수능 비문학 지문 - 과학 - 2004년 (5문항)

수능 비문학 지문 - 과학 - 2004년 (5문항)

 

[43～47] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

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고전 역학은 20세기 초까지 물리학자들이 세계를 기술하던 기본 이론으로, 다음과 같은 두 가지 가정을 포함한다. ⓐ 물리적 속성에 대한 측정은 측정 대상의 다른 물리적 속성을 변화시키 지 않고 이루어질 수 있다는 가정과 ⓑ 물리적 영향은 빛의 속도를 넘지 않고 공간을 거쳐 전파된다는 가정이 그것이다. 예를 들어 어떤 돌의 단단한 정도를 측정한다고 해서 그 돌의 색깔이 변하는 것은 아니며, 돌이 유리창을 향해 날아가는 순간 유리창이 미리 알고 깨질 수는 없다는 것이다. 이러한 고전 역학의 가정은 우리들에게 자연스럽게받아들여진다.

 

양자 역학은 고전 역학보다 더 많은 현상을 정확하게 예측함으로써 고전 역학을 대체하여 현대 물리학의 근간이 되었다. 그럼에도불구하고 양자 역학이 예측하는 현상들 중에는 매우 불가사의한 것이 있다. 다음의 예를 살펴보자. 양자 역학에 따르면, 같은 방향에 대한 운동량의 합이 0인 한 쌍의 입자는 아무리 멀리 떨어져도 그연관을 유지한다. 이제 이 두 입자 중 하나는 지구에 놓아두고 다른 하나는 ㉠ 금성으로 보냈다고 가정하자. 만약 지구에 있는 입자의 수평 방향 운동량을 측정하여 ＋1을 얻었다면, 금성에 있는 입자의 수평 방향 운동량이 －1이 된다. 도대체 그렇게 멀리 떨어진 입자가어떻게 순간적으로 지구에서 일어난 측정의 결과에 영향을 받을 수있을까?

 

또한 양자 역학에 따르면 서로 다른 방향의 운동량도 연관되어 있다. 예컨대 수평 방향 운동량과 수직 방향 운동량은 하나를 측정 하면 다른 하나가 영향을 받는다. 그 결과 지구 입자의 수평 운동량을 측정하여 ＋1을 얻은 후 연이어 수직 운동량을 측정하고 다시 수평 운동량을 측정하면, 이제는 ＋1만 나오는 것이 아니라 ＋1과 －1이 반반의 확률로 나온다. ⓒ 두 번째 수직 방향 측정이 수평 운동량 값을 불확정적으로 만들어 버린 것이다. 게다가 지구 입자는 금성 입자와 연결되어 있으므로, 금성 입자의 수평 운동량을 측정하여 －1을 얻은 후 지구 입자의 수직 운동량을 측정하면, 그 순간 금성 입자의 수평 운동량 값 역시 불확실해진다. 그래서 수평 운동량을 다시 측정하면 －1과 ＋1이 반반의 확률로 나온다. 어떻게 지구 에서 이루어진 측정이 엄청나게 멀리 떨어져 있는 입자의 물리적 속성에 순간적으로 영향을 줄 수 있을까? 이 현상에 대해 고전 역학의 가정을 만족시키면서 인과적으로 설명하는 것은 불가능해 보인다. 이처럼 불가사의한 양자 현상을 실험적으로 검증하기는 매우 어렵다. 하지만 1980년대에 이루어진 아스펙의 일련의 실험 이후, 이러한 양자 현상이 미시적인 세계에서 실제로 존재한다는 사실은 부인할 수 없게 되었다. 양자 역학은 이 현상을 정확하게 예측하기는 하지만 우리가 이해할 수 있도록 인과적으로 설명해 주지는 못한다.

 

이러한 양자 역학의 한계에 대해 물리학자들은 대체로 두 가지 반응을 보인다. 첫째는 양자 역학을 자연에 적용할 때 매우 성공적이 었으므로, 이러한 양자 현상이 우리에게 이상하게 보인다는 점은 별로 문제될 것이 없다는 입장이다. 둘째는 양자 역학은 미래에 더 나은 이론으로 대체될 것이고, 그때가 되면 불가사의한 양자 현상도어떤 형태로든 설명될 것이라는 입장이다.

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43.위 글의 제목으로 가장 적절한 것은?

① 현대 물리학의 계보

② 불가사의한 양자 현상

③ 양자 역학의 운동량 측정

④ 고전 역학의 두 가지 가정

⑤ 고전 역학과 양자 역학의 만남

 

44. ⓐ, ⓑ, ⓒ 사이의 관계를 바르게 서술한 것은?

① ⓒ는 ⓐ가 맞다면 당연한 결과이다.

② ⓒ는 ⓑ가 맞다면 당연한 결과이다.

③ ⓒ는 ⓐ가 맞다면 불가능한 결과이다.

④ ⓒ는 ⓑ가 맞다면 불가능한 결과이다.

⑤ ⓒ는 ⓐ와 ⓑ가 동시에 맞는 경우에만 당연한 결과이다.

 

45. <보기 1>의 A와 B에 들어갈 수 있는 말을 <보기 2>에서 모두 고르면?

양자 구슬 한 쌍을 생각하자. 이두 구슬은 뜨겁거나 차갑고, 딩 소리나 댕 소리가 난다. 구슬의온도와 소리라는 두 물리적 속성은 위 글에서 소개된 양자적 특징을 갖는다. 이제 구슬 하나는 내가 가지고, 다른 구슬은 친구에게 주어 멀리 보냈다고 하자. 내가 구슬을 두드려 보니 딩 소리가 났다. 그런 후 내 구슬을 만져보니 뜨거웠다. 그리고 구슬을 다시 두드려 보니 ( A ) 소리가 났다. 그 순간 멀리 있는 친구가 구슬을 두드린다면 ( B ) 소리가날 것이다.

A   B ㄱ. 딩  딩 ㄴ. 딩  댕 ㄷ. 댕  딩 ㄹ. 댕  댕

① ㄱ, ㄴ    ② ㄱ, ㄹ    ③ ㄴ, ㄷ    ④ ㄴ, ㄹ    ⑤ ㄷ, ㄹ

 

46. 위 글을 읽고 보인 반응으로 적절하지 않은 것은?

① 일상적으로 경험하는 현상들은 고전 역학의 가정과 잘 어울리는 것 같아.

② 물리학자들은 고전 역학이 양자 역학보다 예측력이 뛰어나다고 생각하는 것 같아.

③ 양자 역학의 경우에서도 알 수 있듯이, 정확한 예측과 인과적 설명은 구별할 필요가 있어.

④ 양자 현상은 이상하기는 하지만, 실험을 통해 검증되었으니 실재하는 것으로 받아들여야 할 것 같아.

⑤ 돌이 날아가서 유리창을 깨는 현상과 지구 입자와 금성 입자가 서로 연관되어 있는 현상은 근본적으로 다른 것 같아.

 

47. ㉠을 금성(金星)은 새벽의 동쪽 하늘에서 볼 수 있다. → 샛별’처럼 설명할 때, 이와 유사한 사례 중에서 잘못된 것은?

① 유성(流星)은 빛을 내며 떨어진다. → 별똥별

② 행성(行星)은 중심 별의 주위를 돈다. → 잔별

③ 혜성(彗星)은 긴 꼬리를 끌면서 돈다. → 꼬리별

④ 항성(恒星)은 상대적인 위치를 바꾸지 않는다. → 붙박이별

⑤ 북극성(北極星)은 방위나 위도의 지침이 된다. → 길잡이별

 

 

 

수능 비문학 지문 - 과학 - 2004년 (5문항) - (정답)

 

43. 답② / 핵심 정보의 파악

이 글의 첫째 문단에서 고전 역학의 기본 가정들을 두 가지로 소개한 다음, 두 번째, 세 번째 문단에서는 고전 역학의 그 기본 가정과 어긋나는 양자 역학의 불가사의함을소개하고 있다. 또 마지막 문단에서는 양자 역학의 한계를 언급했으므로, 이 글의 제목을 ②로 보는 것이 적절하다.

 

44. 답③ / 정보 사이의 관계 파악

ⓒ의 예는 두 번째 문단에서 글쓴이가 언급한 지구에 놓인 한 입자와 금성에 보낸 한 입자 사이의 물리적 속성의 변화에 대해 설명한 것이다. 따라서 물리적 속성의 측정에 관한 ⓐ와 관련되어 있다. 그리고 ⓒ는 ⓐ의 가정에서벗어난 예이므로 ③이 적절하다.

 

45. 답③ / 세부 정보의 확인

이 글의 세 번째 문단에서 지구 입자의 수평 운동량을 측정하여 +1을 얻은 후, 연이어 수직 운동량을 측정하고 다시 수평 운동량을 측정하면 +1과 -1이 반반의 확률이 나온다.'고 했고, A는 다시 측정한 수평 운동량에 해당하므로, 딩, 댕 소리가 반반의 확률로 날 것임을 추리할 수있다. 또한 이 예는 같은 방향에 대한 운동량의 합이 0인한 쌍의 입자에 관련한 예이므로 B에 들어갈 소리는 각각 A가 딩일 때는 댕, A가 댕일 때는 딩이어야 한다.

 

46. 답② / 반응의 적절성 파악

선택지 ➁의 물리학자들은 고전 역학이 양자 역학보다 예측력이 뛰어나다고 생각하는 것 같다.는 두 번째 문단 첫 문장에서 양자 역학은 고전 역학보다 더 많은 현상을 정확하게 예측함으로써 고전 역학을 대체하여 현대 물리학의 근간이 되었다.'라고 했으므로 답이 될 수 없다.

 

47. 답② / 어휘의 의미 파악

샛별이라는 순우리말을 ㉠의 금성이 지닌 의미인 새벽의 동쪽 하늘에서 볼 수 있다.'로 적용시키고 있다. 선택지 ①, ③～⑤도 각각의 단어의 뜻을 우리말에 알맞게 적용시키고 있다. 그런데 ②의 행성은 중심 별의 주위를 돈다.'는 의미와 작은 별 이라는 의미를 지닌 잔별과는 연결시킬 수 없으므로 ②가 정답이다.