일반인들이 과학에 대해 잘 못알고 있거나 오해하고 있는 것에 대해 글을 좀 써볼까 하는데 도움을 주실수 있을까요?

단순히 어떠한 일상속의 일에서 나타나는 과학적인 오해가 아닌 과학혹은 공학 학문에서 잘 못 알고 있는 상식들을 구하고 있습니다.

제가 알고 있는건 몇가지 밖에 없는데 이게 맞는 소리인지 확실하지도 않네요. 혹시 틀린거 있다면 지적해주시면 감사하겠습니다.

 

 

1. 뉴턴과 사과

 

뉴턴이 나무에서 떨어지는 사과를 보고는 만유인력(혹은 중력)을 생각해냈다는 유명한 일화는 한번씩 들어봤을 것이다.

 

그러나 사실 곰곰히 생각해보면 이는 말이 되지 않는다. 어린애한테 사과를 쥐어주고는 이걸 손에서 놓으면 어떻게 되는지 한번 물어보자.

 

아마 대부분 땅으로 떨어진다고 한다. 이처럼 어린애들 조차 알고 있는 너무나도 경험적인 사실을 뉴턴이 단순히 발견했다는 이야기는 무엇인가 이상

 

하다. 고대 그리스에서는 철학자들은 우주는 지상계의 운동과 천상계의 운동으로 나눠져 있다고 생각했다. 지상계의 운동은 사과가 땅으로 떨어지는

 

것, 화살이 날라가는 것처럼 직선적인것이라 생각했었고, 천상계는 달,태양, 기타 천체들이 원운동을 하고 있었다고 생각했다. 즉, 지상계의 운동과

 

천상계의 운동은 전혀 다른것이라는 생각을 가지고 있었다. 뉴턴이 살고 있었을 당시에도 그러한 생각은 크게 다르지 않았다. 그러나 뉴턴은 단순히 사

 

과가 떨어졌다는 사실에 만유인력을 발견한것이 아니라, 그동안 양분되어 있었던 2가지 운동계, 지상계와 천상계의 운동이 동일하다는 것을 발견한것

 

이다. 고등학교 물리시간에 한번쯤은 보았을지 모르겠다.

 

높은 산꼭대기에서 공을 세게 던지면 던질 수록 더 멀리 나가고 결국 충분한 힘을 받는 공은(여기서 공은 순수하게 사람의 힘이 아닌 가상적으로 강한

 

힘을 받는 것을 가정한다.) 공기저항이 무시된다면 달과 같이 원운동을 한다는 것이다. 즉 지상계의 운동과 천상계의 운동은 동일한 힘에 의해서 행해

 

지는 것이였고, 그것을 만유인력이라고 부르기로 한것이다. 사실 이 사과에 관한 일화는 꾸며진 일화라는 이야기가 있는데 본인은 그것이 진실인지 거

 

짓인지는 잘 모르겠다. 다만 단순히 사과가 땅에 떨어져서 만유인력을 발견한게 아니라는건 확실하다.

 

2. 인간과 원숭이

 

글이나 tv, 대중매체를 보다보면 직접적으로나 간접적으로나 원숭이가 인간으로 진화했다는 이야기가 많이 들린다. 그러나 사실 우리는 저기 밀림속에

 

서 사는 원숭이나 침팬지가 진화한것이 아니다. 그들과 유전자가 99% 가까운 이유는 그들로 부터 진화한것이 아닌 그들과 공통 조상을 갖고 있기 때문

 

이다.

 

정확한 예는 아니지만 개념설명을 위해 어느 가정을 해보자.

 

A라는 생물이 있다. A라는 생물이 어느 일정한 시간이 흐른뒤 A'과 A^라는 생물로 진화 했다고 하자. 여기서 A'은 오랜세월이 지나고 살펴보니

 

A''' 과 B', B#으로 A^은 A^^과 A^^^으로 진화 했다. 여기서 A^^은 멸종했고 A'''과 B' ,B#은 A^^^과 모습이 어느정도 달랐다. 이들의 유전자를 조사해

 

보면 일치율이 크게 다르지 않을 것이다. 그럼 A^^^관점에서 A''',B',B#은 잘못생각하면 이들로 부터 진화한것이 되어 버린다. 그러나 우리는 보시다

 

시피 이들은 먼세월을 거슬러 올라가 A라는 생물의 후손이였고 결국 A^^^은 어느 3종 사이에서도 진화한것이 아니게 된다.

 

그러나 사람들은 단순히 유전자 일치율이 99%라는 밑그림에 진화론이라는 채색이 더해지니 원숭이가 사람으로 진화했다는 그릇된 인식을 가져버린

 

게 되버렸다. 사실 주변의 동물은 물론 식물과도 공통 조상을 가지고 있으며 종간거리가 멀어질 수록 더 먼 과거의 공통조상을 가지고 있었다.

 

3. V=IR과 옴의 법칙

 

흔히 TV에서(대표적으로 무한도전에서 정형돈이 V=IR이라고 외쳤던게 기억난다.)

 V=IR이 옴의 법칙이라고 말하는걸 보았는데 정확히는 틀린 표현이다. 옴의 법칙의 정의를 보면,

'전도장치를 통해서 흐르는 전류가 장치에 걸린 퍼텐셜차(전압)에 정비례한다는 사실'을 나타낸 법칙이다. 옴의 법칙이라는 것은 I-V(전류,전압)그래프가 선형으로 R이 V와 무관, 즉 저항은 전압과 무관하다는 법칙이다.

저항에 몇 볼트를 가해도 R = V/I는 퍼텐셜차(전압)나 극성에 무관하다는 것이다.

 좀 더 쉽게 설명 해보자.

 다이오드는 일정 전압이 걸려야 전류가 흐르는데 전류는 전압에 대해서 선형이 아니다.

즉 이것은 옴의 법칙을 따르지 않는다는 것이다. 그렇다면 여기서 V=IR이라는 식을 갖다 놓자.

분명히 R=V/I,즉 옴의 법칙을 따르지 않는다고 했다. 근데 왜 여기서 V=IR이 등장하는가?

V=IR이라는 것은 다이오드에 몇 볼트의 전압을 걸었을때 전류가 이만큼 흐르면 저항은 이런식으로 계산된다는 뜻이다.

그렇다.

V=IR은 옴의 법칙처럼 선형관계가 아닌 곡선함수를 그리고 있기때문에 옴의 법칙은 아니다.

하지만 저항값정도는 계산 할 수 있는 것이다. 곧 다이오드에 전압이 몇볼트 걸렸고 몇 암페어의 전류가 흐르는지 안다면 몇 볼트의 전압에서 다이오드가 갖는 저항값을 알 수 있는 것이다.

 조금 더 수학적으로 표현 해보자.

식 V=IR을 조금 뒤집어서 생각하자. I=V/R이다. 조금 편하게 1/R을 A라고 대입해보자.

곧 I=VA이다. 미분적분학을 배운 사람이라면 이식의 그래프가 전류와 전압에 대해 그려진다면 전류를 전압에 대해 미분 할 수 있을 것이다.

곧 A를 신경쓰지 말고(A를 전압과 관계없다고 생각하고) 미분을 하면 dI/dV=A이 되는것을 알 수 있다.

곧 미분값은 항상  A라는 상수값을 가진다. 이는 앞에서 말한 I-V그래프가 선형 그래프인 것을 확인 할수 있다.

 여기서 A는 곧 상수. 즉 전압과 관련이 없어야 상수일 수 있다.

만약 A가 퍼텐셜차(전압)에 영향을 받는다면 위 식은 상수를 가질 수 없고 그래프의 변화율이 그려진 어떠한 곡선 그래프를 얻게 될 것이다.

결국 퍼텐셜차와 저항사이에 관계가 없다면 선형관계, 옴의 법칙으로 회귀하는 것이고 퍼텐셜차와 저항사이에 관계가 있다면 옴의 법칙을 만족하지 않는 것이다.

현대 전자공학 장치는 결코 옴의 법칙을 따르지는 않지만 V=IR이라는 식은 버리지 않는다.

 왜냐고? 전압과 전류를 알면 저항값을 계산 할 수 있기 때문이다.