경희대 '모두를 위한 물리학' 강의 전범위 정리본(개정ver.)

소개

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목차

1. 과학이란 무엇인가?
2. 운동의 법칙
3. 카오스와 복잡계
4. 시공간과 상대성 이론
5. 우주의 역사
6. 전자기학
7. 빛
8. 물리학을 뒤흔든 30년
9. 양자역학
10. 반도체에서 컴퓨터까지
11. 많은 것은 다르다
12. 정보란 무엇인가?

본문내용

• 뉴턴 역학에 따르면 F=ma로 기술된 결정된 우주, 과거와 미래 모두 결정되어 있음(결정론)
- BUT 날씨는 100확률로 예측 불가
• 철학자 라플라스는 뉴턴 역학이 갖는 의미 中 하나가 라플라스의 악마 존재 가능성이라 함
- 라플라스의 악마: 이 세상에 존재하는 모든 것들의 위치와 속도를 알고 있다고 가정되는 악마가 있다면 이 악마에게 미래는 훤히 결정된 것으로 보일 것.
→즉, 개인의 자유로운 의지로 무언가를 결정하는 것처럼 느껴지지만
사실은 이미 결정된 것을 하는 것에 불과 (인간의 자유의지無)
• 에드워드 로렌츠(1969)
- 로렌츠 끌개: 2배씩 모르는 일이 생긴다 (지수함수적 증가)
→ “신은 자연의 법칙을 주었지만 예측할 수 있도록 만들어 놓지는 않았다!”
• 나비효과: 조기의 작은 차이가 지수함수적으로 멀어져 가는 상황
• 카오스: 초기 조건에 민감하게 멀어져 가는 차이가 지수함수적으로(기하급수적으로) 증폭 되어 가는 것 → 간단해 보이는 시스템에서 예측 불가한 복잡한 운동이 나온다 ex) 이중 진자, 행성 3개 이상이면 움직임 예측 불가
↓ 카오스 발생의 수학적 이유
• 프랙털 구조: 간단한 규칙을 반복하는 과정, 확대한 다시 처음 모양으로 돌아옴 ex) 해안선의 길이 재기, 눈송이, 번개: 프랙털 구조를 가진 자연 예시 +)로렌츠 끌개
• 수학의 프랙털
- 만델브로트 집합
: Z가 발산하지 않는 복소수 c들의 집합
• 카오스 이론이 성립되기 위해 필요한 끌개, 그 끌개가 바로 수학적으로는 프렉털
→ 자연은 이와 같이 복잡함을 만들어 내기 위해서 단순한 규칙을 이용하고 있다.• 콜모고로프 – 알고리즘에 의한 복잡성→ 복잡함과 단순함을 나누는 기준
; 무엇을 만들어 내는데 필요한 명령어, 프로그램이 몇 줄인가, 얼마나 긴가에 따라 판별
• 복잡계 물리: 개별 시스템이 갖고 있는 복잡성이 아니라 여러 개의 단순한 단위가 모여서 만들어 낼 수 있는 복잡성에 대한 연구
ex) 셀룰러 오토마타(Cellular automata): 규칙도 아닌 카오스도 아닌(?!) 것 有

참고자료

· 없음