대학 물리(공학 물리) - #001: 물리학에서 사용되는 단위

물리학은 우리 주변 세상을 이해하는 데 필요한 여러 가지 법칙과 원리를 포함한 학문입니다.

이 법칙들은 대부분 수학적인 관계로 표현되며, 이것은 물리량들 사이의 관계를 말합니다.

물리량이란 물리적 현상을 수량화하기 위해 정의된 것으로, 그 예로는 길이, 질량, 시간, 온도 등이 있습니다.

특히 역학에서는
세 가지 기본적인 물리량(즉, 길이, 질량, 그리고 시간)이 중요합니다.
이들은 역학에서의 모든 다른 물리량들을 표현할 수 있는 기본 구성 요소입니다.

하지만 이런 물리량을 측정하고 그 결과를 다른 사람에게 전달하기 위해서는 표준이 필요합니다. 이 표준은 모든 사람들이 동일하게 이해할 수 있어야 하며, 어디에서든 동일한 결과를 가져와야 합니다.

이러한 이유로, 1960년에 국제위원회는 과학의 기본적인 물리량들에 대한 일련의 표준을 설정했습니다. 이것을 SI (International System of Units)라고 부르며, 그에 따른 길이, 질량, 그리고 시간의 단위는 각각 미터(m), 킬로그램(kg), 그리고 초(s)입니다.

SI 시스템의 도입 이전에는 각 국가마다 자신들만의 표준을 가지고 있었습니다.

예를 들어, 1120년에 영국의 왕은 그의 나라에서의 길이의 표준을 야드라고 명명하고, 그것을 그의 코끝에서 팔을 뻗은 팔끝까지의 거리와 정확히 같게 정의하였습니다. 프랑스에서는 루이 14세 왕의 왕실 발의 길이를 표준으로 사용했습니다.

그러나 이제는 거의 모든 국가들과 과학계에서는 SI 시스템을 사용합니다. 이 시스템은 표준 단위를 국제적으로 인정하고, 그에 따른 세부 단위와 배수 단위를 사용함으로써 전 세계 어디에서든 동일한 측정 결과를 얻을 수 있도록 합니다.

물론, 이러한 표준이 시간이 지나면서 변화하는 경우도 있습니다.
예를 들어, 미터의 정의는 원래는 적도에서 북극까지의 거리의 천만분의 일이었지만,
이후에는 특정 백금-이리듐 막대의 두 선 사이의 거리로,
그리고 최근에는 빛이 진공 상태에서 1/299,792,458초 동안 이동하는 거리로 재정의되었습니다.

질량의 SI 단위인 킬로그램은 프랑스 세브르에 위치한 국제 도량형 국제국에서 보관되는 특정 백금-이리듐 합금 원통의 질량으로 정의됩니다.

시간의 단위인 초도 원래는 평균 태양 일의 일부였지만, 지구의 회전이 시간에 따라 변한다는 것이 알려진 후, 세슘-133 원자의 특성 주파수를 이용한 원자시계에 기반하여 재정의되었습니다.

이처럼, 과학의 기본 단위는 시간이 지나면서 변화하고 발전하였지만, 그 목적은 항상 동일하였습니다. 그것은 과학적인 측정과 연구를 위한 국제적으로 인정된 표준을 제공하는 것입니다.

이렇게 오늘은 물리학의 기본 물리량과 SI단위에 대해서 알아봤습니다. 감사합니다!