측정 시스템의 정확도 및 정밀도는 측정에서 불확도(Uncertainty)와 관련 있다. 불확도는 측정값이 표준값 또는 예상값에서 얼마나 벗어나는지를 나타내는 정량적 척도이다. 측정값이 별로 정확하지 않거나 정밀하지 않으면 값의 불확도가 매우 높아진다. 일반적인 용어로 불확도는 측정값에 대한 면책 조항으로 생각할 수 있다. 예를 들어 누군가 자동차의 주행 거리를 알려달라고 요청하면 500마일을 더하거나 뺀 45,000마일이라고 말할 수 있다. 플러스 또는 마이너스 금액은 값의 불확도를 나타낸다. 즉, 자동차의 실제 주행 거리가 44,500마일 정도로 낮거나 45,500마일 정도로 높거나 그 중간일 수 있음을 나타내는 것이다. 모든 측정값에는 어느 정도의 불확도가 포함되어 있다. 종이의 길이를 측정하는 예에..

물리학에서 연구하는 대상과 현상의 범위는 엄청나게 넓다. 믿을 수 없을 정도로 짧은 핵의 수명부터 지구의 나이, 아주 작은 크기의 소립자부터 알려진 우주의 가장자리까지의 광대한 거리, 점프하는 벼룩이 가하는 힘부터 지구와 태양 사이의 힘까지, 아무리 경험이 많은 과학자라도 상상력에 도전할 만한 10의 요소들이 존재한다. 물리량에 대한 수치와 물리 원리에 대한 방정식을 제시하면 정성적 설명만으로도 자연을 훨씬 더 깊이 이해할 수 있다. 이러한 방대한 범위를 이해하려면 이를 표현할 수 있는 단위도 있어야 한다. 그리고 미터, 킬로그램, 초에 대한 평범한 논의에서도 물리량은 대부분 길이, 질량, 시간, 전류라는 네 가지 기본 물리량의 조합으로 표현될 수 있다는 자연의 심오한 단순성을 발견하게 될 것이다. 측정..

물리학이 항상 별개의 독립된 학문이었던 것은 아니다. 물리학은 오늘날까지도 다른 과학과 연결되어 있다. 물리학이라는 단어는 '자연'을 뜻하는 그리스어에서 유래했다. 자연에 관한 연구는 ‘자연철학’이라고 불리게 되었다. 고대부터 르네상스 시대까지 자연철학은 천문학, 생물학, 화학, 물리학, 수학, 의학 등 여러 분야를 포괄했다. 지난 몇 세기 동안 지식의 성장으로 자연철학은 점점 더 전문화되고 개별 분야로 분화되었으며, 물리학은 가장 기본적인 측면을 유지했다. 르네상스부터 19세기 말까지 발전한 물리학을 고전 물리학이라고 부른다. 20세기 초부터 시작된 혁명적인 발견으로 현대 물리학으로 전환되었다.  고전 물리학은 우주에 대한 정확한 설명은 아니지만, 다음과 같은 조건에서는 훌륭한 근사치이다. 물질은 광속..

물리학을 사용하려고 과학자가 될 필요는 없다. 반대로, 물리학 지식은 비과학 직업뿐만 아니라 일상적인 상황에서도 유용하다. 전자레인지가 어떻게 작동하는지, 전자레인지에 금속을 넣으면 안 되는 이유, 또, 심박 조율기에 영향을 미칠 수 있는 이유를 이해하는 데 도움이 될 수 있다. 물리학을 통해 방사선의 위험을 이해하고, 이러한 위험을 더 쉽게 합리적으로 평가할 수 있다. 물리학은 또한 검은색 자동차의 라디에이터가 자동차 엔진의 열을 제거하는 데 도움이 되는 이유를 설명하고, 흰색 지붕이 집 내부를 시원하게 유지하는 데 도움이 되는 이유를 설명할 수 있다. 마찬가지로 자동차 점화 시스템의 작동과 우리 몸의 신경계를 통한 전기 신호 전달은 기본 물리학 측면에서 생각할 때 훨씬 더 쉽게 이해할 수 있다. 19..

과학은 자연의 일반 진리인 이론과 법칙, 그리고 그것이 포괄하는 지식의 체계로 구성된다. 과학자는 이 지식의 체계를 확장하고, 그것을 설명하는 법칙의 표현을 완성하려고 끊임없이 노력하였다. 물리학(Physics)은 에너지, 물질, 공간 및 시간의 상호작용을 설명하는 데 관심이 있으며, 특히 모든 현상의 기초가 되는 어떤 사물의 작용 원리나 구조에 관심이 있다. 자연의 기본 현상을 설명하려는 호기심은 본질적으로 물리학의 영역을 정의한다.  물리학은 작은 하전 입자의 운동에서 사람, 자동차나 우주선의 운동에 이르기까지 우리 주변의 모든 것의 기능을 설명하는 것을 목표로 한다. 사실, 당신 주변의 거의 모든 것은 물리 법칙으로 매우 정확하게 설명할 수 있다. 스마트폰을 생각해 보자. 물리학은 전기가 장치 내부..

물리적 우주는 자세히 들여다보면 엄청나게 복잡하다. 우리 각자는 일상생활에서 매우 다양한 사물과 현상을 관찰하면서 하루를 보낸다. 수 세기 동안 인류의 호기심은 우리를 모두 엄청난 양의 정보를 탐색하고 분류하도록 이끌었다. 새의 비행에서 꽃의 색깔에 이르기까지, 번개에서 중력에 이르기까지, 쿼크에서 은하단까지, 시간의 흐름에서 우주 창조의 신비에 이르기까지, 우리 인류는 호기심에서 비롯한 질문을 수없이 던지고 수많은 사실을 밝혀냈다. 이렇게 복잡한 세상이어도, 우리는 놀라울 정도로 작고 통일된 물리 법칙이 우리가 관찰하는 것을 설명할 수 있다는 것을 발견했다. 인간으로서 우리는 밝혀낸 물리 법칙을 일반화하고 질서를 추구한다. 우리는 자연이 놀라울 정도로 잘 맞는다는 것을 알게 되었는데, 자연은 우리가 그..

인류의 역사에서 인간은 수백만 개의 다양한 물건을 만들었다. 석기 시대, 청동기 시대, 철기 시대 등 기술의 시대는 특정 물질에 대한 지식과 이것을 다루는 능력으로 이름이 붙여졌다. 이 지식은 창끝을 만들 때 암석이 벗겨지는 방식, 최초의 고품질 강철을 만들기 위해 남부 인도 및 스리랑카 용광로에서 탄소와 철을 통합하는 효과, 또는 광학 기기를 만들기 위해 완벽하게 연마되고 광택이 나는 유리 조각을 완벽하게 조합하는 적절한 방법 등 모두 물리학(Physics)에서 비롯된다. 고대 그리스의 철학자 아리스토텔레스가 《자연학》이라는 책에서 여러 가지 운동을 설명하면서 물리학은 시작하였다. 이후 갈릴레오 갈릴레이는 물체의 운동과 같은 물리 현상을 수학으로 설명하려고 노력하였다. 마침내 아이작 뉴턴은 프린키피아>..