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물리학은 거시 세계부터 양자와 아원자, 플랑크 이하의 영역까지 물리적 우주를 지배하는 법칙과 작동 원리를 연구하는 과학이다.
기초 과학인 물리학은 20세기 황금기 이후 엄청나게 변화하고 발전했다. 특히 정보 물리학, 위상 물리학, Z-이론이라는 세 차례의 큰 패러다임 전환을 겪었다.
물리학은 수학과 밀접히 연결되어 있으며, 에너지와 물질의 성질 및 상호작용을 비롯한 자연의 근본 법칙을 연구한다. 세부 분야로는 고전역학, 열역학과 엔트로피학, 고전 상대성이론, 양자역학의 고전 및 초월지성(Transapient) 이론, 특이점 물리학, 초차원 물리학, 통일장 이론, 초끈·초대칭·브레인 이론, 게이지 이론, 중력과 초중력, 고에너지 물리학, 초월지성의 물리학 가르침 해석, 나노 규모 물체의 물리학, 입자 물리학, 고체물리학, 전자기학, 음향학, 유체역학, 플라즈마, 분광학, 광학과 광자공학, 극저온학, 초전도, 응축, 초고밀도 물질 등이 있다.
물리학은 화학, 생물학, 천문학, 지질학, 나노·마이크로·거시·메가 규모 공학, 우주 항법과 우주 여행을 비롯한 수많은 과학·기술 분야에 활용된다.
하위 주제
문서
일반 물질의 반입자로 구성된 물질.
양성자의 반입자. 전기 전하와 자기 모멘트가 반대라는 점을 제외하면 양성자와 모든 성질이 동일하다.
원소의 화학적 성질을 유지하는 가장 작은 입자.
쿼크로 구성되며 강핵력의 영향을 받는 아원자 입자. 양성자, 중성자, 중간자 등이 여기에 속한다. 렙톤과 비교할 것.
물리학의 분석 방법을 이용해 생물학적 구조와 과정을 연구하는 학문.
전자기 복사를 완벽하게 방출하고 흡수하는 이상적인 물체. 흑체는 모든 파장의 에너지를 흡수하고 방출할 뿐 아니라, 주어진 온도에서 가능한 최대 강도로 이를 수행한다. 흑체가 반드시 검은색일 필요는 없다. 항성 가스는 에너지를 매우 잘 흡수하므로 별은 흑체에 가까운 좋은 근사값이 된다. 흑체 복사란 흑체가 방출하는 복사를 말한다.
관측자를 향해 움직이는 물체에서 방출된 빛의 파장이 짧아지는 현상. 이로 인해 물체가 실제보다 더 파랗게 보인다. 청색 편이와 적색 편이는 모두 도플러 효과의 일부다.
다수의 보손이 동일한 양자 상태를 점유하는 물질 상태. 모든 보손이 단일 양자 파동 함수로 기술된다. 보저(boser), 초전도, 극미세 블랙홀, 특이 유체역학 등 다양하고 유용한 특성과 기능을 지닌다.
기본 입자의 두 양자 분류 중 하나. 정수 또는 영(0) 스핀을 가지며, S. N. 보스와 알베르트 아인슈타인이 처음 기술한 보스-아인슈타인 통계를 따른다. 이 특성 덕분에 여러 입자가 동시에 같은 양자 상태를 점유할 수 있다. 광자, 글루온, Z 및 W 위크온이 포함되며, 반정수 스핀이 서로 상쇄되거나 합산되어 정수 스핀을 이루는 중간자, 원자핵, 원자도 이에 속한다. 페르미온과 대조된다.
브라운 운동에 해당하는 음향적 개념. 백색 노이즈를 누적 합산하여 생성되는 무작위 보행 패턴의 일종이다. 스스로 진화하는 비지성체 및 지성체 음경관 구성에 활용된다.
액체나 기체에 부유하는 작은 입자의 무작위 운동. 분자들이 입자에 불균형하게 충돌하면서 발생한다. 일부 나노봇은 브라운 운동을 동력원으로 활용한다.
우리 우주를 정의하는 브레인이 내포된 고차원 공간.
시공간 내 어떤 점의 과거도, 미래도 아닌 점들의 집합. 본질적으로 시공간의 "가장자리"에 해당한다.
탄소-12를 촉매로 사용하는 일련의 핵반응. 탄소-12는 반응에 필요하지만 소모되지 않는다. 태양보다 무거운 별(태양 질량의 1.3배 초과)에서는 이 순환이 수소를 헬륨으로 변환하는 주된 과정이다.
서로 가깝게 놓인 두 평행한 무전하 도체판 사이에 작용하는 작은 인력이다. 전자기장의 양자 진공 요동으로 인해 판 사이의 진공 에너지 밀도가 바깥보다 낮아지면서 발생한다.
약 태양 질량 1.4배에 해당하는 값으로, 백색왜성이 가질 수 있는 최대 질량이다. 이 한계를 초과하면 중심부 압력이 너무 커져 스스로를 지탱하지 못하고 중성자별이나 블랙홀 같은 더 밀도 높은 천체로 붕괴한다.
동역학계에서 나타나는 불규칙한 운동으로, 장기적으로는 예측이 불가능하다. 생명계와 비생명계를 막론하고 대부분의 복잡계가 지닌 본질적 특성이다.
카오스 이론은 카오스를 다루는 수학·시뮬레이션·응용 우주론의 한 분야다.
시간류적 성질을 가진 시공간의 닫힌 경로다. CTC는 시간 여행이나 시간 통신의 가능한 수단에 해당한다.
강한 핵력의 전하량이다. 전자기 전하가 양과 음의 두 값을 갖는 것과 달리, 핵력의 전하는 "빨강", "초록", "파랑"의 세 가지 값을 가진다.
진정한 힘이 아니라, 물체의 회전에 따른 부수 효과다.
우주, 즉 물리적 창조의 총체다. 일반적으로 관측 가능한 우주뿐 아니라 광원뿔 너머의 영역까지 포함한다. 다만 일부에서는 코스모스를 오직 눈에 보이는 우주만으로 한정하기도 한다. 어떤 밈성들(Memeticities)에서는 코스모스가 비물리적 또는 초물리적 실재까지 아우르기도 하며, 복수의 코스모스가 존재한다고 보는 시각도 있다. 코스모스에 시작이 있었는지, 끝이 올 것인지에 대해서도 철학자·종말론자들 사이에 이견이 존재한다.
닫힌 시간류 곡선(CTC)을 형성하는 웜홀 루프의 일부를 이루는 웜홀이다. 이러한 웜홀은 안정성을 잃고 기능이 정지된다. 이 때문에 웜홀 네트워크는 신중하게 배치해야 한다.
(dB로 약칭) 소리의 상대적 세기(음량)를 측정하는 로그 단위다. 0 dB은 사람이 간신히 들을 수 있는 가장 작은 소리다. 120 dB에 잠깐만 노출돼도 고통스러울 정도로 시끄러우며, 베이스라인 인간의 귀에 손상을 입힌다.
초고압으로 압축된 매우 밀도 높은 유체다. 분자들이 사실상 서로 맞닿아 있어 기체가 고체처럼 거동한다. 보통 조건의 기체와 달리, 축퇴 기체에서는 온도가 압력에 의존하지 않는다. 이 기체들은 양자역학 법칙을 따른다.
전자가 원자에서 빠져나온 초고밀도 상태의 물질이다. 압력은 밀도의 함수이지만 온도와는 무관하다.
Δv("델타-브이"로 읽음)는 우주 항행 선박이 낼 수 있는 최대 속도 변화량이다. Δv는 곧 해당 선박이 수행할 수 있는 기동의 범위를 결정한다.
질량수(핵자수) 2인 수소의 안정 동위원소로, 핵은 양성자 1개와 중성자 1개로 이루어진다. 중수소는 핵융합 반응기와 핵융합 기반 행성 간 우주선에 널리 쓰인다. 삼중수소보다 융합이 어렵지만 훨씬 안정적이고 풍부하게 구할 수 있다.
파동을 방출하는 물체가 관측자에 대해 상대적으로 움직일 때 파장이 늘어나거나 줄어드는 현상이다. 예를 들어, 탈것의 터빈 소리는 가까이 다가올 때 더 높은 음으로 들린다. 파동이 압축되어 파장이 짧아지기 때문이다. 반대로 멀어질 때는 파동이 늘어나 파장이 길어지면서 음이 낮아진다. 빛도 마찬가지다. 빛을 내는 천체가 관측자로부터 멀어지면 빛이 적색 편이되어 더 붉게 보이고, 가까워지면 청색 편이되어 더 파랗게 보인다.
구 지구 산업화 시대 후기의 독일계 미국인 물리학자로, 90~14 BT(서기 1879~1955년) 생존했으며 인기 있는 수 게놈 템플릿이기도 하다. 특수 및 일반 상대성 이론을 정립했다. 48 BT(서기 1921년)에 광전 효과 설명으로 노벨상을 수상했다.
전자기 복사라는 이름은, 파동의 전기적 성분과 자기적 성분이 서로 직각 방향으로 정현파 형태를 이루며 광속으로 전파된다는 특성에서 비롯됐다.
단위 전하를 가진 기본 입자로, 질량은 양성자의 1/1837이다. 전자는 원자의 양전하를 띤 핵 주위를 둘러싸며, 원자의 화학적 성질을 결정한다.
원자 전자를 포획하는 방식의 핵 붕괴다. 붕괴 에너지가 1022 keV보다 크면 전자 포획과 경쟁적으로 양전자 방출도 일어날 수 있다.
초고압 플라즈마처럼 매우 좁은 공간에 전자들이 갇혀 서로를 밀어내면서 생기는 강한 압력이다. 이런 "축퇴 운동"은 양자역학 법칙에 따라 결정되므로 물질이 절대 영도에 있어도 사라지지 않는다.
일을 수행하는 능력. 에너지는 한 형태(열, 화학, 핵, 위치 에너지)에서 다른 형태로 바뀔 수 있지만 항상 보존된다. 반물질, 마그매터 촉매 반응, 핵반응에서는 질량이 에너지로 변환될 수 있다.
계의 무작위성 또는 무질서 정도를 나타내는 척도. 자발적 변화를 일으키는 계의 능력을 측정하며, 더 복잡하고 불안정한 상태에서 덜 복잡하고 더 안정된 상태로의 전이를 뜻한다.
에너지의 매우 작은 단위. 1에르그는 1그램×(센티미터/초)2이다. 이를 감각적으로 이해하면, 100만 에르그가 1줄(joule)이고, 25°C에서 물 1킬로그램을 1°C 올리려면 4,184줄이 필요하다. 비열은 온도에 따라 달라지기 때문이다. 베이스라인 인간의 체열 방출량은 하루에 1,000만 줄, 즉 10조 에르그에 달한다. 평균 출력으로 환산하면 약 115와트이며, 활동 중에는 더 높고 비활동 시나 수면 중에는 더 낮다.
보통의 양성자·중성자·전자로 구성되지 않으면서도 유사한 구조를 이루는 물질을 가리키는 용어. 모노폴리움/마그매터의 구성 입자가 그 예다. 이러한 "원자" 중 일부는 "분자"나 금속·이온 화합물의 유사체를 형성하며, 뱅크스 궤도 같은 구조물의 건설에 활용될 수 있다.
평균 영 에너지 조건(ANEC)을 위반하는 음의 에너지를 가리키는 일반 명칭. 팬텀 에너지라고도 불린다.
대중적 용례에서는 양성자·중성자·전자로 이루어지지 않은 고도로 특이한 "비자연적" 물질을 통칭한다. 쿼코늄, 마그매터, 차모늄, 펜타쿼크, Q-볼 등이 이에 포함된다.
반정수 스핀을 가진 아원자 입자. 파울리 배타 원리에 따라 두 페르미온은 동일한 양자 상태를 동시에 점유할 수 없다. 이로 인해 입자 상호작용에서 물질이 보존된다. 즉, 페르미온의 순 개수는 일정하게 유지된다. 전자가 대표적인 페르미온이며, 반정수 스핀 특성 덕분에 전자는 "껍질"을 형성하고 화학 반응을 가능하게 하는 최외각 전자를 제공한다. 우리가 아는 생명과 원자의 존재도 이 특성 덕분이다. 보손과 대비된다. [물리학자 엔리코 페르미의 이름을 딴 것]
양식화된 아원자 입자 상호작용 도식. 양자장론에서 베이스라인/지성체 입자물리학자들이 사용하는 기본 계산 도구다.
동역학계의 상태 공간에서 자기 자신으로 다시 매핑되는 점. 계가 섭동을 겪지 않는 안정적인 점이다.
행성(또는 위성, 궤도 구조물)의 자전을 추적하는 단순 진자. 진자가 진동하는 동안 행성이 진자 아래에서 회전하므로, 진자가 스스로 회전하는 것처럼 보인다. 109 BT(서력 1851년) 파리 만국박람회에서 장 베르나르 푸코가 구 지구 유럽에서 처음 시연했다.
행성 또는 다른 천체 주위를 공전하는 동안 나타나는 상태. 자유 낙하 중에는 공전하는 물체가 행성 쪽으로 낙하하는 만큼 행성 표면이 그 아래에서 휘어지기 때문에, 물체는 끊임없이 행성을 향해 떨어지는 것처럼 보이면서도 결코 닿지 않는다. 그 결과 무중력 상태가 만들어진다.
초광속 여행(워프 드라이브, 하이퍼스페이스 등)은 예로부터 지성체들의 꿈이었지만, 지금도 여전히 실현되지 못하고 있다. 일부 FTL 지지자들이 되풀이해서 주장하는 것과 달리, 통과 가능한 웜홀은 FTL의 한 형태가 아니다. 웜홀은 실질적인 초광속이 아니라 시공간의 국소적 곡률로, 물체가 두 먼 지점 사이를 정상적인(광속 이하) 속도로 이동하도록 해줄 뿐이다.
물체가 광속의 상당한 비율에 도달할 때 나타나는 상대론적 효과의 강도를 나타내는 용어.
감마 복사. 파장이 보통 3피코미터 미만인 매우 고에너지 전자기 복사. 특정 핵 붕괴 과정에서 방출되며, 식품 살균이나 구 제거에 활용된다.
아인슈타인이 특수 상대성이론을 발전시켜 가속도와 중력을 포함시킨 이론. 둘 다 시공간의 곡률로 설명된다.
별이나 성간 먼지 구름 같은 천체가 자체 중력으로 수축하는 현상.
뉴턴이 발견한 비례 상수로, 'G'로 표기한다. 두 물체 사이의 중력을 기술하며, 중력(F)은 두 물체의 질량과 거리에만 의존한다. 공식은 F = Gm1m2 / r2이다. 171 BT(서력 1798년) 헨리 캐번디시가 G의 수치를 6.668 × 10-8 다인·cm2/g2로 측정했다.
자연의 기본 물리적 힘 중 하나로, 거시적 규모에서 물체들을 서로 묶는다. 질량은 중력을 만들어내며, 이 힘은 다른 모든 질량을 끌어당긴다. 물체가 무거울수록 중력도 강해진다. 산업 시대 후기에서 원자 시대 초기에 활동한 물리학자 아인슈타인은 일반 상대성이론에서 중력을 시공간의 국소적 곡률로 설명했다.
쿼크 또는 반쿼크로 구성된 물질 입자. 하드론은 쿼크 하나와 반쿼크 하나로 이루어진 메손(meson)과, 쿼크 셋 또는 반쿼크 셋으로 이루어진 바리온(baryon)으로 나뉜다.
방사성 붕괴에서, 시료 속 원자의 절반이 안정 상태로 붕괴하는 데 걸리는 시간이다. 예를 들어 우라늄이 납으로 붕괴하는 경우가 있다. 더 넓은 의미로는, 어떤 과정에서 주요 변수가 초기값의 절반만큼 변화하는 데 걸리는 시간을 뜻하기도 한다.
운동의 변화에 저항하는 물질의 성질. 정지한 물체는 계속 정지해 있으려 하고, 운동하는 물체는 외부 힘이 작용하지 않는 한 계속 같은 속도로 운동하려 한다.
개조되지 않은 휴의 눈으로는 볼 수 없을 만큼 파장이 긴 전자기 복사로, 보통 1~100 µm 범위다. 주로 열 형태로 에너지를 전달한다.
전기적으로 하전된 입자. 전자가 하나 이상 부족한 원자나 분자는 양이온이 되고, 전자가 하나 이상 더 있는 원자나 분자는 음이온이 된다.
중성 원자나 분자에서 전자를 하나 이상 떼어내어 전하를 띠게 만드는 과정. 행성 간·성간 매질에서 자연적으로 발생하며, 이온 추진 엔진과 입자빔 무기에도 응용된다.
많은 원자가 전자를 하나 이상 잃어 이온이 된 기체.
약한 핵력의 영향을 받지만 강한 핵력, 즉 원자핵을 묶어두는 힘은 받지 않는 아원자 입자. 렙톤은 여섯 종류다: 전자, 뮤온, 타우, 전자 중성미자, 뮤온 중성미자, 타우 중성미자.
c로 표기하며, 광속은 약 30만 km/s다. 모든 관측자가 같은 값으로 측정하는 불변의 상수다.
시공간의 한 점에서 생성된 빛이 모든 방향으로 퍼져나갈 때 시공간 속에서 그리는 경로. 광원뿔 개념은 인과율을 이해하는 데 핵심적이다.
시공간 속에서 항상 광속으로 이동하는 경로.
랴푸노프 튜브는 행성, 위성, 거대 구조물 같은 천체 사이를 항행할 때 사용하는 특히 저에너지 경로다. 대중적으로는 푸앵카레의 이름을 딴 "전이 다양체(Transfer Manifolds)" 또는 "The Ell"이라 부른다.
다양한 모노폴 입자로 구성된 이색적이고 초강력·초고밀도 물질.
고대 지구 산업 시대의 사고 실험. 공기가 든 상자 두 개, 그 사이의 작은 문, 그리고 문을 여닫는 가상의 장치인 '도깨비'를 상정한다. 아이디어는 이렇다. 차가운 상자에서 빠른 분자가 오는 것을 도깨비가 감지할 때마다 문을 열어주면, 열을 차가운 상자에서 뜨거운 상자로 퍼 올릴 수 있다는 것이다. 이는 열역학 제2법칙을 반박하려는 시도였지만 실패했다. 도깨비가 분자를 관찰하고 민첩하게 문을 작동하려면 에너지가 필요하고, 그 에너지는 뜨거운 상자와 차가운 상자 사이에서 열기관을 돌려 얻을 수 있는 에너지보다 많기 때문이다. 따라서 영구 기관은 작동하지 않는다.
쿼크 하나와 반쿼크 하나로 구성된 입자. 가장 가벼운 메손인 파이 메손과 K 메손은 렙톤과 바리온의 중간 정도 질량을 가진다. 메손은 모두 불안정하다.
중력이 거의 무시할 수 있는 수준으로 줄어든 상태. 예를 들어 자유낙하 중인 물체는 미소중력을 경험한다. 베이스라인 신체에는 해롭지만, 우주 적응형 트윅(Tweak)은 미소중력 환경에서도 무한정 생존할 수 있다.
파장이 1mm에서 30cm 사이인 전자기 복사. 에너지 전송, 열 생성, 수동적 우주선 추진(메이저 구동 돛) 등 다양한 분야에 폭넓게 활용된다.
자기 전하 단위를 띠는 기본 입자. 인공 모노폴은 매우 다양한 용도로 쓰인다.
스핀 1/2에 질량이 극히 작은 전기적 중성 렙톤으로, 약한 핵력과 중력으로만 상호작용한다. 그 결과 보통 물질을 거의 방해받지 않고 통과한다. 대중적인 예시로 자주 쓰이는 것은 이렇다. 중성미자 다발이 두께 1광년짜리 납 덩어리를 통과하고도 강도의 3분의 2 이상을 유지할 수 있다. 일반 물질에는 세 가지 종류가 있으며, 각각 전자·뮤온·타우 렙톤과 연관된 세대에 하나씩 속한다.
전하를 띠지 않는 원자핵 입자. 질량은 양성자보다 약간 크다. 베타 붕괴에서 중성자는 양성자, 전자, 반중성미자로 붕괴한다.
전자 축퇴 물질과 쿼크 축퇴 물질의 중간 단계에 해당하는 투명한 초유동 초고밀도 물질로, 순수한 중성자만으로 이루어진다. 중성자물질은 중력이 물질을 이런 상태로 압축할 만큼 강한 중성자별 내부에서 자연적으로 생기며, 그보다 낮은 압력에서는 불안정하다.
구지구의 영어권 수학자이자 물리학자(BT 327-242; AD 1642-1727). 라이프니츠와 독립적으로 동시에 미적분학을 발명했으며, 중력 법칙을 정립하고, 빛의 본질을 연구했다. 햇빛이 여러 색의 빛으로 이루어져 있음을 발견했으며, 운동 법칙을 수립한 것으로도 알려져 있다.
불안정한(방사성) 무거운 원소의 핵이 자발적으로 두 개의 더 작은 핵으로 분열되면서 에너지와 하전 입자를 방출하는 과정.
더 작은 원자핵들이 융합하여 더 큰 핵을 형성하면서 에너지를 방출하는 원자 반응. 생성된 핵의 질량은 원래 핵들의 질량 합보다 작다. 이 질량 차이가 E=mc2에 따라 에너지로 전환된다.
원자핵 규모에서 일어나는 물리적 과정을 연구하는 학문. 양자역학과 입자물리학에 따른 원자핵의 구조와 거동을 다루며, 실용적으로는 핵반응로 운영, 방사성 핵분열, 별 내부의 핵융합 연소 등에 응용된다.
가벼운 핵들의 융합으로 무거운 핵을 만들거나, 무거운 핵의 분열로 가벼운 핵을 만드는 자기 지속적 연쇄 반응.
원자핵을 구성하는 입자들의 총칭. 보통 물질에서는 양성자와 중성자이며, 반물질에서는 반양성자와 반중성자가 이에 해당한다.
별 내부의 핵반응과 초신성 폭발을 통해 자연적으로 새로운 원소가 만들어지는 과정. 핵합성은 연금술의 중요한 구성 요소이기도 하다.
렙톤 시대 이후에 찾아온 시기로, 빅뱅 후 1초에서 1,000초 사이에 해당한다. 뜨거운 빅뱅의 초기 고온 단계에서 헬륨과 중수소 같은 가벼운 원소들이 합성되었다.
원자의 중심부. 양성자와 중성자로 구성되며, 원자 질량의 거의 전부를 담고 있다.
빛이나 그 밖의 질량 없는 물체가 시공간을 가로질러 이동하는 경로. 영선을 따라 측정된 시공간 거리는 0이다.
천체의 궤도나 자전을 기술하는 데 쓰이는 여러 매개변수.
원뿔 곡선의 일종으로, 준선까지의 거리와 초점 F까지의 거리가 같은 점들의 집합이다. 포물면 거울은 입사광을 한 점에 모으거나, 그 점에 있는 광원에서 나오는 빛을 평행광으로 내보낸다. 천체역학에서 포물선 궤도의 이심률은 1이며, 이 궤도를 따르는 천체는 탈출 속도로 움직이기 때문에 지나쳐 방향을 바꾸지만 돌아오지 않는다.
관측자의 이동에 따른 겉보기 위치의 각도 변화. 보다 구체적으로는, 행성이나 거주 시설이 모항성 주위를 공전하거나, 비상대론적·아亜상대론적·상대론적 탐사선이 A 지점에서 B 지점으로 이동함에 따라 발생하는 별의 겉보기 위치의 미세한 각도 변화를 가리킨다.
아원자 물리학의 원리로, 매우 좁은 공간 안에서 두 개의 전자(또는 일반적으로 페르미온)가 에너지·운동 등의 성질을 완전히 동일하게 가질 수 없다는 내용을 담고 있다.
[1] 유한한 수의 영역, 상태, 또는 작용을 거쳐 이전 상태로 되돌아온 뒤 같은 패턴을 무한히 반복하는 변화나 운동.
[2] 공명, 옥타브, 또는 반복되는 계열(예: 주기율표).
물리학에서는 물질의 한 상태에서 다른 상태로의 변화를 뜻한다. 동역학 계이론에서는 하나의 거동 양식에서 다른 양식으로의 전환을 가리킨다. 분산형 메조 또는 나노 군집에서는 군집의 조율 방식과 활동의 변화를 의미한다. 토포소피에서는 하나의 특이점(Singularity) 단계에서 다른 단계로의 이행을 뜻한다.
물질은 보통 네 가지 상(고체, 액체, 기체, 플라즈마)으로 존재하며, 임계 유체나 축퇴 기체 같은 극한 상태도 몇 가지 있다. 이러한 극한 상들은 AI와 초월 존재들이 각종 울트라텍 응용에 활용한다.
전자기 복사의 양자 단위로, 파동의 성질을 일부 가진다. 파장마다 광자의 에너지가 다르다.
표준 물리 법칙이 붕괴되는 시공간의 한 점. 블랙홀의 중심이 대표적인 예다.
물리 법칙에 지배되는 물질과 에너지의 우주. 유물론은 이것이 유일한 실재라고 주장하는 반면, 초자연주의 종교와 신비주의는 물리적 우주 너머에 하나 이상의 영적 차원이나 세계가 존재한다고 단언한다.
전기 전하가 중성인 중간자. 파이 제로 중간자는 전자-양전자 충돌로 생성될 수 있으며, 다시 전자-양전자 쌍으로 붕괴될 수도 있다. 그러나 전자와 양전자의 속박 상태는 아니다. 전자와 양전자가 소멸하여 가상 광자를 만들고, 그 광자가 쿼크와 반쿼크로 붕괴하면서 중간자가 형성된다.
보통 고온 상태에서 중성 원자나 분자 대신 이온으로만 이루어진 기체. 온도가 매우 높아 원자들이 서로 충돌하면서 최소한 바깥쪽 전자가 떨어져 나간 상태를 유지한다. 별의 중심부나 핵융합 반응기처럼 극도로 높은 온도에서는 자기 지속적인 핵융합 반응이 일어난다.
고체의 성질을 지니지만 압력을 받으면 흐를 수 있는 물질. 대형 지구형 행성의 맨틀 일부 층은 소성 변형이 가능하다.
전자의 반물질 대응 입자. 질량과 스핀은 전자와 같지만 전하는 크기가 같고 부호가 반대다.
원자핵을 이루는 두 가지 기본 입자 중 하나로, 나머지 하나는 중성자다. 전하는 전자와 크기가 같고 부호가 반대인 양전하를 띠며, 질량은 중성자와 비슷하다. 양성자의 질량은 1.007276 달톤, 즉 1.6726 × 10-27 kg이다.
수소 핵을 헬륨 핵으로 변환하는 세 단계의 열핵반응. 이 과정에서 극소량의 질량이 에너지로 바뀐다. 1,000만 K 이상의 온도에서 효율적으로 작동하며, 질량이 작은 별 대부분에서 열과 복사의 주된 에너지원이다. 이 연쇄반응은 수소를 헬륨으로 바꾸면서 입자와 감마선 형태로 에너지를 방출한다. 첫 번째 반응은 평균 10억 년이 걸리는 반면 나머지 반응은 훨씬 빠르게 진행된다. 하지만 수소 핵이 워낙 많기 때문에 이 긴 대기 시간이 있어도 엄청난 양의 복사를 지속적으로 만들어낼 수 있다.
Q-볼은 중력 상호작용에만 참여하는 암흑물질의 한 형태다.
특정 조건 아래 물리적으로 떨어져 있는 두 입자 사이에 나타나는 상관관계.
전하를 띠지 않은 두 평행한 물체가 가까이 놓일 때 서로 밀어내는 미세한 힘. 나노기술에서는 이 효과를 활용해 나노 규모 장치의 효율을 높인다.
양자역학은 아원자 규모에서 물질과 에너지의 거동을 기술하는 물리학의 근본 분야다.
양성자, 중성자, 중간자 같은 하드론 물질을 이루는 기본 입자. 쿼크에는 업, 다운, 스트레인지, 참, 탑, 바텀의 여섯 가지 '맛(flavor)'이 있으며, 강한 핵력으로 하드론 안에 갇혀 있다.
쿼크 물질. 쿼크가 하드론으로 분리되지 않고 덩어리진 상태로 이루어진 고밀도 물질이다. 밀도가 높은 중성자별 내부에서 자연적으로 발생하거나 기묘한 물질(strange matter) 형태로 존재한다.
원자핵이 중성자를 포획하면서 무거운 원소가 형성되는 급속 반응. 초신성 내부에서 자연적으로 일어나며, 대형 연금 챔버 안에서는 인공적으로 재현할 수 있다. (s-과정 반응도 참조).
Vr. 관측자를 향하거나 멀어지는 방향, 즉 시선 방향의 속도 성분. 멀어지는 경우 양의 시선속도, 가까워지는 경우 음의 시선속도로 표시한다.
[1] 공간을 통해 에너지를 전달하는 전자기파 또는 원자 입자.
[2] 별이나 행성 내부에서 따뜻한 곳에서 차가운 곳으로 에너지(열)를 전달하는 세 가지 방식 중 하나.
[3] 단일 공통 조상으로부터 다양한 형태가 빠르게 분화하는 진화 현상.
전자기 복사가 광원으로부터 멀어지는 방향으로 작은 입자에 가하는 바깥쪽 압력. 태양풍 범선에서 중요한 역할을 한다.
빛의 파장보다 작은 입자에 의한 빛의 산란. 이 과정은 청색광을 선호적으로 산란시키는데, 이것이 대기를 가진 많은 행성의 하늘이 파랗게 보이는 이유다.
광원이 멀어질 때 스펙트럼 특성이 더 긴 파장 쪽으로 이동하는 도플러 편이 현상.
우주는 거의 수소와 헬륨으로만 이루어져 있다. 그러나 별 내부의 핵반응이 만들어낸 미량 원소들이 지적 생명체의 탄생을 가능하게 했으며, 그 상대적 자연 존재비는 오늘날에도 생물학과 기술, 사회의 발전 방향을 형성하고 있다.
광속에 가까운 속도로 운동하는 물체나 그 속도에 관한 것. 특수 상대성이론에 따라 시간 팽창, 질량 증가 등의 효과가 나타난다.
진공 중 빛의 속도는 광원이나 관측자에 관계없이 일정하며, 물리 법칙의 수학적 형태는 모든 관성계에서 동일하다는 가설.
위성이 대형 천체(주천체)의 조석력 때문에 분열하거나 붕괴하는 거리.
두 전극 사이에서 전자를 한 번에 하나씩 교환하는 방식. 대부분의 나노전자 및 분자전자 회로는 아주 소수, 심지어 전자 단 하나만을 사용해 동작한다.
시공간을 통과하는 경로 중, 국소 속도가 항상 광속보다 큰 경로. 민코프스키 다이어그램에서 공간 방향을 가리킨다. 공간형 경로는 물리적 물체에게 불가능하다.
물리학에서 공간과 시간은 별개가 아니라 서로 연결되어 있다. 일부 입자 다이어그램에서는 양자 조건 아래서도 서로 교환 가능한 단일 실재의 차원으로 다루어진다. 이는 흔히 시공간 다이어그램으로 표현된다.
시간을 y축, 공간을 x축으로 나타내는 단순화된 도표. 세 개의 공간 차원을 하나로 압축한다. 사건을 시간과 공간으로 특정해야 한다는 사실을 반영한다. 평면 표현이 필요할 때, 또는 두 차원 이상을 시각화하기 어려운 준베이스라인이나 단순한 존재들이 사용한다.
구 지구의 물리학자 알베르트 아인슈타인이 정립한 이론으로, 상대적 운동을 다루며 광속이 우주적 상수라는 사실을 출발점으로 삼는다.
Isp — 로켓의 효율을 나타내는 척도(무반력 추진에는 적용되지 않음). 단위 질량의 추진제당 얼마만큼의 충격량(추력 × 시간)이 생성되는지를 나타낸다.
물체에서 나온 빛을 파장 순서대로 배열한 것. 특히 가시광선의 색깔을 파장 순으로 늘어놓은 것을 가리킨다.
한 천체의 중력이 지나치는 소천체의 운동에 지배적인 영향을 미치는 영역.
양성자 수가 112를 넘고 반감기가 1년 이상인 초중질 원자핵.
네 가지 기본 힘 중 하나. 글루온이 매개하며, 쿼크 사이에서 색하중을 전달한다. 글루온은 질량이 없고 자기 자신과도 상호작용하기 때문에, 이 힘은 거리에 따라 약해지지 않으며 다른 힘에 비해 매우 강하다.
원자를 구성하거나 원자보다 훨씬 작은 파동-입자. 대표적인 예로 양성자, 중성자, 전자, 중성미자가 있다.
일부 물질이 낮은 온도에서 전기 저항이 0가 되는 물리 현상. 초전도성을 이용하면 열 발산을 거의 없애면서도 막대한 연산 성능을 얻을 수 있다. 열 발산은 모든 처리 연산에서 핵심 제약 요소다. 행성간 시대 초기, 저렴하고 안정적인 상온 초전도를 가능하게 하는 특수 소재가 합성되면서 여러 기술 분야가 크게 도약했다.
전류가 저항 없이 흐를 수 있는 물질.
자기장 속에서 전자가 광속에 가까운 속도로 운동할 때 방출되는 복사.
중력으로 상호작용하는 세 천체의 미래 위치와 속도를 결정하는 문제. 구 지구 산업 시대의 수학자 앙리 푸앵카레가 일반적인 경우에 이 문제가 풀 수 없음을 증명했으며, 이는 카오스 이론의 발전으로 이어졌다. 최악의 경우 해석적 해는 불가능하지만, 수치해법으로도 충분한 과제가 많다. 여러 하이퍼튜링 수학자들이 삼체 문제에 대한 다양한 해결책을 제시했으나, S5 미만의 지성이 이해할 수 있는 완전한 해는 아직 제안된 바 없다.
중력파 특이점으로 이루어진 빔. 지나는 자리마다 우주를 파괴한다.
중력의 2차적 효과. 중력의 영향이 물체 전체에 걸쳐 균일하지 않은 데서 비롯된다. 중력원에 가까운 부분은 더 강하게 당겨지고, 먼 부분은 더 약하게 당겨진다.
회전하는 해비타트, 위성, 행성에서 열린 수역이나 다른 유체의 표면이 주기적으로 오르내리는 현상. 측정 가능한 조석이 생기려면, 충분히 크고 가까운 천체가 주기적인 중력을 가하고, 그 주기가 해당 호수·바다·대양의 고유 진동 주기(세이시 주기)에 가까워야 한다.
시공간을 통과하는 경로 중, 국소 속도가 항상 광속보다 작은 경로. 민코프스키 다이어그램에서 시간과 같은 방향을 가리킨다.
양자역학에서 전자나 다른 아원자 입자가 두 곳에 동시에 존재할 수 있는 성질. 특히 장벽의 양쪽에 동시에 존재할 수 있다. 터널링 덕분에 일부 전자가 장벽을 사실상 통과할 수 있으며, 이것이 트랜지스터의 반도체 특성을 설명한다. 고체 전자공학의 중요한 원리다.
가시광선의 청색 끝 너머에 있는 전자기 복사. 베이스라인 휴와 대부분의 테라젠 생물군에게는 보이지 않지만, 벌이나 일부 유전자 조작 생물은 볼 수 있다. 소독과 오염 제거에 유용하나, 일광화상과 세포 손상을 일으킨다.
자기완결적인 코스모스, 또는 코스모스의 일부.
다차원 공간의 한 점을 나타내는 데 쓰이는 일차원 수 배열이다. 3차원 공간에서 벡터는 흔히 크기(수)와 방향의 조합으로 이해된다(스칼라와 비교). 벡터는 화살표로 나타낼 수 있는데, 화살표의 길이가 크기를, 화살표의 방향이 방향을 나타낸다. 예를 들어 속도는 벡터다. 속도는 물체가 얼마나 빠르게 움직이는지, 그리고 어느 방향으로 움직이는지를 모두 알려준다.
물체가 움직이는 빠르기와 방향을 함께 나타내는 물리량으로, 속력만으로는 알 수 없는 정보를 포함한다. 속도는 벡터다.
양자장론에 따르면, 입자-반입자 쌍은 진공에서 에너지를 빌려 잠깐 존재했다가 하이젠베르크 불확정성 원리가 허용하는 시간 내에 사라질 수 있다. 그 결과 진공은 가상 입자들로 가득 차 있다. 가상 입자 자체는 직접 검출할 수 없지만, 이들의 집합적 효과는 대전 입자의 차폐 효과, 카시미르 효과, 그리고 웜홀의 Visser 붕괴 같은 현상으로 나타난다.
물질이 흐름에 저항하는 정도를 나타내는 척도다. 점성은 물질 분자 간 내부 마찰에서 비롯된다. 점성이 높은 물질은 잘 흐르지 않고, 점성이 낮은 물질은 더 유동적이다. 기술적으로 점성은 미소중력 환경의 예술, 액체 나노봇의 기능, 나노 제조 장치 설계 등 다양한 분야에서 중요한 요소가 된다.
어떠한 웜홀 시스템도 시간 여행을 허용하는 방식으로 구성될 수 없다는 원리다. 하나의 웜홀에서 두 입구는 서로의 시간 차이보다 더 가깝게 접근할 수 없다. 즉, 한쪽 입구가 다른 쪽보다 1년 젊다면, 두 입구는 1광년 이내로 가까워질 수 없으며 그렇게 되면 붕괴가 일어난다.
파동의 인접한 마루와 마루(또는 골과 골) 사이의 거리다. 전자기 스펙트럼에서 파장이 짧을수록 에너지는 높다.
네 가지 기본 힘 중 하나다. 업 쿼크를 다운 쿼크로(또는 그 반대로) 변환시켜 방사성 원자핵의 베타 붕괴를 일으킨다. 벡터 보손 W⁺, W⁻, Z⁰가 이 힘을 매개하는데, 이들의 질량이 크기 때문에 약핵력의 도달 거리와 세기는 매우 작다.
주파수 영역에서 균일하게 분포된 잡음, 즉 균등하게 분포된 무작위성을 말한다. 예를 들어 0에서 1 범위의 백색 소음 과정은 모든 값에 대해 동일한 확률로 무작위 수를 생성한다. 브라운 소음은 백색 소음을 누적 합산한 결과물이다. 일부 클레이드와 하위문화는 백색 소음을 다양한 미적·음향조각적 목적으로 활용한다. 예를 들어 음향 조각에서 백색 소음은 특정 각도에서 들을 때 음경관을 가리는 용도로 쓰여, 3차원 음향 지형을 만들어낼 수 있다.
웜홀에 관한 기술적 세부 사항.
개발 노트
글: M. Alan Kazlev
Robert J. Hall의 원문을 바탕으로 수정
최초 게시일: 2001년 12월 19일.
Robert J. Hall의 원문을 바탕으로 수정
최초 게시일: 2001년 12월 19일.
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