질량 보존 법칙

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1. 개요
2. 발견
3. 예시
4. 창작물에서
4.1. 창작물에서 저지르는 오류
5. 관련 문서


요약본
Law of Conservation of mass | 質量保存─法則

1. 개요[편집]


프랑스의 과학자인 앙투안 라부아지에가 발견한, 닫힌 계의 질량은 상태 변화에 관계없이 변하지 않고 같은 값을 유지한다는 법칙이다.

물질은 갑자기 생기거나, 없어지지 않고 그 형태만 변하여 존재한다는 뜻을 담고 있다. 매우 단순하고 당연한 말 같지만 수많은 과학 이론들의 받침이 되는 아주 근본적이면서도 중요한 위치에 있는 법칙이다. 닫힌 계에서의 화학 반응에서는 (반응물의 총 질량) = (생성물의 총 질량) 이란 수식을 만족하는데, 변화가 일어나기 전 물질의 총 질량과 변화가 일어난 후 원자의 배열은 바뀌지만 물질의 총 질량은 서로 같다. 즉 물체가 고체, 액체, 기체 중 어떤 상태가 되어도 본래 그 물체가 가지고 있던 질량은 변하지 않는다는 것. 화학에서는 정량분석(定量分析)의 기본이 되는 중요한 법칙이다. 중3 과학 시간에 중요하게 다뤄지는 법칙.

알베르트 아인슈타인상대성 이론 등장 후 에너지 보존의 법칙과 통합되어 명칭이 '질량-에너지 합의 보존 법칙'으로 바뀌었다. 그러나 질량과 에너지의 상호전환은 '일상적인 스케일'의 변화에선 완전히 의미가 없을 정도로 적은 양이기 때문에[1] 일반적인 화학반응에는 평범한 질량 보존의 법칙이 성립하며 상대론을 고려할 경우에도 에너지 보존 법칙은 성립한다. 즉, 일반적인 화학 반응에서 물질의 에너지가 증가해도 그 질량변화 정도는 굉장히 작아서 관측할 수 없는 정도다. 빅뱅 우주론 같은 우주의 기원을 설명할 때 필수적으로 들어가는 법칙이기도 하다.

2. 발견[편집]


이 법칙은 근대 화학의 아버지인 라부아지에가 최초로 정식화하였다. 그러나 이전에도 미하일 로모노소프(Mikhail Lomonosov) 등이 언급한 적 있다.출처

로모노소프는 이걸 먼저 발견한 사람들 중 한 명이었지만 당시 그가 살던 러시아 제국은 라부아지에가 살던 프랑스보다 국제적으로 입지가 약해서 제대로 알려지지 못했다. 다만 체계적인 학문으로서 도식화한 건 라부아지에가 맞다. 애초에 인류사의 거의 모든 발명발견이 정말 쉬운 게 아닌 이상 다 이런 식이다. 당장 어린이들도 다 아는 지구가 둥글다는 사실만 해도 바다가 평평하지 않다는 사실이라면 모를까 수천 년 전까지만 했어도 상상조차 못 했던 사실이다. 아인슈타인의 상대성이론도 어느날 갑자기 아인슈타인 머릿속에서 짠하고 떠오른 게 아니다.

3. 예시[편집]



4. 창작물에서[편집]


  • 위에 예시로 나온 웹툰 골방환상곡에서는 축소 광선으로 차를 줄였지만 이 법칙 때문에 들고 가지 못하는 장면이 나온다.


4.1. 창작물에서 저지르는 오류[편집]


만화나 게임, 심지어 영화, 드라마에서도 아무리 봐도 질량 보존 법칙에서 어긋나는 묘사를 하는 것을 자주 볼 수 있는데, 이는 연출이나 구성의 문제 때문에 과학 관련 오류 가운데 가장 빈번히 일어난다.[2]


  • 트랜스포머 시리즈용자 시리즈는 차량에서 로봇으로, 또는 로봇에서 차량으로 변신하고 합체할 때 크기가 제멋대로 늘어났다 줄어들었다 한다. 예를 들어 일반적인 크기의 승용차가 실제 로봇으로 변신한다면 통상 5~6미터 정도가 되어야 하지만 막상 극중에 나온 모습을 보면 10미터는 거뜬히 넘기는 것처럼 보인다. 게다가 아예 브라이싱크론이라는 설정으로 이 오류를 메우고 있는데 문서를 보면 알겠지만 현실에선 물리법칙을 정면으로 거스르는 황당한 변신들이다. 차라리 풍선처럼 부피만 늘어난다고 하는 게 훨씬 나을 정도. 더 자세한건 브라이싱크론 문서 참조.

  • 포켓몬스터에서 거대 포켓몬을 몬스터볼로 잡아도 사실 질량 보존의 법칙에 의거하여 가지고 가는 것은 불가능하다. 혹은 트레이너의 근력이 인간을 초월하지 않으면 안된다. 또는 포켓몬이 몬스터볼에 잡힐 때 이미 다른 공간으로 이동되어 '들어간' 상태가 아니거나...

  • 드래곤볼호이포이 캡슐은 이 물리법칙을 정면으로 거스르는 대표적인 요소로 한 손에 들어가는 캡슐에 자동차, 집, 우주선 등 무게, 부피 가릴 것 없이 별게 다 들어간다.(...) 다만 이쪽은 개발자가 이미 중력 컨트롤 기술을 가진 상황이라 질량은 그대로여도 '무게'를 가볍게 만들면 해결이라는 의외로 과학적인 설정을 넣어서 어색하지 않다. 오히려 다른 것보다 훨씬 현실적이다. 다른 건 빛보다 빠르게 이동하는 것만큼이나 비현실적이다.


  • 원피스에는 킬로킬로 열매 등과 같이 몸무게를 마음대로 바꿀 수 있는 능력자가 등장한다. 정작 부피는 그대로다. 사실 질량도 그대로라고 쳐도 중력을 바꾸거나 중력이 향하는 쪽으로 강하게 움직이는 것이라면 다른 것보다 참작이 되는 일이다.


  • 도라에몽의 주머니 속 도구들을 생각하면 간단할 것이다.[3]

  • W(드라마)에서 만화속으로 들어갈 때는 전체 질량이 줄어들고 반대인 경우에는 질량이 증가한다.

  • 고바야시네 메이드래곤에선 크리스마스 파티를 위해 여러 드래곤들이 고바야시네 집에 모인다. 물론 그 좁은 집에 드래곤의 본모습으론 들어갈 수 없으니 인간화되어 들어가지만... 질량 보존의 법칙을 따를 경우 고바야시가 사는 아파트는 그만큼 단단하지 않는 이상[4] 무너져버릴 것이다.[5] 비슷한 예로 용이산다가 있다.

  • 피안도에서는 '악귀'라는 존재가 이 법칙을 무시한다.

  • 포탈 시리즈에서는 '피즐러' 라는 방어막이 각 실험실 출구에 허용되지 않은 물질들을 질량보존법칙을 무시하고 분해해 버린다. 만약 그 자리에서 기체로 만들어버리는 것이라면, 기체가 고체에 비해 부피가 훨씬 크므로 폭발이 일어나게 된다.

5. 관련 문서[편집]



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[1] [math(E=mc^2 )] 공식을 살펴보면, [math(c^2)]이면 대략 [math(9 \times 10^{16})]정도의 값이다. 약 9경 정도의 값이다. 그런데 우리 일상생활에서 이 정도로 큰 스케일의 에너지가 변환되는 것은 볼 수가 없다. 이는 일상생활에선 변환되는 [math(m)], 즉 질량의 값이 매우 작아 거의 없는거나 마찬가지이기 때문이다.[2] 근데 사실 지구와 달리 닫힌 계가 아니라고 하면 땡인 부분이기도 하다. 고전물리의 기본은 우리가 사는 지구를 닫힌 계로 가정하는 전제가 붙어 있으니까... 그 외에도 4차원이라고 하거나 부피와 무게만 줄이거나 혹은 무게를 견딜 정도로 튼튼하다는 것도 예시가 된다. 애초에 창작물에 어떤 설정을 사용 하던지 작가맘이지 무슨 문제가 있을까?[3] 도라에몽의 도구 중 두배로라는게 있는데 모든 물체가 5분마다 2배씩 증가한다. 설령 주머니가 4차원이라고 해도 그 안의 도구들은 수많은 과학 법칙들을 말아먹고 있다. 그리고 두배로만 그런 도구인 게 아니다.[4] 하지만 드래곤은 비행 능력이 있다. 즉 인간화되어도 비행 능력만 사라지지 않았다면 바닥으로부터 약간만 떠있어도 집이 무너지지는 않을 것이다.아니 근데 그 질량으로 비행하면 결국 그 무게만큼 밑으로 힘을 주는 거니까 그게 그거 아닌가[5] 단, 본 작품은 이데아에 간섭하여 본체 자체가 인간형으로 치환되는만큼(즉, 변신이 아니라 바꿔치기) 해당사항이 아닐 수도 있다.