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적색편이는 가시광선을 포함한 모든 전자기파에서 일어나나요? 그러면 먼 우주에서 온 별빛이 적외선 등의 형태로 관측될 수도 있나요?
네, 적색편이는 모든 전자기파에서 일어나는 현상입니다. 따라서 천체의 빛이 적외선의 형태로 관측되기도 하며 이를 이라고 합니다.
전자기파의 에너지를 결정하는 요인은 진폭인가요, 파장인가요?
전자기파(빛)은 파동과 입자의 성질을 동시에 갖고 있는 이상한 존재입니다. 파동으로 볼 때 보통 ‘전자기파’라 하고 빛으로 볼 때 ‘광자’라고 하는데 광자가 잔뜩 모여 있는 게 빛이라고 생각하면 되겠습니다. 광자가 많으면 밝고 광자가 적으면 어둡습니다. 파동(전자기파)의 경우 그 에너지를 결정하는 것은 진폭입니다. 파동의 크기인 셈이죠. 파고가 높은 파도가 더 큰 위력을 갖고 있는 것과 마찬가지입니다. 이를 ‘광자’의 입장에서 보면 광자가 많이 몰려있는 경우입니다. 하지만 입자의 측면에서 광자의 에너지를 결정하는 것은 진폭이 아니라 파장(또는 파장의 역수인 진동수)입니다. 플랑크와 아인슈타인에 의해 정립된 그 유명한 ‘광양자가설’이죠. 빛이 아주 작은 스케일에서 다른 것과 상호작용할 때는 파동적 성격보다 입자적 성격이 중요하기 때문에 파동으로서의 에너지보다 입자로서의 에너지가 중요해집니다. 하지만 입자인 광자를 파동의 성격인 파장 또는 진동수로 그 에너지를 나타낸다는 것 자체가 이미 모순을 내포하고 있는 셈입니다. ‘빛이 정확히 어떻게 생겼느냐’를 정확히 나타내는 과학적 모델은 아직 존재하지 않습니다.
다른 거울상 형태의 분자는 왜 서로 다른 생물학적 특성을 갖나요?
그 3차원적 구조 때문입니다. 구조가 다르면 결합방식이 달라지겠죠. 저는 개인적으로 왼손잡이인데 사실 외관상 왼손과 오른손은 구별되지 않습니다. 하지만 군대에서 오른손잡이들의(?) 총을 쏠 때 뭔가 어색해서 고생을 많이 했습니다. 왼손잡이용 총과 오른손잡이용 총은 총알이 나간다는 기능 면에서는 동일합니다. 하지만 왼손잡이용 총은 왼손잡이인 사람이 사용할 수 있고 반대의 경우도 마찬가지입니다. 거울상 형태의 분자들도 마찬가지로 3차원 구조에 의한 결합방식의 차이 때문에 서로 다른 생물학적 특성을 갖게 되는 겁니다.
초등5학년입니다.DNA에 관한 책을 읽던 중 궁금증이 해결되지 않아 글을 올립니다.DNA로 할 수 있는 일이 무엇이 있을까요?
반갑습니다. 아주 좋은 질문입니다. 우선 DNA로 무슨 일인가를 새로 하기 전에 DNA가 무슨 일을 하는지는 학생도 잘 알고 있으리라 생각합니다. 첫째, 생명체가 갖고 있는 정보를 자손에게 전달해서 자신과 똑같거나 유사한 생명체를 만드는 역할을 합니다. 둘째, DNA에 적혀 있는 정보에 따라 단백질을 합성해서 생명체의 몸을 구성하고 생명체가 살아갈 수 있도록 다양한 역할을 수행하도록 합니다. 따라서 인간이 DNA을 이용해서 할 수 있는 일은 많습니다. 우리가 지금 먹고 있는 많은 음식도 사실 인간이 그 생물의 DNA를 의도적으로 변화시킨 것이 많습니다. 쌀과 밀 같은 대부분의 곡식과 대부분의 과일들은 사실상 우리에게 알맞도록 의도적으로 DNA를 바꾼입니다. 애완동물도 인간이 오랜 시간에 걸쳐 의도적으로 DNA를 변화시킨거구요. 모든 애완견이 사실상 한 마리 늑대의 후손이었다는 사실이 믿기지 않겠지만 엄연한 과학적 사실입니다. 요즘은 DNA을 자르고 붙이고 하는 ‘유전자 편집 기술’을 이용해서 다양한 질병을 치료하기도 합니다. 그 중 가장 유명한 것이 ‘크리스퍼 유전자가위’이죠. 또한 인간은 DNA 기술을 이용해서 새로운 생명체를 만들려고 시도하고 있는데 이를 ‘합성생물학’이라고 합니다.
뼈 대사에 대해서 설명해주세요
저희 루디선생님 중에는 뼈 전문가가 없어 다음 사이트의 자료를 참조로 인용합니다.
https://www.healthcare.siemens.co.kr/clinical-specialities/bone-metabolism/bone-metabolism
“뼈 대사는 우리 몸이 오래된 뼈는 제거하고(“골전환, bone turnover”) 다시 새것으로 교체하는(“골흡수, bone resorption”) 연속적인 과정입니다. 이 같은 과정은 새로운 뼈를 생성하는 조골세포와 오래된 뼈를 파괴하는 파골세포에서 일어납니다. 이러한 과정이 균형있게 진행되면 골량(bone mass)은 일정한 상태를 유지합니다. 사람은 중년에 이르면 칼슘 대사, 칼슘과 비타민 D 결핍, 에스트로겐 수치 변화와 같은 호르몬 요소로 인해 뼈의 교체속도 보다 더 빠르게 뼈를 상실하게 됩니다. 조골세포와 파골세포가 생성하는 단백질을 측정하면 골전환을 실시간으로 평가할 수 있으며 이는 특히 폐경기 골다공증 관리에 이용됩니다.”
암에 대한 과학적이고 분석적인 책을 추천받고 싶습니다 :)
무엇보다 로버트 와인버그의 이라는 책을 추천하고 싶습니다. 그리고 여유가 있으면 싯다르타 무케르지의 도 일독을 권합니다. 과학책으로는 드물게 퓰리처상을 받은 책입니다.
시간은 관성에 의해서 저절로 흐르나요? 아니면 외력에 의해서 강제로 흐르나요? 만약에 관성에 의해서 저절로 흐른다면 초기 속도는 어떻게 발생했고 왜 저항이 없이 관성으로 흐르나요? 그리고 만약에 외력에 의해서 흐른다면 그 외력은 어디서 나오는 건가요?
좋은 질문입니다만 현재까지 합의된 과학으로는 답변하기 곤란한 질문인 것 같습니다. 질문 상에는 시간이 마치 물질처럼 외력에 의해 초기 속도로 움직였고 저항이 없이 관성으로 흐르는 것으로 표현되었지만 시간은 물질이라고 할 수 없기 때문에 똑같은 논리가 적용되기 어려울 것 같습니다.
천문학이란 무엇인가요?
위키백과에 따르면 “별이나 행성, 혜성, 은하와 같은 천체와, 지구 대기의 바깥쪽으로부터 비롯된 현상(예를 들면, 우주 마이크로파 배경)을 연구하는 자연과학의 한 분야이다. 우주의 시작 및 진화, 천체의 운동, 물리, 화학, 기상, 진화 등을 그 연구 대상으로 한다.” 이것이 천문학에 대한 거의 정확한 표현인 것 같고 요약자면 지구 밖 우주의 모든 천체와 현상을 연구하는 학문으로 생각할 수 있겠습니다.
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