ㅈ씀
이번 수업에서는 본격적으로 물리학의 기초에 관한 내용을 배웠다.
별로 어렵지 않은 내용이었다.
'과학'이라는 용어는 18세기 이후에 등장했다고 한다.
코페르니쿠스나 뉴턴 때에는 그 이름이 없었고 '과학 = 물리'였다.
과학의 과정은 다음과 같다.
1. 자연현상을 관찰한다.
2. 논리적, 체계적으로 진술한다.
3. 수치화
4. 실험으로 확인한다.
이 중에서 두번째 단계는 자연현상을 관찰한 후 중요한 fact들을 뽑아 이론을 만들고 그것을 모델링하는 단계를 의미한다.
그리고 마지막 네번째 단계에서 실험을 통해 이론이 맞는지 확인하는 과정을 거치게 되는데,
이 때 이론과 실험이 일치하면 그 이론은 "법칙"으로 승격된다.
어떤 이론이 법칙이 되려면 "재현성"을 가지고 있어야 한다.
교수님은 아인슈타인이 노벨 물리학상을 받은 것이 상대성 이론 덕분이라고 생각하는 사람들이 많은데, 실제로 아인슈타인은 "광전효과" 덕분에 노벨 물리학상을 탔다고 말했다.
상대성 이론은 아직 이론일 뿐, 그것을 입증할 실험 결과는 아직 없어 "법칙"으로 대접받지 못한다고 한다.
노벨물리학상은 한번에 최대 3명까지 수상 가능한데, 이론을 낸 사람만 받는 것이 아니고 실험해서 증명한 사람도 그 의의를 인정해 받는다고 한다.
과학은 대상이 측정 가능한 것을 대상으로 한다.
예를 들어 '유령'과 같은 것은 지금은 측정 가능하지 않으므로 과학이라고 하지 않는다.
그러나 앞으로 유령을 측정할 수 있는 기술이 생긴다면 그것 또한 과학이 될 것이다.
시대가 흐르면서 측정 가능한 대상은 점점 넓어져왔다고 한다.
그래서 예전에는 과학이던 것이 지금은 과학이 아닐 수 있고, 지금 과학인 것이 예전에는 과학이 아니었을 수도 있다.
물리학에서는 측정하는 값을 "물리량"이라고 부른다.
질량, 무게 같은 것이 바로 물리량이다.
그리고 이 물리량을 표현하기 위해 꼭 필요한 것이 바로 "단위"로, 단위는 변하지 않는 것이어야 한다.
1960년에 국제위원회는 과학에서 사용되는 기본량들에 대한 일련의 표준을 세웠는데, 이를 SI (Systeme International) 단위라고 부른다. SI 기본 단위는 다음과 같다.
길이 - 미터(m)
질량 - 킬로그램(kg)
시간 - 초(s)
온도 - 캘빈(K)
전류 - 암페어(A)
광도 - 칸델라(cd)ㅁ
물질의 양 - 몰(mole)
(대학물리학1 7판/북스힐)
다음으로 물리학의 계산에서 유효 숫자라는 것을 배웠다.
유효 숫자는 물리학에서 측정값의 오차를 표현하기 위해 사용된다.
가령 3.1 이라는 숫자가 있다면, 물리학에서 이 숫자는 3.10000000…을 의미하는 것이 아니다.
3.1 = 3.1□□□□□□□□□… 이고, □에 어떤 값이 들어가는지 모른다는 의미이다.
즉 근사값으로 3.1이라고 쓴 것 뿐이다.
그래서 물리학에서 덧셈이 나왔을 때, 예를 들어
3.1
+ 2.15
─────
라는 덧셈의 경우 원래의 의미는 아래와 같이 임의의 숫자를 집어넣어 계산하라는 말이다.
3.1□□□□
+ 2.15□□□
────────
보통 수학의 경우 그 값이 5.25가 되겠지만, 물리학의 덧셈에서는 위와 같이 □에 어떤 숫자가 있다고
생각해야 하므로 그 값이 달라지게 된다. 이렇게 계산에 오차가 생기는 경우 유효 숫자를 이용한다.
유효 숫자는 숫자의 개수를 의미한다.
3.1은 숫자가 2개니까 "두 개의 유효 숫자를 갖는다"고 말한다.
2.15는 숫자가 3개니까 "세 개의 유효 숫자를 갖는다"고 말한다.
위의 덧셈처럼 유효 숫자가 서로 다른 것들의 덧셈은 유효 숫자가 작은 걸로 맞추어 준다.
3.1○ 3.1○
+ 2.15 + 2.15
────── ──────
5.2⑤ 5.3
일단 왼쪽처럼 덧셈을 한 후에 유효숫자가 작은 쪽(소수점 한자리)으로 반올림한다.
그래서 덧셈의 결과는 오른쪽과 같다.
물리학에서는 숫자를 쓸 때도 마지막 숫자 0을 버리면 안 된다.
3.1 과 3.10의 의미는 다르니까 말이다.
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