k-jieum 님의 블로그

14. 아인슈타인의 기적의 해 ③: 특수 상대성 이론의 탄생

모두에게 똑같이 흐르던 시간의 배신뉴턴의 시대 이래로, 우리는 너무나 당연하게 믿어왔습니다. 시간은 누구에게나 공평하게, 똑같은 속도로 흐르고, 공간은 변하지 않는 절대적인 무대라고 말이죠. 내가 1초를 보낼 때, 저 멀리 다른 사람도 똑같은 1초를 보낸다는 것. 이것은 의심할 여지 없는 상식이었습니다.그런데 말입니다. 19세기 말, 과학자들은 빛의 속도를 측정하다가 아주 이상한 문제에 부딪힙니다. 내가 기차를 타고 공을 던지면 '기차의 속도 + 공의 속도'가 되는 게 당연한데, 빛은 내가 아무리 빨리 움직이면서 쏴도 그 속도가 전혀 변하지 않는다는 겁니다. 마치 어떤 상황에서도 자신의 속도를 고집하는 고집불통처럼 말이죠. 이 풀리지 않는 수수께끼에 모두가 머리를 싸매고 있을 때, 스위스 특허청의 한 젊..

요즘 가장 뜨거운 기술인 인공지능(AI)이 그림을 그리고, 글을 쓰고, 코드를 짜는 마법 같은 일들 뒤에는 항상 이름이 불리는 하드웨어가 있습니다. 바로 **GPU(그래픽 처리 장치)**죠. 원래는 화려한 3D 게임 그래픽을 위해 태어났지만, 이제는 AI 시대를 이끄는 핵심 엔진이 된 GPU에 대해 알아보겠습니다.CPU와는 다른 길, GPU는 어떻게 일할까요?컴퓨터의 ‘두뇌’를 **CPU(중앙 처리 장치)**라고 부르지만, GPU는 조금 다른 방식으로 일합니다. 이 둘의 차이를 쉽게 비유해 볼까요?CPU : 복잡하고 어려운 문제를 순서대로 하나씩 해결하는 ‘소수 정예 전문가’와 같습니다. 컴퓨터의 전반적인 운영을 책임지는 사령관이죠.GPU : 단순한 작업을 동시에 수천, 수만 개씩 처리하는 ‘거대한 공장..

눈에 보이지 않는 존재와의 조우1827년, 영국의 식물학자 로버트 브라운은 물 위에 떠 있는 꽃가루 입자들이 끊임없이 불규칙하게 움직이는 현상을 현미경으로 관찰했습니다. 마치 술 취한 사람처럼 예측 불가능하게 움직이는 이 현상은 오랫동안 과학자들의 호기심을 자극했지만, 명확한 설명은 나오지 않았습니다. 사람들은 이 기묘한 움직임에 '브라운 운동'이라는 이름을 붙였지만, 그 원인은 여전히 미스터리에 싸여 있었죠.1905년, 아인슈타인은 이 오랫동안 풀리지 않던 숙제에 과감하게 도전장을 내밉니다. 특허 서류에 파묻혀 지내던 26살의 젊은 물리학자는, 브라운 운동에 관한 논문에서 원자의 존재를 수학적으로 증명하는 놀라운 업적을 이루어냅니다.꽃가루를 춤추게 하는 보이지 않는 손길아인슈타인의 아이디어는 간단하면서..

지구 온난화의 주범 이산화탄소(CO₂), 만약 공장의 굴뚝에서 나오는 이산화탄소를 붙잡아 땅속에 가두거나 새로운 자원으로 재활용할 수 있다면 어떨까요? 이 상상을 현실로 만드는 기술이 바로 **탄소 포집·활용·저장(CCUS)**입니다.CCUS, 어떻게 작동하나요?CCUS는 세 가지 기술의 조합입니다.포집(Capture): 발전소나 공장에서 배출되는 CO₂가 대기 중으로 퍼지기 전에 선택적으로 붙잡습니다. 공기 중의 CO₂를 직접 빨아들이는 직접공기포집(DAC) 기술도 핵심입니다.활용(Utilization): 포집한 CO₂를 폐기물이 아닌 자원으로 활용합니다.화학반응을 통해 콘크리트, 플라스틱, 연료, 비료 등으로 재탄생시키는 거죠.저장(Storage): 활용되지 않은 CO₂는 지하 깊고 안정적인 지층에 ..

26살의 반항아, 세상을 향해 쏘아 올린 세 개의 화살1905년, 스위스 특허국의 젊은 심사관이었던 알베르트 아인슈타인은 물리학 역사상 가장 놀라운 업적을 단 한 해에 쏟아냅니다. 이른바 '기적의 해'라고 불리는 이 해에 발표된 그의 세 편의 논문은 물리학의 근본적인 이해를 완전히 뒤바꿔 놓았죠. 그 첫 번째 화살이 바로 '광전효과'에 관한 논문이었습니다.광전효과는 이미 오래전부터 알려진 현상이었습니다. 금속 표면에 빛을 쪼이면 전자가 튀어나오는 현상이었죠. 하지만 당시 물리학자들은 빛을 파동으로만 이해했기 때문에, 이 현상을 제대로 설명할 수 없었습니다. 마치 밀물 때 해변에서 조약돌이 휩쓸려 나가는 것을 파도로만 설명하려는 것과 같았죠.빛은 파동일까, 알갱이일까? 아인슈타인의 도발적인 제안이 난제에 ..

우리 머리 위에는 매일 아침 거대하고 공평한 에너지원, 바로 ‘태양’이 떠오릅니다. 이 뜨거운 햇빛을 붙잡아 우리가 매일 쓰는 전기로 바꾸는 상상이 바로 태양광 기술을 통해 현실이 되었습니다.햇빛은 어떻게 전기가 될까?핵심은 ‘광전효과(Photovoltaic effect)’라는 과학 원리입니다. 햇빛 알갱이(광자)가 반도체로 만든 태양전지에 부딪히면, 그 충격으로 전자가 튀어 나와 정해진 길을 따라 흐르기 시작합니다. 이 전자의 흐름이 바로 전기가 되는 것이죠. 이렇게 생산된 직류(DC) 전기는 ‘인버터’라는 똑똑한 번역기를 거쳐 우리가 가정에서 쓰는 교류(AC) 형태로 깔끔하게 변환됩니다.태양광, 어디까지 활용될까?‘태양광’ 하면 지붕 위 패널만 떠올리기 쉽지만, 사실 훨씬 다양하게 활용됩니다.계통연계..

풀리지 않던 검은 상자의 미스터리19세기말, 물리학자들은 뜨겁게 달궈진 물체, 즉 흑체에서 방출되는 빛(흑체 복사)의 스펙트럼을 설명하는 데 어려움을 겪고 있었습니다. 고전 물리학으로는 특정 파장에서 에너지 밀도가 무한대로 발산하는 '자외선 파탄'이라는 모순에 빠졌기 때문이죠. 마치 답이 보이지 않는 검은 상자 속 미스터리 같았습니다. 해결사 막스 플랑크 등장이 난제를 해결하기 위해 독일의 물리학자 막스 플랑크가 나섰습니다. 그는 수많은 시행착오 끝에 1900년, 이전까지 그 누구도 상상하지 못했던 혁명적인 가설을 제시합니다. 그것은 바로 "에너지는 연속적인 흐름이 아니라, 특정한 크기의 덩어리, 즉 '양자'로 이루어져 있다!"라는 주장이었습니다. 마치 물이 끊임없이 흐르는 것이 아니라, 수많은 물방울로..

척박한 땅에서 파리로, 운명을 만나다19세기말, 여성이 과학자가 되는 것을 상상하기 어렵던 시절, 폴란드의 '마리아 스크워돕스카'라는 한 젊은 여성이 있었습니다. 조국에선 대학에 갈 수 없었기에, 그녀는 오직 열정 하나만 품에 안고 프랑스 파리로 향합니다. 그곳에서 '마리'가 된 그녀는 소르본 대학에서 물리학과 수학을 공부하며 굶주림과 추위도 잊을 만큼 배움에 깊이 빠져들었죠.그리고 그곳에서 운명처럼 또 한 명의 과학자, 피에르 퀴리를 만납니다. 과학이라는 공통의 언어로 서로를 알아본 두 사람은 곧 부부가 되었고, 이는 역사상 가장 위대한 과학적 파트너십의 시작이었습니다. 그들의 신혼집은 근사한 보금자리가 아닌, 낡고 허름한 실험실이었습니다."이 돌멩이엔 대체 뭐가 들어있을까?"당시 과학계는 앙리 베크렐..

무더운 여름밤, 혹시 하늘에서 떨어지는 별똥별을 보며 소원을 빌어본 적 있으신가요? 그랬던 분이라면, 혹은 그런 낭만을 꿈꿔왔던 분이라면 이번 주 밤하늘을 놓치지 마시길 바랍니다.바로 두 개의 유성우가 거의 같은 날 밤 우리를 찾아오기 때문입니다. 마치 조용하지만 아름다운 듀엣 공연처럼 7월의 마지막 밤을 별똥별이 수놓을 예정이라고 합니다.성격은 정반대, 두 유성우의 매력이번 우주쇼의 주인공은 '남쪽 물병자리 델타 유성우'와 '염소자리 알파 유성우'입니다. 이 두 유성우는 각기 다른 혜성이 남긴 잔해들로, 저마다의 개성을 뽐내는 것이 특징입니다.남쪽 물병자리 델타 유성우: 비교적 희미하고 잔잔하게 밤하늘을 가로지릅니다. 수는 더 많아서 꾸준한 관측이 가능합니다.염소자리 알파 유성우: 수는 적지만 훨씬 밝..

여러분, TV 리모컨이 갑자기 먹통이 되거나 벽에 걸린 시계가 멈춰 섰을 때, 가장 먼저 뭘 하시나요? 아마 대부분 서랍을 뒤져 동그랗고 길쭉한 ‘건전지’를 찾아 교체하실 텐데요. 그런데 문득 이런 생각해 보신 적 없으신가요? “스마트폰 배터리는 매일 충전해서 쓰는데, 왜 이 건전지들은 한 번 쓰고 버려야 할까?”오늘은 이 간단하지만 흥미로운 질문의 답을 찾아, 우리 삶의 숨은 조력자 **‘1차 전지’**의 세계로 함께 떠나보겠습니다.다시 돌아오지 않는 에너지의 마법, 1차 전지의 비밀1차 전지의 가장 큰 특징은 이름 그대로 ‘단 한 번(1차)’만 사용할 수 있다, 즉 **‘충전이 불가능하다’**는 점입니다. 그 비밀은 바로 전지 내부에서 일어나는 화학 반응의 성격에 숨어있어요.1차 전지 속에서는 에너지..