빠르게 팔로워분들도 늘어가고 있기때문에 너무나도 기쁘네요. 3일전까지만해도 20명이였는데 벌써 40명을 앞두고 있습니다. 이 모든게 항상 제 글에 보팅해주시는 kr-science 구성원들의 은혜라 생각합니다. kr-science에는 제가 가장 전문성이 떨어지는데도 불구하고 부족한 제 글에 항상 보팅해주시는 각 분야에서의 전문가분들께 감사의 말씀 전하고 싶습니다.
숫자 3으로 풀어낸 과학 이야기
물리학에서의 숫자 3
'레오나르도 다빈치'의 인체 비례도
깨져버린 대칭성
물리학에서 패리티 법칙이란 세상 모든 물질이 상반된 두 개의 대칭으로 이뤄져 있다는 것을 법칙화한 것입니다. 구지 물리학에 대해서만 생각하지 않아도 남과 녀 / 동전의 양면성 / 거울/좌파 우파/왼손잡이 오른손잡이/ 인체의 대칭성 등등 좌우 대칭현상은 우리 생활 어디에서나 쉽게 찾을 수 있죠. 고대부터 대칭성은 미의 기준이라 하여 많은 고대의 예술품들이 대칭성을 기초로 만들어졌습니다. 이 역시 과학계에서도 예외는 아니였나 봅니다. 하지만 과학계에서 이러한 법칙을 깨고 새로운 물리이론을 제안하여 노벨 물리학상을 받은 사람들이 바로 중국계 물리학자 리정다오와 양전닝입니다.
이어령 전 문화부장관은 이러한 역사적 사실을 다음과 같이 평가합니다. “서양 학자들과는 달리 음양 원리를 아는 중국계였기 때문에 그 이론을 만든 게 가능했다는 거야.” 그동안 대립의 사고방식에 갖혀 있던 서양 사람들은 패러티 법칙을 깨지 못했지만 동양권 문화에선 도가 사상등 음양조화를 문화적으로 당연히 알았기 때문에 그 당시 당연하게 여겨졌던 법칙을 깰 수 있었던 실마리를 제공했다는 것이 그의 설명입니다.
음, 양, 그리고 조화. 즉, 삼항 관계입니다.
닐슨 보어와 태극문양
이뿐만이 아닙니다. 덴마크 과학자였던 닐슨 보어는 동양을 방문하고 주역에 대해 심취합니다. 그의 '입자와 파동의 이중성을 설명한 상보성 원리'의 아이디어는 태극 문양 즉, 음양조화로 부터 비롯되었다라는 것이 정설입니다. 상보성 이론이란 "양자역학적 물체"가 어떤 실험을 하냐에 따라서 파동의 성질도 보이고 입자의 성질도 보인다는 것입니다.
기존의 물리학회에는 이에 대해서 받아드릴 수 없었습니다. 제가 지금 생각해봐도 신비로운 현상이에요. 특정 물체가 실험에 따라 파동의 성질도 가지고 있고 입자의 성질도 가지고 있다니요. 파동의 재미있는 성질은 보강, 간섭 그리고 회절입니다. 파도가 그렇고 소리가 그렇습니다. 하지만 어떤한 돌맹이가 이러한 성질을 보인다면 믿으시겠습니까? 어떤 돌맹이를 사람에게 던지는 것을 관찰했는데 사람에게 맞지않고 휜다면 믿으실까요? 하지만 보어는 음과 양 두개가 대립하는 것이 아니라 이 둘은 서로 서로를 보완하는 관계인 태극문양을 보고 이러한 아이디어를 생각해냈습니다. 평민이 였던 닐슨 보어는 훗날 귀족원에 입회하게 되는데 이 때 만들어 냈던 그의 가문 문양(아래 그림)에 태극문양을 넣습니다. 심지어 덴마크의 화폐 500 크로네에는 태극 문양이 배경입니다.
출처 : 지의 최전선 지의 최전선의 책에서 나온 이야기를 일부 3줄 정도 인용 및 부족한 설명을 추가하였습니다.
<대립은 보완이다.>
두개의 대립 그리고 보완, 숫자 3입니다. 정말 멋지지 않나요?
출처 위키피디아
번외
여기에도 3이 있군요 크흠. >/////< 앗 죄송합니다.
삼각근 말입니다 삼각근. 역삼각형두 있네요
부럽지 않아!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ㅜ
공학에서의 숫자 3
공간 좌표
기계공학은 이론의 엄밀성을 따지는데 자연 과학만큼이나 초점을 두진 않습니다.
(물론 이론의 엄밀성 따지긴 해요. 근데 수학과나 물리학과보다 덜한 것은 사실입니다. 이런 말하면 엄밀한 증명을 좋아하시는 교수님들께 혼나는데...)
물리학에선 뭐뭐...11차원이였나...하여튼 고차원의 세계가 있다고 하지만 주로 고전물리를 활용하는 기계공학에선 시간, 공간 정도를 중요하게 다루죠. 그 중 공간은 항상 x,y,z축으로 이루어져있습니다. 집안 어디 끝자락만 보셔도 공간의 3가지축은 쉽게 찾을 수 있습니다.
네, 우리는 3차원 공간에 살고 있습니다.
트러스 구조
기계공학에서도 역시 숫자 3은 큰 역할을 합니다. 3학년 제품개발설계 배울 때 교과서에는 이렇게 써있습니다. ‘특별히 안할 이유가 없다면 삼각형을 택하라’ 삼각형은 정역학적으로 보면 완벽 그 자체입니다. 따라서 교량이나 큰 건물을 지을 때 삼각형 모양의 철근들을 심심치 않게 볼 수 있습니다. 굉장히 안정적인 구조이기 때문이죠. 기계공학에선 이런 것들을 트러스 구조물이라고 부릅니다.
삼각형!! 보이시나요? ㅎㅎ
MCK시스템
다른 적용분야는 진동쪽을 볼 수가 있습니다. 제 첫글에서 설명하려 했으나 이론을 자세히 다루는 건 먼 훗날에 하겠습니다. 여기서는 아주 기본만 소개합니다. 진동에서 시스템을 나타내는 법은 간단합니다. 기계공학에선 흔히 이것을 MCK 시스템이라고 부르는데요.
가속도에 영향을 받으면 힘을 만들어 내는 M
속도에 영향을 받으면 힘을 만들어 내는 C
변위(위치 차이)에 영향을 받으면 힘을 만들어 내는 K
눈치 채셨나요? 여기서도 3이 보이네요. 뭐든지 어떤 현상들을 설명, 관찰하기 위해서 대표적인 해석 모델을 적용합니다. 기계공학에선 이 3가지 성질로 간단한 모형을 만들어낼 수 있습니다. 여기서부터 시작하는 거죠. 이해안가시면 넘기셔도됩니다. 그냥 기계공학 시스템에도 3가지 특성이 있구나~하시면 되요. 그거면 충분합니다.
요약
상보성 원리란 실험에 따라 양자역학 성질을 지닌 관찰 대상이 파동의 성질, 입자의 성질을 지닌다는 것이다.
파동의 성질 중에는 보강,간섭 그리고 회절이 있다.
양자역학 세계에서는 (양자역학적) 돌맹이도 던지면 회절한다. <돌맹이는 그냥 예시입니다....>
기계공학에서 트러스 구조는 중요하다. 삼각형!
기계공학의 대표적인 해석 모델(모형)은 MCK모델이다!
마치며
오늘은 숫자 3을 통해 과학 이야기를 해보았습니다. 사실 대칭성이 깨진 이야기는 너무나도 흔한 이야기입니다. 학교에서 물리2 선생님 잘만나면 들을 수 있는 이야기지요.(물론 대칭성은 여전히 과학,공학분야에서 굉장히 중요한 성질입니다.) 하지만 대부분의 서적이나 글들이 비전공자들이 알기엔 너무 어렵습니다. 저는 어린아이부터 노인까지 읽을 수 있는 글들을 쓰고 싶습니다. 이러한 글들은 일종의 연습인 것같네요. 귀엽게 봐주시면 감사하겠습니다. 오늘 어머니께 전화와서 소성이 몬지는 몰라도 상처땜에 단단해지는 건 알겠다고 말씀하시더라구요. 저는 그거면 만족합니다.
읽어주신 모든 분께 감사의 말씀 전합니다.