아는 것이 힘? 이다: 힘

우리는 현재 4차 산업혁명을 거쳐 정보화 시대에 살고 있고 머지않아 인공지능의 시대가 도래할 것이라는 기대를 하고 있습니다. 수많은 역사를 거쳐 지금에 이르게 되었죠. '인류'의 역사, '생명'의 역사가 시작하기 이전에도 지구, 태양계의 역사가 있었고 그전에도 우주에는 많은 일들이 벌어지고 있었습니다. 그렇다면 이렇게 길고 긴 우주의 역사를 끊임없이 움직인 원동력은 무엇일까요...?

이 광할한 우주를 움직이는 것은 무엇일까요?

바로 힘 입니다. 물질들 사이에서 힘을 통해 끊임없이 상호작용한 결과 지금의 세계가 만들어졌죠. 그렇다면 이 힘이란 무엇일까요?

 

'힘'이란 물체의 '속도'를 바꾸는 상호작용입니다. 쉽게 생각해서 '밀고 당기는 힘'이 힘의 정의라고 할 수 있습니다. 그런데 여기서 우리는 '속도'가 '벡터'라는 것을 알고 있습니다. 크기와 방향을 가지고 있죠. 이 '속도'라는 '벡터'를 바꾸기 위해서는 다른 '벡터'를 더하거나 빼야겠죠. 그래서 '힘'도 크기와 방향을 가진 벡터입니다.

놀라운 흡입'력'이네요...

우주에는 4대 힘이 존재합니다. 현재까지 자연계에서 발견된 힘의 종류죠. 이 4가지 힘 덕분에 지금의 여러분이 탄생할 수 있게 된 것입니다! 하나하나 살펴보도록 합시다.

 

1. 중력

중력은 어떤 질량이 다른 질량을 끌어당기는 힘입니다. 어떤 질량이 펼치는 중력장에서 다른 질량이 있을 때 서로 주고받는 힘이죠('장' 개념은 나중에 설명하도록 하겠습니다). 그리고 중력은 4대 힘 중 상대적으로 가장~~~~ 약한 힘입니다. 태양의 중력은 엄청 세지 않냐고요? 만약 태양 만한 자석이 있었다면..... 얼마나 많은 걸 끌어당길지 상상할 수 없네요..

하지만 중력이 미치는 범위는 무한대입니다. 

 

그리고 현재 가장 비밀이 많은 힘이기도 합니다. 이 중력이 어떻게 '전달'되는 지가 명확하지 않기 때문이죠. 물리학의 큰 숙제 중 하나입니다.

행성의 중력

2. 전자기력

전자기력은 전자와 양성자들 사이에서 상호작용하는 힘입니다. 중력에 비해서 월등히 강하죠. 원래는 전기력의 정체만 알았지만 나중에서야 전자의 흐름이 자기력을 만든다는 것을 알았죠. 그리고 중력과 마찬가지로 전자기력의 범위도 무한대입니다. 아주 멀리서도 전자기력이 닿긴 닿죠.

엄청난 전기...

3. 강력

강력은 핵 안에 입자들을 강하게 결속시키는 힘입니다. 기본입자들을 강하게 묶어서 핵을 지탱하게 해 주죠. 양성자 같은 것들이 기본입자들이 '강력'으로 묶여서 생겨난 것입니다.  그래서 강력은 원자 스케일의 엄청나게 짧은 범위에서만 존재하는 힘입니다. 앞서 소개한 두 힘들과는 힘이 미치는 범위가 확연히 다르죠. 이것이 물리의 매력일까요..?. 엄청나게 큰 범위에서부터 엄청나게 작은 범위까지 넓은 스펙트럼을 공부합니다. 

 

또 하나 강력의 특이한 점은 입자 사이의 거리가 무조건 가깝다고 해서 강해지는 힘이 아닙니다. 강력은 입자 사이의 거리가 유지되어서 생기는 힘이죠. (나중에 기본 입자를 다룰 때 설명을 덧붙이도록 하겠습니다.)

 

4. 약력 

약력은 핵이 붕괴할 때 생기는 힘입니다. 강력과 마찬가지로 힘이 미치는 범위가 굉장히 짧습니다. 

 

여기까지 자연계에 존재하는 4가지의 힘에 대해서 알아보았습니다. 4가지의 힘으로 모든 것이 창조되었다는 것이 상상이 되나요? 저는 다음 글로 찾아뵙겠습니다. 오늘도 좋은 하루 보내세요!