인간은 다리를 두 개밖에 가지고 있지 않지만 중력을 극복하며 안전하게 직립하기 위해서 온갖 노력을 기울인다. 이 점에 있어서 그들의 능력 중 많은 부분이 천성적이다. 신생아의 머리를 아래로 조금 기울이면, 떨어지지 않으려고 어머니의 머리카락을 움켜쥐려고 할 것이다. 많은 동물들에게 있어서 떨어짐에 대한 공포는 생리적인 반응이다. 1960년대 초에 있었던 유명한 실험 시리즈에서 미국 심리학자들은 여러 종류의 동물들을 절벽 실험실에 놓았다. 절벽에는 유리판이 깔려 있어서 동물들이 마음만 먹으면 안전하게 건너갈 수 있게 만들어졌다. 몇몇 날거나 헤엄치는 동물들을 제외하고 실험 대상이 된 모든 동물들은 절벽을 보고 뒷걸음질쳤다. 갓 태어난 염소도 뒷걸음질쳤고, 기어다닐 수 있을 정도의 어린아이도 그러했다.
미국의 스카이랩(Skylab)이나 소련의 샐류트(Salyut) 같은 공간 실험실에서의 우주 비행사들은 ‘무중량(Weightlessness)’, ‘중력 영(Zero-g)’, ‘자유 낙하(Free fall)’ 등 우주선이 지구 주위를 수천 회 회전하는 동안 어느 자세나 위치에서도 잠잘 수 있고 뛰어난 곡예사처럼 활약할 수 있다. 액체가 흩어져서 공기 중에 방울방울 매달려 있거나 흐트러진 물체들이 선실 안에서 떠 다닌다. 그리고 우주 비행사들은 쓰레기가 그들 위를 떠 다니지 않도록 진공 면도기와 진공 화장실을 사용해야 한다. 또한, 사람들은 신체적으로 키가 커지고 뼈가 약해진다. 그 기묘한 생활이 아인슈타인 중력의 개요다. 엔진이 꺼진 우주선은 자유 낙하 상태이고 우주선과 그 내용물에는 아무런 힘도 작용하지 않는다. 비록 우주선이 팽팽한 줄 끝에 매달린 것같이 지구 주위를 선회하는 것처럼 보일지라도 그것(우주선이 자유 낙하한다는 것)은 사실이다.
19세기에 쥘 베른(Jules Verne)은 사람이 포탄에 들어가 지구에서 달까지 가는 것을 상상했는데 무중량을 직시하는 위트와 유머가 있었다. 그러나 그가 무중량에서 발생한 사건과 그 원인에 대해 완전히 틀린 생각을 갖고 있음을 나타내고 있어서 아인슈타인 이전의 중력에 대한 생각이 조잡했음을 증명하였다. 베른에게 있어 무중량과 그것에 관련된 야단법석은 오직 여행의 아주 짧은 부분, 즉 달과 지구의 중력이 정확하게 균형을 이룰 때에만 발생하는 것이었다. 그러나 우리는 논리가 아니라 경험으로 그 생각이 잘못이라는 것을 알게 되었다. 달까지 가는 동안에 아폴로(Apollos)에서의 생활은, 스카이랩이나 샐류트 그리고 다른 우주선에서와 마찬가지로 일단 동력이 사라지면 항상 무중량이었다.
아이작 뉴턴이 그런 오류를 만들지는 않았을 것이다. 그는 달 우주선과 그 내용물이 지구에서 높이 올라갈수록 느려지기 때문에 그것들은 중력에 따라서 자유 낙하하고 있다는 것을 알고 있었다. 베른의 포탄을 탄 여행자들은, 우리가 지구를 당기는 태양을 의식하지 못하는 것처럼 비행 중인 그들을 당기는 지구를 의식할 수 없었을 것이다. 그러나 지구와 달 사이에 눈에 보이지는 않지만 존재하는 뉴턴의 힘의 개념은 베른의 오차를 촉진시키는 것이었다.
뉴턴의 물리학에서는 먼저 중력의 힘을 불러와서 물체가 중력에 끌려갈 때 그 중력을 신비스럽게 떨어 내야 했다. 그것은 실제로는 그렇지 않은데도 원리적으로 매우 까다로운 절차를 요구한다. 만일 여러분이 지구의 질량과 중력에 영향을 받는 물체의 질량을 안다고 하고, 우주선 내에 떠 다니는 책에 대해 생각해 보자. 먼저 여러분은 지구 중심에서 책까지의 거리를 측정할 것이다. 그러면 책에 작용하는 힘은 지구의 질량에 책의 질량을 곱하고, 두 물체 사이의 거리의 제곱으로 나누어 준 양이다. 그리고 나서 그 힘을 책의 질량에 적용하고, 지구 중력장 안에서의 책의 궤도를 계산해야 한다. 사실, 여러분은 우주선과 거기에 적재된 모든 기구들과 우주 비행사에 대하여 개별적으로 과정을 반복해야 한다. 아주 이상한 일이다. 그들 모두가 무중량의 느낌을 창조하면서 똑같은 비율로 가속되다니……. 그 각각의 조각들이 다음에 해야 할 것을 계산하는 데 계산기가 필요 없다는 것은 경이로운 일이다. 우주 시대의 새로운 상식에 의해서, 아인슈타인처럼 무중량의 우주선이나 또는 베른의 지붕에서 떨어지는 사람에게는 아무 힘도 작용하지 않는다고 말하는 것이 훨씬 간단하고 진실에 가깝다고 생각되지 않는가?
운동에 관한 오랜 상식은 일상의 경험에서 유래했다. 사람들은 가고 싶은 곳으로 걸어간다. 제트 비행기나 자전거를 몰고 선택한 어떤 목적지로 간다. 그들은 계곡을 굽이쳐 흐르는 물을 보고 사방으로 부는 바람을 느낀다. 새와 물고기는 집단적으로 대양을 가로질러 건너고, 거미는 재빠르게 거미줄 위를 올라갔다 내려갔다 하고, 우주선은 곧바로 달을 향하여 올라간다. 모든 것이 독립적으로 그들이 선택하는 방향과 그들이 선택한 바로 그 속력을 가지고 여행하는 것처럼 보인다. 그러나 그것은 잘못된 느낌이다. 수송기 안의 우리 속에서 자유롭게 깡충거리는 생쥐의 견해는 어떨는지…….
앞에서 언급한 모든 여행자들 또는 어떤 여행자를 공기가 없는 달의 절벽으로 데리고 가서 그 가장자리에서 떨어뜨려 보자. 그러면 그들은 똑같이 아래쪽으로 머리를 향하고 무중량 상태의 우주선 내에 있는 물체들과 똑같이 떨어질 것이다. 똑같은 비율로 속력을 더하면서 그들은 정확히 똑같은 시간에 땅바닥에 떨어질 것이다. 그들이 의식하든지 의식하지 않든지, 애를 쓰든 말든지, 무겁든지 가볍든지 아무 차이가 없다. 그들 모두는 달의 중력이 만들어 놓은 보이지 않는 에스컬레이터 위에 그들의 운명을 올려놓은 것이다. 갈릴레이가 그것을 예측했고 뉴턴이 고민했지만 오직 아인슈타인의 중력에 대한 설명에서만 모든 것이 진공 속에서 똑같은 비율로 떨어지는 이유를 묻는 일이 평범한 문제가 되어 버린다.
나이절 콜더, 『아인슈타인의 우주』
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알베르트 아인슈타인  1879년 3월 14일 독일 울름에서 출생하였고, 스위스 국립 공과 대학 물리학과를 졸업하였다. 광양자설, 브라운 운동의 이론, 특수 상대성 이론을 연구, 이를 1905년 발표하였다. 특수 상대성 이론은 당시까지 지배적이었던 갈릴레이나 뉴턴의 역학을 송두리째 흔들어 놓았고, 종래의 시간·공간 개념을 근본적으로 변혁시켰으며, 철학 사상에도 영향을 주었다. 질량과 에너지의 등가성의 발견은 원자 폭탄의 가능성을 예언한 것이었다. 브라운 운동에 관한 기체론적 연구는 분자물리학에 새로운 국면을 열었고, 플랑크의 복사 법칙을 검토하여 광양자설에 도달, 그 예로서 광전 효과를 설명하였다. 1914년 제1차 세계 대전이 일어났으나, 그 동안 자신의 특수 상대성 이론을 중력 이론이 포함된 이론으로 확대하고자, 1916년 일반 상대성 이론을 발표, 이 이론에서 유도되는 하나의 결론으로서 강한 중력장 속에서 빛은 구부러진다는 현상을 예언하였고, 이것이 영국의 일식 관측대에 의하여 확인되었다. |
▣ 과학의 규칙성과 예측 불가능의 자연
새로운 과학의 모르모트는 진자이다. 그것은 고전 역학의 상징이며, 규제된 운동의 전형이고, 시계 장치와 같은 규칙성의 표본이다. 추는 막대 끝에서 중력의 힘만으로 흔들린다. 그렇다면 진자만큼 난류의 불규칙성으로부터 거리가 먼 것이 또 있을까?
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| 아이작 뉴턴 |
아르키메데스에게는 목욕탕이, 뉴턴에게는 사과가 있듯이, 잘 알려진 미심쩍은 전설에 의하면 갈릴레오에게는 성당의 램프가 있었다. 이것은 앞뒤로 쉬지 않고 흔들리면서, 갈릴레오의 의식에 끊임없이 메시지를 전달했다. 크리스티앙 호이겐스는 진자 운동의 예측 가능성을 이용하여 시간을 측정했으며, 그렇게 함으로써 서구 문명을 돌아오지 못하는 길 위에 올려놓았다. 푸고는 파리의 판테온에서 20층 높이의 긴 진자를 이용하여 지구의 자전을 증명했다.
진자는 과학 박물관의 전시물이 되었으며, 공항의 선물 가게에서 회전하는 플라스틱 제품인 ‘우주 공(Space Balls)’이 장식물로 팔리고 있을 뿐이다. 이제 어떤 물리학자도 진자 때문에 골치를 썩일 필요가 없게 되었다.
그러나 진자는 여전히 놀라운 점을 내포하고 있었다. 그것은 갈릴레오 혁명에서처럼 하나의 시금석이 되었다. 아리스토텔레스가 진자를 바라보았을 때, 그는 지구 쪽으로 가려고 하는 추가 줄에 매달려 있기 때문에 격렬하게 앞뒤로 왔다갔다 하는 것으로 보았다. 그러한 해석은 현대인이 듣기에는 어리석은 소리로 들린다. 운동, 관성 및 중력이라는 고전 물리학의 개념에 얽매인 사람들에게는 진자에 관한 아리스토텔레스적 해석의 배경을 이루는, 나름대로 수미일관한 세계관의 진가를 이해하는 것은 어려운 일이다. 아리스토텔레스는 물리적 운동을 양(量)이나 힘이 아니라 일종의 변화라고 생각했다. 그것은 사람의 성장이 일종의 변화인 것과 똑같았다. 공중에서 떨어지는 물체는 단지 자신의 가장 자연스러운 상태, 즉 그냥 내버려 두면 도달하게 되는 상태를 찾고 있는 것이다. 당시의 세계관에 의하면 아리스토텔레스의 의견은 사리에 맞다. 반면에 갈릴레오는 진자에서 측정할 수 있는 규칙성을 보았다. 그것을 설명하기 위해서는 운동하는 물체에 대한 혁명적인 이해 방식이 필요했다. 고대 그리스 인에 비해 갈릴레오가 가진 이점은 더 좋은 데이터를 가졌다는 것이 아니었다. 오히려 그는 진자 운동을 정확하게 측정하기 위해 친구를 몇 명 동원하여 24시간 동안 그 진동수를 세어 보았다. 즉 노동 집약적인 실험을 한 것이다. 갈릴레오에게는 이미 규칙성을 예측하는 이론이 있었기 때문에 그 규칙성을 보았다. 그는 아리스토텔레스가 몰랐던 점, 즉 움직이는 물체는 계속 움직이려고 한다는 것, 그리고 속도나 방향의 변화는 마찰력과 같은 외부적인 힘에 의해서만 일어날 수 있다는 것을 알고 있었다.
사실 그의 이론은 너무나 강력해서, 그는 실제로 존재하지도 않는 규칙성을 보았다. 그의 주장에 의하면, 일정한 길이의 진자는 시간을 정확히 지킬 뿐만 아니라 진동의 폭에 상관 없이 주기가 똑같다. 진폭이 큰 진자는 더 긴 거리를 움직여야 하며 따라서 훨씬 더 빨리 움직인다. 바꿔 말하면 진자의 주기는 그 진폭과 무관하다.
“두 사람의 친구가 한 사람은 진폭이 큰 진자를, 다른 한 사람은 진폭이 작은 진자를 맡아 각각 그 진동수를 세어 보면, 그들은 열 번은 고사하고 백 번까지도 1회 정도 아니 그보다 더 작은 오차도 없이 셀 수 있다는 것을 알게 될 것이다.”
갈릴레오는 실제 실험으로 그의 주장을 피력했지만, 그 주장을 뒷받침한 것은 그의 이론이었다. 그 이론은 설득력이 아주 강해서 현재도 대부분의 고등 학교 물리 과정에서 가르치고 있다. 그러나 그의 주장은 틀렸다. 갈릴레오가 본 규칙성은 단지 근사값일 뿐이다. 추가 움직임에 따라 변화하는 각 때문에 그 운동 방정식에는 약간의 비선형적인 요소가 생긴다. 작은 진폭에서는 오차가 거의 존재하지 않는다. 하지만 그 때도 오차는 있으며, 갈릴레오가 묘사한 것과 같은 정밀하지 못한 실험에서도 그 오차를 측정할 수 있다.
- 제임스 클리크, 『카오스(Chaos)』
▣ 인간은 무중력하의 우주 공간에서 살아갈 수 있을까?
지구의 중력에서 벗어나 궤도에 진입하는 초기 과정에서 우주 비행사들의 75% 가량이 매우 심한 어지러움을 느끼거나 방향 감각을 상실한다고 한다. 지구에서는 쉽게 유지하던 균형과 방향 감각을 갑자기 상실하게 되는 것이다. 그러나 놀랍게도 우리의 두뇌는 2, 3일 동안에 환경에 적응하도록 되어 있어 대부분의 우주 비행사들은 그들의 임무를 별 탈 없이 수행할 수 있다고 한다.
사람이 우주선에 탑승한 지 거의 40년이 되어 가는 지금에도 무중력 상태가 인체의 두뇌, 척추, 주변 신경과 감각 기관에 미치는 영향에 대해서는 많은 연구가 요구되고 있다. 그러나 이를 위해 NASA에서는 내년 4월경 무중력 상태가 신경 조직에 미치는 영향과 우주 비행사가 곧 그 환경에 어떻게 적응할 수 있는지에 관해 연구하는 것을 주 임무로 하는 뉴로랩(Nurolab) 임무를 우주 공간에서 수행할 계획이다. NASA의 뉴로랩 프로그램의 과학자인 마리 안 프레이(Mary Anne Frey)는 “이번 임무는 우주 공간에서 실행되는 가장 복잡한 생명 과학에 대한 연구 임무가 될 것입니다. 우주 비행이 인체에 미치는 영향에 대해 연구함으로써 미래에는 장기간의 우주 여행이 가능해질 것입니다.”라고 연구의 목적을 설명하였다.
뉴로랩은 7개국의 26개 대학, 그리고 미국 국립 과학 재단(National Science Foundation), 미 해군성 연구 관할청(Office of Naval Research), 미 국립 보건 연구소(National Institutes of Health) 및 캐나다, 일본, 프랑스, 독일, 유럽 연합의 우주 기관에서 파견된 과학자들에 의해 수행될 것이다. 일곱 명의 우주 비행사와 쥐, 생쥐, 물고기, 달팽이, 귀뚜라미의 표본들이 콜롬비아 우주 왕복선에 실려 궤도에 쏘아 올려질 것이다. 우주 비행사들은 17일 동안 26개의 실험을 수행할 예정이다.
일곱 명의 우주 비행사들은 우주선 내의 실험실에서 연구할 것이며, 일단의 과학자들은 지구에서 26가지 실험을 보조 수행할 것이다. 자율 신경 시스템을 담당하는 연구 팀은 혈압과 중력에 대한 관계에 초점을 맞출 것이다. 대부분의 사람들은 너무 빨리 일어서면 어지러움을 느끼게 된다. 이런 증세가 장기간에 걸쳐 나타날 경우 이를 기립성 저혈압(Orthostatic Hypotension)이라고 부른다. 이런 증세는 노년층에서 주로 나타나는 것으로, 데이비드 로버슨(David Robertson) 교수는 “바로 이와 같은 증세를 우주 비행사들이 지구에 귀환할 때 겪게 됩니다.”라고 말했다. NASA의 조사 결과에 따르면, 우주 비행사의 60% 이상이 어지러움을 느끼고 착륙 후 10분 이상 앉아 있어야 한다고 말한다. “귀환 후 최초로 땅 위에 서려고 하면 잘 되지 않습니다. 중력에 적응하려면 시간이 걸리죠.”
감각 기관을 통한 인체의 행동 조절을 연구하는 팀은 우주 비행사가 무중력 상태에서 어떻게 일상 생활에 필요한 행동들을 수행할 수 있는지에 관해 연구할 것이다. MIT 공대의 척 오만(Chuck Oman) 교수는 “우리의 두뇌는 두 눈과 내이, 그리고 관절과 근육에 위치한 신경들로부터 정보를 수집해 정확한 행동을 할 수 있도록 해 줍니다.”라고 말한다. 이를 위한 간단한 실험으로 우주 비행사들이 우주 공간에서 신체의 내이가 정보를 얻을 수 없는 상황에서 공을 잡을 수 있는 능력을 테스트하게 된다. 이런 실험을 통해 두뇌가 시각에 의지해 운동을 결정하여 무중력에 적응한다는 것을 알 수 있게 된다. 수면을 연구하는 팀은 우주 비행사들이 우주 비행 기간 중 수면 시간이 7, 8시간에서 5, 6시간으로 줄어드는 이유를 연구할 것이다.
캘리포니아 대학의 존 웨스트(John West)는 수면 방해의 요인을 호흡에서 찾고 있다. 그는 불규칙적인 호흡 패턴과 낮은 산소 레벨, 혈액 속의 높은 이산화탄소 수치 등 지구에서의 수면 문제를 일으키는 원인들에 관해 조사할 계획이다.
수중 연구 팀은 달팽이와 황새치의 내이 또는 전정 조직(Vestibular)이 무중력 상태에서 발전되는 과정을 연구할 것이다. 그리고 우주 공간에서 최초로 이 팀은 복어(Toadfish)가 무중력 상태를 경험할 때 내이에서 두뇌로 전달되는 신경 신호를 측정할 계획을 가지고 있다. 이러한 실험들은 운동 감각 상실에 대한 정보를 제공해 줄 수 있을 것이라고 텍사스 대학의 마이클 위더홀드(Michael Weiderhold)는 말했다. 신경 생물학 연구 팀은 귀뚜라미들이 그들의 유전자에 미리 기억되어 있는 정상적인 발달 과정을 얼마나 사용할 수 있으며, 환경에 의해 얼마나 바뀔 수 있는지에 관해 연구할 것이다.
우주 공간 속의 정해진 환경을 연구에 사용함으로써 지구상에서의 생물학적 과정에 대한 이해를 높일 수 있을 것으로 보고 있다. 위더홀드는 “장기간의 우주 임무와 우주 탐사는 지구가 아닌 우주 공간에서 인간의 탄생 및 다른 생명의 탄생을 보는 데 그 목표가 있다고 하겠습니다. 그렇기 때문에 뉴로랩에서 행해지는 연구는 매우 중요한 것입니다.”
- 제임스 클리크, 『카오스(Chaos)』
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특수 상대성 이론 등속도 운동하는 물체에서 일어나는 현상에 관한 이론으로 빛의 속도에 근접할수록 길이 수축, 질량 증가, 시간 지연 효과 등 고정된 시공의 개념을 변화시킨 이론이다. 일반 상대성 이론 1916년 아인슈타인이 특수 상대성 이론을 확장하여 가속도를 가진 임의의 좌표계에서도 상대성이 성립하도록 체계화한 이론이다. 특수 상대성 이론의 두 가지의 기본 원리인 상대성 원리와 광속도 불변의 원리에, 관성 질량과 중력 질량이 같다는 원리, 즉 등가 원리(等價原理)를 합치고, 구부러진 공간(리만 공간)의 기하학적 구조에 대한 중력 이론을 더하여 전개하였다. 시간과 공간이 물질의 존재와 밀접한 관련을 맺고 있음을 밝혔다는 데 중요한 의의가 있고, 물체는 그 둘레의 공간을 변형시켜 만유인력의 장을 형성한다는 결론을 내렸다. 카오스(Chaos) 이론 작은 변화가 예측할 수 없는 엄청난 결과를 낳는 것처럼 안정적으로 보이면서도 안정적이지 않고, 안정적이지 않은 것처럼 보이면서도 안정적인 여러 현상을 설명하려는 이론이다. 겉으로 보기에는 한없이 무질서하고 불규칙해 보이면서도, 나름대로 어떤 질서와 규칙성을 가지고 있는 여러 현상을 설명하려는 이론이다. 물리학에서는 안정된 운동 상태를 보이는 계(系)가 어떤 과정을 거쳐서 혼돈 상태로 바뀌는가를 설명함으로써 혼돈 현상 속에도 어떤 숨겨진 질서가 있다는 것을 밝히려는 이론으로 정의한다. (무질서 속의 질서) 기립성 저혈압 누운 상태에서 앉거나 일어서는 것과 같이 체위를 변화시키거나, 장시간 기립해 있으면 혈액은 중력에 의하여 하반신으로 몰리고, 심장으로의 정맥혈 환류가 감소되지만, 신경 반사 기구가 즉시 작용하여 혈압이 유지되도록 한다. 이 혈압 유지 반사 기구에 장애가 있으면 혈압이 낮아져 뇌·심장으로의 혈류가 감소되고, 현기증, 시력 장애, 구역질, 때로는 실신 등의 증세를 나타내는 것을 기립성 저혈압이라고 한다. 멜라토닌 간뇌의 돌출부인 송과선이라는 내분비선에서 분비되는 호르몬이다. 머리의 피부를 통과하여 들어오는 빛을 받아들일 수 있다. 따라서 밤과 낮의 길이나 계절에 따른 일조 시간의 변화 등과 같은 광주기를 어떤 형태로든 감지하여 생식 활동의 일주성이나 연주성 등 생체 리듬에 관여한다. |
◎ 생각 정리하기
[01] 베른의 포탄으로 달 여행을 하는 사람은 동력이 정지되고 나서의 무중력 상태에 대해 어떠한 착각을 했으며, 그러한 원인은 무엇인지 설명하시오.
[예시답안]
베른은 우주 공간에서 무중력 상태가 지속적으로 나타난다고 했다. 그러나 무중력 상태는 달과 지구와의 인력만 작용한다면 어느 특정점의 위치에서만 가능한 상태가 된다. 즉 달과 지구와의 인력이 같은 점에서만 성립한다. 이는 우주의 한 점이나 면 위에서만 가능하다. 실제로 베른이 서술한 것은 무중량 상태이고, 이것은 중력의 작용 자체가 사라지는 것이 아닌, 물체와 우주선의 가속도가 같기 때문에 나타나는 현상이다. 동력이 정지한 우주선, 자유 낙하하는, 넓게는 중력에 의해서만 운동하는 모든 공간의 내부에서는 무중량 상태가 나타나는 것이다.
| 문제해결 TIP 무중력 상태와 무중량 상태의 차이에 대해 유의하여야 하며, 베른은 무중력 상태와 무중량 상태를 혼동하였다. |
[02] 갈릴레이의 진자 실험은 현실 세계에서는 정확하지 않으며 그 주기는 미세하게 변하여 오차가 생긴다. 갈릴레이의 실험에서 오차가 생기게 되는 원인을 설명하고, 현실 세계에서의 실험 결과를 예측하시오.
[예시답안]
갈릴레이의 실험은 이상적인 상황에서 주기, 속도, 가속도 등의 물리적 값에 규칙성이 생긴다. 그러나 현실적인 실험의 결과는 갈릴레이의 이론을 정확히 따르지 못하며, 주기는 점점 빨라지고, 추의 최고점은 점점 낮아진다. 즉, 마찰이나 공기의 저항, 추를 묶어 놓은 줄의 비틀림 등 현실적 제약이 언제나 존재하고 있는 것이다. 결국 아리스토텔레스가 예견한 바와 같이 그 운동이 가장 안정된 형태 즉 정지 상태로 귀결되는 결과를 가져오게 되는 것이다.
| 문제해결 TIP 카오스 이론에서 물체 운동의 예측 불가능성은 매우 작은 요인에 의해서도 나타난다. |
[03] 무중량 상태는 대부분 과학적, 산업적 연구 용도로 이용되고 있지만, 최근에는 일반인의 우주 여행도 가능한 시대가 되고 있다. 만일 일반인이 우주 공간에서 장시간 생활하는 시대가 온다면, 무중량 상태에 적응하기보다는 우주선 내부를 중력이 작용하는 공간과 똑같게 만들어 지구상에서처럼 활동할 수 있도록 하는 문제가 제기될 수 있을 것이다. 이와 같은 문제를 어떻게 해결할 수 있을지 생각해 보시오.
[예시답안]
여러 가지 방법 중 현실적으로 가능한 방법을 소개하면, 자전하는 우주선을 만드는 것이다. 우주선이 자전하는 구심력을 지니게 되면, 그 내부의 물체는 관성에 의해 벽면으로부터 수직항력을 받게 된다. 이러한 수직항력에 의해 인간은 중력과 같은 상황을 만들 수 있게 될 것이다.
| 문제해결 TIP 다양한 방법들을 떠올려 보고, 현실적으로 가능한 방법에는 어떤 것이 있을지 생각해 본다. |
