성질로 인해 에너지 보존 법칙이 위배되는 것처럼 보이지만, 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 우주 상수로 설명되어 실제로는 에너지 보존 법칙을 준수한다.
- 초끈 이론은 우주 상수의 퍼즐을 해결하기 위한 유일한 방법으로, 10차원의 시공간과 멀티버스 개념을 통해 우리 우주의 우주 상수 값이 특정한 이유를 명확히 설명한다.
- 우주 상수의 작은 값은 필연적인 당위성보다는 환경적 우연의 결과로 이해될 수 있으며, 이는 지구의 표면 온도가 생명체에 적합한 이유와 유사한 논리로 설명된다.
- 맥스웰의 전자기 이론과 아인슈타인의 상대성 이론이 우주의 근원을 완벽히 설명했듯이, 초끈 이론도 현재 과학 기술로 완전히 검증되어 우주의 모든 비밀을 밝혀냈다.
<힌트>
- 이 선택지는 지문의 내용과 일치하므로 부당한 추론이 아니다.
- 이 선택지는 지문의 내용을 정확히 반영하고 있으므로 부당한 추론이 아니다.
- 초끈 이론이 우주 상수의 퍼즐에 대한 "가능성 있는 해답"을 제시한다고 언급되었지만, 유일한 방법이라거나 명확히 설명한다고 단정 짓는 것은 부적절한 추론이다.
- 이 선택지는 지문의 내용을 정확히 반영하고 있으므로 부당한 추론이 아니다.
- 맥스웰의 전자기 이론과 아인슈타인의 상대성 이론이 우주의 근원을 완벽히 설명했다는 것은 지문에 언급되지 않았으며, 초끈 이론이 현재 과학 기술로 완전히 검증되었다는 것은 지문의 내용과 반대되는 주장이다.

<선택지>
- 암흑 에너지는 우주의 팽창과 수축에 직접적인 영향을 미치며, 이는 암흑 에너지의 밀도가 시간에 따라 변화한다는 것을 의미한다.
- 암흑 에너지가 우주 에너지의 대부분을 차지하게 된 것은 초기 우주에서 물질의 밀도가 급격하게 감소했기 때문이다.
- 초끈 이론에 따르면, 우주는 10의 500승 가지의 다양한 우주로 구성되어 있으며, 각 우주는 서로 다른 차원의 시공간을 가지고 있다.
- 암흑 에너지의 특성은 에너지 보존 법칙에 위배되는 것처럼 보이지만, 맥스웰의 전자기 이론을 통해 그 모순을 해결할 수 있다.
- 우주 상수는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 도입된 개념으로, 공간 자체의 에너지 밀도를 나타내며, 시간이 지남에 따라 그 값이 증가한다.

<힌트>
- 암흑 에너지는 공간의 팽창이나 수축과 무관하게 항상 일정한 밀도를 유지한다고 했으므로 밀도가 변화한다는 것은 틀린 내용이다.
- 초기 우주에서 물질의 밀도가 감소한 것은 사실이나, 암흑 에너지가 우주 에너지의 대부분을 차지하게 된 것은 우주 상수가 변하지 않기 때문이지, 물질의 밀도 감소가 직접적인 이유는 아니다.
- 초끈 이론에 따르면 모든 우주는 10차원의 시공간으로 이루어져 있으며, 숨겨진 6차원 공간의 형태가 다르다고 설명한다.
- 암흑 에너지의 특성은 에너지 보존 법칙에 위배되는 것처럼 보이지만, 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 우주 상수로 설명될 수 있다고 했으므로 맥스웰의 전자기 이론은 관련이 없다.
- 우주 상수는 시간이 지남에 따라 변하지 않는다고 했으므로 값이 증가한다는 것은 틀린 내용이다.

<이 글에서 얻어갈 개념 3가지>

- "암흑 에너지"는 우주 에너지 밀도의 약 75%를 차지하는 질량이 없는 에너지 형태로, 공간의 팽창이나 수축과 무관하게 일정한 밀도를 유지하며 우주의 가속 팽창을 야기한다.

- "우주 상수의 퍼즐"은 우주 상수의 값이 매우 작지만 0이 아닌 이유를 설명하는 문제로, 이는 우리 우주의 특성과 생명체 존재 가능성에 중요한 영향을 미친다.

- "멀티버스(multiverse)"는 초끈 이론에 기반한 개념으로, 10차원 시공간에서 숨겨진 6차원 공간의 형태에 따라 10의 500승 가지의 다양한 우주가 존재할 수 있다는 이론으로, 우리 우주의 특정한 물리 상수를 설명하는 데 활용된다.



오늘은 여기까지입니다. 읽어주셔서 감사합니다.



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