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상대성이론

  • 143km 떨어진 두 섬, 양자 전송 성공순간이동 가능한 날 올까 1997년 인류는 ‘순간 이동’의 가장 기초 기술이라고 할 수 있는 ‘양자 전송’에 처음으로 성공했다. 2003년 양자 전송의 거리는 800m로 늘어났다가 최근에는 143km까지 연장됐다. 앞으로 대기권 바깥의 인공위성으로도 양자 전송 실험을 할 계획이다. 올해 노벨 물리학상도 양자 전송과 관계가 깊다. 인간은 오랜 꿈이었던 순간 이동의 열쇠를 갖게 될 것인가. 영화 ‘플라이’(1986)에는 물체를 순간이동(공간이동)시키는 기계가 등장한다. 이 기계는 먼저 물질을 아주 작은 단위로 분해하고 그 속에 존재하는 정보를 다른 위치로 보낸다(물체 자체를 보내는 것이 아니라 정보를 보내는 것이다!). 전송된 정보는 새로운 위치에서 주변에 존재하는 물질과 결합해 원래 물체를 완벽하게 재구성한다. 이런 순간이동 개념은 ‘스타트렉’ 같은 ...
  • Part 3. 물질 속에서 웜홀을 발견하다 유료 “작은 응집물질 안에 우주가 있는 거예요. 작은 우주가.” 응집물질물리 이론가인 김기석 포스텍 물리학과 교수는 양자물질이 물질에 대한 관점을 어떻게 바꿨느냐는 질문에 이렇게 말했다. 양자역학이 등장한 이후 물리학은 입자물리학과 응집물질물리학으로 갈라졌다. 서로 다른 언어를 쓰는 것은 아니지만, 둘 사이에는 간극이 있었다. 우주를 구성하는 입자를 찾고 그들이 상호작용하는 원리를 탐구하는 쪽과, 고체와 액체 등 눈에 보이고 손으로 만질 수 있는 물질 속에서 일어나는 현상을 탐구하는 사람들은 굳이 교류할 이유가 없었다. 하지만 이제 사정이 바뀌었다. 두 분야의 학자들이 양자물질을 중심으로 모여들고 있다. 응집물질물리학자들의 연구가 입자물리학의 난제를 풀고, 입자물리학자들의 연구가 응집물질물리학에 활용된다. 2파트에서 살펴본 것처럼, ...
  • Part 2. 세상은 구부러졌다 유료 수학을 공부하다 보면 가장 짧은 길이의 선을 구하는 문제를 종종 접하게 된다. 이는 최단 거리를 구하는 문제이기도 하다. 중간에 어떠한 장애물도 없을때 집에서 학교까지 갈 수 있는 가장 빠른 길은 어떤 모양일지 구하는 문제가 그 예다. 답은 누구나 쉽게 생각할 수 있듯이 곧은 선이다.최단 거리도 굽은 선 하지만 잘 생각해 보자. 우리는 지구에 살고 있다. 지구는 둥글다. 평평해 보이는 길이라도 굽어 있다는 말이다. 우리는 위 문제의 답을 곧은 선이라고 생각하지만, 사실은 굽어 있는 선이다. 지구는 공 같이 생긴 ‘곡면’으로 이뤄져 있어 교과서에서 배웠던 것과는 다르게 생각해야 한다. 학교에서 배우는 곡선과 관련된 문제는 모두 ‘유클리드 기하학’을 바탕으로 하고 있다. 유클리드 기하학은 그리스의 수학자 유클리드가 만든 수학 분야다. 최초...
  • [News & Issue] 당신의 시간은 존재하나요? 유료 오늘도 해가 뜨고, 진다. 30년 전 태어난 나는, 과거 어린 시절의 추억을 기억하고 현재를 살고 있으며, 머리가 하얗게 셀 미래가 오리라는 걸 의심하지 않는다. 우리의 직관대로라면 시간은, 순탄히 흐르는 강물처럼 보인다. 그런데 현대 물리학자들이 최근 들려준 이야기는 좀 다르다. 그들은 시간이 ‘없다’고 말한다. 도대체 어떻게 된 걸까. 시간은 오랫동안 흐르는 강과 같은 존재였다. 물리학의 지평을 새로 쓴 아이작 뉴턴도 시간과 공간은 절대 변하지 않는 무대와 같다고 생각했다. 더 정확히 말하면, 뉴턴의 우주에서 시간은 부수적인 것에 불과하다. 어떤 입자의 운동을 기술할 때 일단 입자의 질량이 얼마고 공간 좌표계 위에서 정확한 위치는 어디인지 상태를 적절하게 묘사하고 난 뒤, 시간을 ‘켜고’ 시간에 따른 변화를 기술한다. 20세기 초, 아인...