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합리적 선택과 뉴컴의 역설
합리적 선택이란? 우리는 살면서 여러 가지 선택의 기로에 놓이게 된다. 친구들과 만나 점심 메뉴를 고르거나, 방학 동안 아르바이트를 할지 안 할지 정하거나, 시험을 일주일 앞두고 자습 시간에 게임 한 판을 할지 고민하거나. 그럴 때 가장 좋은 방법은 ‘최대의 효용’을 얻을 수 있는 선택 을 하는 것이다. 정확히는 효용에서 비용을 뺀 값이 극대화되는 선택이다. 보통 경제학에서는 이를 합리적 선택이라 하며, 이 개념은 시장 내에서 각 개인의 행동을 유추하는 데에 유용하게 사용되고 있다. 물론 합리적 선택의 정의가 무엇인지...
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또 다른 하나의 빛, 인공 태양
또 다른 하나의 빛, 인공 태양 태양은 우리의 삶의 근원이라고 할 수 있다. 지구가 생명가능지대에 위치함으로써 태양으로부터 적절한 빛을 받는다. 식물들을 태양의 빛으로 광합성의 과정을 통해 양분을 생성한다. 이 생산자들이 만들어낸 양분을 최종적으로 인간이 섭취하여 활동에 필요한 에너지원을 얻는다. 만약 이런 태양이 없었다면, 지구의 온도는 급격하게 떨어지고 식물이 광합성을 하지 못하므로 우리는 산소와 에너지원을 얻지 못하고 죽어갈 것이다. 그런데, 이런 태양을 인간이 직접 만든다고? 오늘 다룰 주제는 바로 인공 태양이다. 인공 태양이란, 말그대로 인공적으로 만든...
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고체, 액체, 기체말고 또 있다고? - 플라즈마
지구에 사는 우리들은 물질들에 둘러싸여 삶을 살아가고 있습니다. 그것은 대부분 고체, 액체, 기체의 상태를 이루고 있을 것입니다. 아래의 그림과 같이 고체는 분자끼리의 상호작용이 강하여 모양을 유지하고 일정한 부피를 가지고 있습니다. 액체는 고체보다는 분자 사이의 상호작용이 약해서 담는 부피에 따라 모양이 달라지지만 일정한 부피를 가지고 있습니다. 기체는 분자 사이의 힘이 너무 약해서 담는 부피에 따라 모양이 달라지고 부피 또한 달라집니다. 우리는 주변에서 고체, 액체, 기체를 자주 보고 살기 때문에 다른 물질의 상태는 잘 생각하지 않게 됩니다....
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연구, 어떻게 해야할까?
32기 배연우 전람회, R&E, 교내 탐구대회 등등. 연구를 진행해야 하는 상황은 이따금 막막하게만 느껴집니다. 이번 글에서는 주제는 어떻게 정할지, 각 보고서 항목이 요구하는 바는 무엇인지, 어떻게 탐구를 해야하는지에 대해 설명하고자 합니다. 개인적인 경험이 기반되어있으므로 참고자료 정도로생각해주시면 감사하겠습니다. 1. 주제 정하기-선행연구는 어떻게 찾을까? 연구의 시작은 연구주제를 찾는 것부터 시작합니다. 연구주제를 쉽게 말하면 ‘문제를 해결하기 위해, 이러한 방법을 시도해보겠다’라고 말할 수 있습니다. 혹은 ‘무엇을 알기위해, 이러한 실험을 해보겠다’가 될 수도 있겠죠. 주제를 정하는 방법은 크게 두 가지가...
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2차원 지면의 한계를 넘어서-과학동아 4월호
“2차원 지면 편집의 아름다움, 이들 지면이 선형으로 배열되며 만드는 리듬, 그 리듬이 간혹 깨지는 파격이 주는 유머, 그리고 2차원 지면이라는 한계를 넘어서는 시도를 통해 역설적으로 한계의 의미에 대해 성찰할 기회까지 제공해 줄 수 있는 게 잡지입니다… 이번 호에서는 그런 시도를 하나 했습니다. 장애인의 정보기술 접근성에 대한 짧은 기사를 준비하면서 기자들의 아이디어로 점자로 해당 기사 요약을 제공하고 음성 기사로 연결한 페이지를 삽입했습니다. 점자 그림이 아니라 실제 점자 페이지예요.”[1] 2021년 과학동아 4월호가 나왔습니다. 한동안 과학 잡지를 읽지...
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그래서 양자역학이 뭔데? -3편
32기 배연우 이제 본격적으로 MZI(마하 젠더 간섭계)와 Franson형 비국소적 상관관계에 대한 이야기를 해보려합니다. MZI는 앞의 글에서 설명한 두 개의 BS와 거울, 그리고 두 개의 검출기로 이루어진 실험 기기입니다. 구조는 다르지만 원리적으로는 마이켈슨 간섭계와 동일하다고 할 수 있습니다. 실험 구도는 아래와 같습니다. [a] 여기서 BS 일반해와 위상 변화를 적용시켜 계산하면 아웃풋 전기장, 즉 두번째 BS에서 나오는 전기장을 알 수 있습니다. 그결과는 cos 함수 형태로 나타나는데요, 이것이 시사하는 바는 간단합니다. 네, 간섭 무늬를 보인다는 것이죠. 앞 편에서...
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과유불급의 실사판 피타고라스의 컵! 그 원리는?
유좌지기라는 사자성어로도 알려진 피타고라스의 컵, 혹은 계영배에 대해 알고 계신가요? 물을 많이 채우면 바닥으로 물이 빠져나가는 신기한 컵인데 서양에서는 피타고라스의 컵, 동양에서는 계영배라는 이름으로 알려져 있었습니다. 이번 글에서는 피타고라스의 컵을 분석하며 사이펀의 원리를 알아보겠습니다. 원리를 알아보기에 앞서 어떤 모습으로 동작하는지 궁금하시다면 수은으로 피타고라스의 컵을 실험한 이 영상을 참고하시면 좋을 것 같습니다. 실험 과정 위 그림에서 보이는 것처럼 피타고라스의 컵의 비밀은 얇은 관에 있습니다. 구체적인 과정은 다음과 같습니다. 물을 점점 채우면 일반 컵과 같이 물이 차오릅니다....
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그래서 양자역학이 뭔데? -2편
32기 배연우 1편에서는 EPR과 벨 부등식을 통해 양자역학의 비국소성에 대해 대략적인 이야기를 하였습니다. 이번 편에서는 HOM dip이라는 현상이 있다 정도로 설명한 뒤 결맞음과 간섭 현상에 대한 내용을 같이 다루도록 하겠습니다. 추후 설명할 Franson 형 비국소적 상관관계에 대한 배경지식이라고 생각하시면 될 것 같습니다. 홍-오우-만델 효과(HOM)은 이를 실험적으로 검증한 Chung Ki Hong, Zhe Yu Ou 그리고 Leonard Mandel의 이름을 따서 지어졌습니다. HON interfernce는 양자역학의 기초연구 및 실제적 연구의 많은 부분에 기반이 되는데요, 이 효과는 빔 스플리터를 사용한...
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그래서 양자역학이 뭔데? -1편
32기 배연우 양자역학하면 무엇이 생각나시나요? 슈뢰딩거의 고양이, 양자중첩, 양자얽힘, 양자컴퓨터… 요즘 유튜브라던가 과학 잡지라던가, 많은 곳에서 ‘양자역학’과 관련된 용어들을 볼 수 있습니다. 그러나 양자역학을 접하다 보면 그런 생각이 들죠. “그래서 양자역학이 뭔데?” 우리의 실생활 속에서 양자역학은 잘만 활용되고 있습니다. 지금 사용하시는 디스플레이도 통신기술에도 양자역학은 사용되고 있을거에요. 그럼에도 불구하고 물리학자들은 여전히 탁자 위에서 양자역학은 무엇인가? 라는 질문에 대해 답하기 위해 골머리를 썩히고 있습니다. 아인슈타인조차 양자역학을 부정하고자 했었죠. 그런 공방을 보고 있자면 ‘그래, 양자역학이 신기한 것 같긴...
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그래서 양자역학이 뭔데? -프롤로그
이 편은 본 편을 설명하기 위한 양자역학의 기본 개념을 언급하는 수준으로 이루어져있습니다. 양자역학이 왜 나오게 되었는지, 코펜하겐 해석이 무엇인지 같은 개념들 말입니다. 구체적인 내용은 잘 설명되어있는 다른 자료가 많으니 그런 것들을 참고하는 것도 방법입니다. 이 특집의 목적은 다른 곳에 있으니까요. 그러니 이미 알고 있는 내용이라면 바로 본 편으로 넘어가주셔도 좋습니다. 양자역학이란 미시적인 계의 현상을 다루는 물리학으로, 1900년 흑체 복사 실험의 결과를 설명하는 과정에서 처음 생겨났습니다. 물리학 2에도 나오는 내용이지요. 당시 고전역학으로는 도저히 설명되지 않는 실험...