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귀납법매일 아침 6시에 해가

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귀납법

매일 아침 6시에 해가 뜨는 것을 관찰함

결론 : 아침에는 해가 뜬다

연역법

모든 금속은 전기가 통한다

철은 금속이다

철은 전기가 통한다

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"과학은 의심입니다" 과학만큼 위험한것은 없다 사람들은 확답을 원하고 과학은 늘 뒤집힌다│취미는 과학│알고e즘

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'유사 과학을 반증하기'라는 주제로 수행평가를 실시할 예정입니다.

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[취미는 과학/ 확장판] 8화 유사 과학, 어디까지 과학인가? 🤔(feat. 과학 철학자 이상욱) l #취미는과학

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귀납법/ 개구리는 비교적 앞다리보다 뒷다리가 길다 1 2 3 4 5. . . .

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귀납법/ 개구리는 비교적 앞다리보다 뒷다리가 길다 1 2 3 4 5. . . .

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개구리는 비교적 앞다리보다 뒷다리가 길다

연역법/ 유기물은 썩는다. 사과는 유기물이다. 사과는 썩는다

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귀납법 ex)사과를 떨어뜨리

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귀납법 ex)

사과를 떨어뜨리면 땅으로 떨어진다.

배를 떨어뜨려도 땅으로 떨어진다.

돌을 떨어뜨려도 땅으로 떨어진다.

결론: 모든 물체는 땅으로 떨어진다.

연역법 ex)

대전제: 대한민국의 모든 국민은 법 앞에서 평등하다.

소전제: 나는 대한민국 국민이다

결론: 따라서 나도 법 앞에서 평등하다.

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연역/

대전제: 별은 빛난다

소전제: 태양도 빛난다

결: 태양은 별이다.

귀납/

관찰1: 버려진 아기는 곧 죽었다

.

.

.

관찰100: 버려진 100번째 아기도 죽었다.

결: 아기는 혼자서 생존할 수 없다

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연역법

대전제 : 학생은 인간이다

소전제 : 과학사를 학생이 수강한다

결론 : 그러므로 학생은 인간이다

귀납법

전압을 1V 걸어보니 전류가 1A

전압을 2V 걸어보니 전류가 2A

전압을 3V 걸어보니 전류가 3V 가 나왔다

전압과 전류는 비례한다.

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장하석 교수 (케임브리지 대학교 교수)

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장하석 교수 (케임브리지 대학교 교수)

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장하석(張夏碩, 1967년 3월 26일 ~)은 미국의 과학사학자 겸 과학철학자이다. 현재 케임브리지 대학교에서 과학역사철학 학부의 한스 라우징 교수좌 교수로 재직중이다. 2012년부터 2014년까지 브리티시 소사이어티 포 더 히스토리 오브 사이언스(British Society for the History of Science)의 회장을 역임하였다.

장하석의 주요 연구 분야는 화학, 물리 분야의 과학사와 과학철학, 양자 역학 측정, 과학적 실재론, 과학적 증거와 과학적 방법, 그리고 실용주의 등이다.

장하석은 1967년 서울에서 태어났다. 아버지 장재식은 당시 공무원이었다(후에 정치인이 된다). 어머니 최우숙은 교사로 재직하였다. 경제학자 장하준은 그의 형이고, 고려대학교의 장하성 교수는 사촌이다. 장하석은 심리치료사인 그레첸 지글라 와 결혼하였다.

장하석은 매사추세츠주의 노스필드 마운트 허몬 스쿨에 들어갔고, 메사추세스 햄프셔 컬리지에서 교환 학생으로 공부하였다.1989년 캘리포니아 공과대학교를 졸업하고 이론 물리학과 과학 철학을 전공으로 이학 학사 학위를 취득하였다. 1993년 스탠포드 대학교 에 입학하였고 《측정과 양자물리학의 분화》로 박사 학위를 받았다.

장하석은 하버드 대학교에서 1993년 7월부터 1994년 12월까지 물리학 연구자였으며, 1995년 영국으로 이사하여 유니버시티 칼리지 런던의 과학 기술학 학부에서 강사로 일하였다. 2010년에는 케임브리지 대학교 로 이직하여, 한스 라우싱(Hans Rausing) 교수가 되었다.

장하석은 BBC 포의 프로그램인 《쇼크 앤드 오》( Shock and Awe: The Story of Electricity →충격과 공포: 전기 이야기), 채널 4의 《지니어스 오브 브리튼》( Genius of Britain: The Scientists Who Changed the World →영국의 천재: 세상을 바꾼 과학자들)의 자문으로 일하였다. 2008년 미국의 인기 과학 텔레비전 프로그램인 《노바》( Nova)에 출연하였으며, 2011년 BBC의 《호라이즌》( Horizon)에서 방영된 ⟨왓 이즈 원 디그리?⟩("What Is One Degree?" ) 에피소드에도 출연하였다. 2014년 2월부터 5월까지 EBS 에서 방영된 《장하석의 과학, 철학을 만나다》에 출연하였다.

장하석은 커미티 포 인티그레이티드 히스토리 앤드 펄라서피 오브 사이언스(Committee for Integrated History and Philosophy of Science)와 소사어티 포 펄라서피 오브 사이언스 인 프랙티스(Society for Philosophy of Science in Practice)의 창립 회원이다. 또한 2012년부터 2014년까지 브리티시 소사이어티 포 더 히스토리 오브 사이언스(British Society for the History of Science)의 회장으로, 2014년부터 2015년까지 부회장으로 재임하였다. 2006년에 《온도계의 철학》( Inventing Temperature: Measurement and Scientific Progress)으로 러커토시 상(Lakatos Award)을 수상하였으며, 《이즈 워터 ?》()로 퍼르낸도 길 국제상(Fernando Gil International Prize for the Philosophy of Science)을 수상하였다. 2016년 5월 10일 왕립학회 에서 윌킨스 버널 메더와 강의(Wilkins-Bernal-Medawar Lecture)를 진행하였다.

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장하석 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

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장하석(張夏碩, 1967년 3월 26일 ~)은 미국의 과학사학자 겸 과학철학자이다. 현재 케임브리지 대학교에서 과학역사철학 학부의 한스 라우징 교수좌 교수로 재직중이다. 2012년부터 2014년까지 브리티시 소사이어티 포 더 히스토리 오브 사이언스(British Society for the History of Science)의 회장을 역임하였다. 장하석의 주요 연구 분야는 화학, 물리 분야의 과학사와 과학철학, 양자 역학 측정, 과학적 실재론, 과학적 증거와 과학적 방법, 그리고 실용주의 등이다.

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과학과 미신의 중간쯤인 거 같다.

포퍼: 반증이 불가능하기에 과학이 아니다.

쿤: 옛날엔 패러다임이었지만 현대과학에 교체되었음(e.g. 지리학)

라카토스: 풍수지리설은 반례가 나와도 이유만 덧붙일 뿐 새로운 예측을 하지 못하기 때문에, 라카토스 관점에서는 퇴행적 연구 프로그램이다.

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풍수지리설은 예측이 빗나가더라도 “후손의 덕이 부족했다”와 같이 언제든 새로운 설명을 붙여 반증을 회피할 수 있기 때문에 풍수지리설은 포퍼의 기준에서는 과학이 아닐 것이다.

풍수지리설은 자연과 인간의 관계를 설명하던 하나의 세계관, 즉 패러다임이었다. 하지만 뉴턴 역학과 같은 근대 과학의 등장은 풍수지리설을 대체하였기 때문에, 오늘날의 과학 패러다임 속에서는 과학으로 인정받지 못할 것이다.

풍수지리설은 새로운 사실을 예측하기보다는 기존 결과에 맞게 보조 설명만 덧붙이는 퇴행적 연구 프로그램에 해당하기 때문에 과학으로 인정받지 못할 것이다.

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포퍼/ 풍수지리설은 기후 지형 수자원같은 지리적 요인에 따라 땅에 쓰임새 바뀔수 있다. 하지만 음지, 양지, 와 같은 비과학적인 요인도 존재한다. 그렇기 때문에 과학적 요소와 비과학적 요소가 같이 존재하여 반증할 거리가 많은 풍수지리설은 좋은 주제이다.

쿤/ 땅은 오로지 환경적인 영향에서 그 가치가 정해진다. 그럼으로 비과학적인 내용이 포함된 풍수지리설은 현대 시대의 패러다임과는 맞지 않는다.

러커토시/ 분명 비과학적인 내용이 포함되어있으나 이러한 부분을 수정한다면 분명 타당한 과학적 자료가 될 수 있을것이다.

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풍수지리설 이란?

땅의 형세와 물의 흐름을 살펴서 인간의 실흉 화복을 예측하고, 도읍지, 주택, 묘지 등을 정하는데 영향을 미친 동아시아의 전통적인 지리 사상으로 음양오행 사상을 바탕으로 땅의 기(氣)를 판별하여 길한 곳을 찾고 흉한 것을 피하는 것이 주된 목적이다.

포퍼의 관점에서 풍수지리설은 반증 되면 폐기가 되야 하는데 현재 풍수지리설은 일관성 부족(명당을 집을 지어도 실제로 성공 못한 사례가 많음), 검증 불가능성(눈에 보이지 않는 개념 음양오행의 흐름, 기 등에 의존함),예측력 부재(풍수는 모호한 해석에 의존해 명확한 예측을 제공하지 못함) 등으로 풍수지리설은 폐기가 되어야 하기 때문에 포퍼 에게는 과학이 아니다.

쿤의 관점에서는 풍수지리설은 동아시아 사회에서 오랜 기간 동안 자연과 인간의 관계를 설명하는 하나의 세계관으로 받아들여졌는데, 이것을 하나의 패러다임이라고 볼 수 있다. 그러나 현대 과학은 실험적 검증과 수학적 모델을 토대로 성립되며, 풍수지리설은 이에 부합하지 않으므로 과학으로 인정되기 어렵다.

러커토시 관점에서는 과학 이론을 연구 프로그램으로 보고, 핵심 이론과 보조 가설, 규칙이 있다고 했다. 좋은 과학은 보조 가설을 통해 점점 새로운 사실을 예측하고 연구 프로그램이 진보적이어야 한다고 했다. 이때 풍수지리설의 핵심은 "자연의 기운과 위치가 인간의 운명을 좌우한다." 라는 믿음이다. 그런데 이걸 뒷받침하는 보조 가설들이 새로운 예측을 내놓거나 과학적으로 검증된 적은 거의 없기에 오히려 검증이 안 되면 말들만 늘어나서 연구가 정체된 연구 프로그램이므로 과학으로 보기 어렵다.

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내가 믿었던 유사과학과 향후 가질 과학적 태도

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내가 믿었던 유사과학과 향후 가질 과학적 태도

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1. 전자레인지 전자파. 최근까지도 믿었다. 전자레인지에서 나오는 파장이 건강에 악영향을 미친다는 이론. 현실에선 당연히 아니다. 전자레인지 커버에 쇠판(?)이 있어 상관없다.

2. msg 건강 악영향 설. 화학적인 조미료가 첨가되긴 했지만 건강에 나쁘다는 주장은 아무것도 없다. 중학교 때까지 믿었었다.

나는 나에게 들려오는 정보를 곧바로 믿지 않고, 항상 비판적인 태도를 가져 그 주장이 타당한지 확인하고 그 정보를 받아들이겠다. 또한 받아들인 정보가 무조건 사실이라는 확신을 가지지않고, 비판적인 태도를 가지겠다.

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혈액형 성격론/

초등학교 고학년때 공책 맨뒤 페이지나 인터넷을 조금 하다 보면 혈액형 성격론 같은것이 있었다

예를 들면 A형은 소심하고, B형은 성격이 좋다 등 이런 말이 있었는데

내 주변인들이 많이 이 이야기를 꺼내서 생각 해보니 진짜 나랑 내 혈액형과 혈액형 성격을 보니 비슷한거 같아 믿게된 일이 있었다.

선풍기 사망설/

초등학생 시절 여름 초 슬슬 더워지는 시기에 선풍기를 틀기 시직하는데 이때 잠 잘때 마다 땀 나는게 싫어 선풍기를 틀고 잠을 청하려고 하면 부모님이 선풍기를 틀고 자면 죽을 수 있다고 하셔서 당연히 장난 인줄 알고 유튜브에 검색 해보았는데 실제로 뉴스에서 사망에 이를 수 있다. 이렇게 나와서 철떡 믿었던 이유가 있었다.

어릴 적 주변에서 접했던 이야기들중 지금 생각해보면 유사 과학인 내용들이 상당수 존재 했던거 같다.

어릴때 공책이나 인터넷등 금방 쉽게 근처에서 접할 수 있는 매체들에서 자주 보고 주변인들이 자주 이야기를 꺼내다 보니 자연스럽게 나도 믿게 되었고

또한 선풍기 사망설 또한 과학적 근거 없이 오직 뉴스에 나왔다는 이유로 비판적인 사고 없이 닫힌 사고로 정보를 받아 들인거 같다.

그러나 지금 생각 해보면 당연히 아무런 과학적 근거 없이 무조건 수용하는 태도로 행동한거 같으나 이러한 경험들을 통해 나는 앞으로 어떤 소식을 듣게 될 때 단순히 들은 이야기에 의존하지 않고, 검증되거나 근거를 확인하는 태도를 가져야 겠다는 생각이 들었다. 그리고 또한 비판적이고 열린 시각을 유지 해야 한다는 행동을 가져야 한다고 느꼈다.

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나는 물리학과 지망생이다. 물리를 잘하는 것은 아니지만, 세상을 설명한다는 점에서 매력을 느껴 물리를 좋아하게 됐다. 현대 물리학계의 최대 관심사는 양자역학이다. 이번 노밸 물리학상도 양자 관련이다.

양자 세계에서는 전자가 에너지 벽울 통과해버리는 양자 터널링, 원자가 특정한 값만의 에너지만을 받아들이는 현상들이 일어난다. 이번 연구에서는 이러한 미시적인 현상들이 거시세계에서도 일어난다는 것을 발견했다.

세상은 과학으로 망해간다.(온난화, 전쟁 등.) 그리고 이를 타파하기 위해서는 규제가 아닌 더 강력한 과학이 필요하다. 나무를 아끼기 위해 플라스틱을 발명했듯, 위기를 극복하기 위해서는 기초과학이 필수적이다.

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1. 화학과를 지망하고 있는 만큼 노벨화학상에 더 관심이 갔기 때문이다.

2. 올해 노벨화학상 수상자는 기타가와 스스무, 리처드 롭슨, 오마르 M. 야기 세 사람이다. 이들은 MOF라는 물질을 개발해 노벨상을 수상받았다. MOF는 금속 이온과 유기 분자로 이루어져 있으며 미래 환경오염 문제해결에 큰 도움을 줄 것으로 보인다. 나는 해당 ppt에 전체적인 내용, 물질 개발에 들어간 그들의 노력, MOF에 대한 간략한 설명 등을 넣어 제작하였다.

3. 21세기 과학의 바탕에는 기초과학 연구가 자리하고 있고, 그렇기에 기초과학은 새로운 기술 개발과 혁신의 토대가 된다고 생각한다. 우리는 아직 기초 과학을 완벽히 알아낸 것도 아니고 이해한 것도 아니기에 미래 우리 사회에 긍정적인 변화를 얻기 위해선 기초 과학 연구는 꼭 필요하다고 생각한다.

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나는 물리학과 지망생이다. 물리를 잘하는 것은 아니지만, 세상을 설명한다는 점에서 매력을 느껴 물리를 좋아하게 됐다. 현대 물리학계의 최대 관심사는 양자역학이다. 이번 노밸 물리학상도 양자 관련이다.

양자 세계에서는 전자가 에너지 벽울 통과해버리는 양자 터널링, 원자가 특정한 값만의 에너지만을 받아들이는 현상들이 일어난다. 이번 연구에서는 이러한 미시적인 현상들이 거시세계에서도 일어난다는 것을 발견했다.

세상은 과학으로 망해간다.(온난화, 전쟁 등.) 그리고 이를 타파하기 위해서는 규제가 아닌 더 강력한 과학이 필요하다. 나무를 아끼기 위해 플라스틱을 발명했듯, 위기를 극복하기 위해서는 기초과학이 필수적이다.

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선택 이유

대학교 과학 캠프에서 학생들에게 직접 실험 주제를 선정하여 탐구하는 과제가 주어진적이 있었는데  평소 관심이 있던 환경화학과 관련된 실험을 찾아보던 중 유해가스 흡착 특성을 가진 MOF(금속-유기 골격체) 에 대해 조사하게 되었다. 이후 최근 노벨 화학상을 받은 사람을 찾아보던중 MOF(금속-유기 골격체)는 한 일본인에 의하여 만들어 졌다는 것을 알게 되었으며. 이에 관심을 가지고 조사를 진행하게 되었다.

조사 내용

MOF는 금속 이온과 유기 리간드가 결합하여 만들어진 다공성(구멍이 많은) 구조를 가진 물질로 내부에 수많은 빈 공간이 존재한다. 이러한 구조적 특징 덕분에 매우 넓은 표면적을 가지고 있으며 이는 화학 반응이 일어날 수 있는 자리를 크게 늘려준다. 또한 금속의 종류나 유기물의 조합을 바꾸면 MOF의 성질을 다양하게 조절할 수 있어 특정한 반응을 선택적으로 촉진시킬 수 있다는 장점도 있다.

기초과학의 중요성

현대에는 빠르게 과학적 지식이 늘어나고 있는 만큼 그 책임이 화살이 되어 돌아오고 있다. 이를 해결하기 위해 화학적인 계념을 발전시켜 문제를 해결해야 한다고 생각 한다.

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제가 이 주제를 선택한 이유는, 1학년 때 양자컴퓨팅에 대해 조사해본 경험이 있기 때문이다. 당시 조사에서는 양자컴퓨터가 기존 디지털 컴퓨터와 달리 큐비트의 중첩 상태를 이용하여 동시에 여러 계산을 수행할 수 있다는 사실을 알게 되었고, 이를 통해 암호 해독, 신약 개발, 신소재 연구 등 다양한 분야에서 혁신을 일으킬 수 있음을 확인하였다. 또한 양자컴퓨터가 단순한 이론이 아니라 현실에서 적용 가능한 기술이라는 점에 큰 흥미를 느꼈으며, 이 경험이 계기가 되어 현대 양자과학과 기술이 어떻게 발전하는지 탐구하게 되었다.

이번 발표를 준비하면서, 존 클라크, 미셸 드보레, 존 마르티니스의 연구를 배우게 되었으며, 이들은 거시적 전자회로에서도 양자현상이 유지될 수 있음을 실험적으로 증명하고, 이를 안정적으로 제어하며, 실제 양자컴퓨터를 구현한 공로가 있는 인물이다. 존 클라크는 두 초전도체 사이에 얇은 절연층을 넣은 조셉슨 접합을 제작하고, 전류가 절연층을 양자 터널링으로 흐르는 현상을 관찰하여, 전자 수조 개가 모인 큰 회로에서도 양자역학적 간섭이 발생함을 실험적으로 증명하였다. 미셸 드보레는 초전도 회로에서 양자상태가 외부 잡음이나 불안정성으로 쉽게 깨지는 문제를 연구하고, 회로를 정밀하게 제어하며 극저온 환경에서 실험함으로써 초전도 큐비트의 안정성을 높이고 양자정보를 오래 유지할 수 있는 기술을 개발하였다. 존 마르티니스는 이러한 기술을 바탕으로 여러 큐비트를 연결한 양자칩을 제작하고, 극저온 환경에서 실제 양자 연산을 수행하였으며, 2019년 구글의 ‘시커모어’ 프로세서를 이용하여 기존 슈퍼컴퓨터보다 빠른 계산을 완료하고 세계 최초로 양자 우위를 입증하였다.

기초과학은 새로운 기술을 개발하고 문제를 해결하는 기반이 되며, 이를 통해 우리는 아직 밝혀지지 않은 현상을 이해하고 실제 응용으로 연결할 수 있다. 특히, 생활과 윤리에서 배우는 내적 책임과 연결하면, 연구자가 지식을 올바르게 활용하려는 자기 책임감이 기초과학을 공부하고 실험하는 이유가 된다. 즉, 기초과학을 충실히 이해하고 탐구함으로써, 연구자는 자신의 호기심과 지식을 안전하고 의미 있게 사용할 수 있으며, 이를 통해 새로운 기술이나 발견이 올바른 방향으로 사회에 기여할 수 있다. 이러한 이유로, 기초과학은 단순한 지식 습득을 넘어 책임 있는 연구와 기술 발전을 가능하게 하는 근본이라고 할 수 있다.

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1. 평소에 과학 분야에 대한 관심은 지구과학과

천문학에 쏠려있었는데 굳이 물리를 고른

이유는 천문이랑 물리랑 강하게 연결되어다고 생각해서이다.

2. 드보레는 거시적인 전기회로에서도 양자현상이 나타날 수 있다는 것을 실험으로 증명했다.

이 연구는 트랜스몬 큐비트 개발과 현대 양자컴퓨터 기술 발전에 큰 기여를 했다. 즉, 작은 세계에서만 일어난다고 생각했던 양자현상이 큰 회로에서도 가능함을 보여준 업적이다.

3. 나는 중요하다고 생각한다. 기초과학을 이해해야 기술과 사회 발전의 발판을 마련할 수 있기 때문이다. 결국에 모든 일들은 기초과학으로부터 비롯된다

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과학사 수행평가(유사 과학 반증하기)

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유사 과학 반증하기 삼호고 이태호

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삼호고 이태호 유사과학 반증하기

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삼호고 이태호 유사과학 반증하기

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유사 과학 반증하기 삼호고 이태호-1

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유사과학 반증(장휘민)

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진도고 박정현 과학사 수행평가

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과학은 각 시대상의 '패러다임' 속에서 정의된다. 패러다임은 한 시대의 생각이나, 사고의 틀 정도로 말할 수 있다.

고대의 경우 탈레스, 엠페도클레스, 아리스토텔레스 등의 철학가(?)가 세상을 설명했는데, 이 시기의 패러다임은 종교적 영향이 크다. 즉 과학과 종교가 명확히 나눠지지 않으며 현상의 관찰 방법(현미경) 등도 발전하지 않았기에 많은 경우를 상상력에 의존하여 설명한다. 예를 들어 탈레스는 모든 설을 주장했는데, 이는 그가 관찰한 명확한 사실 위에 그 나름의 설명(상상)을 가미한 것이다.

하지만 시대가 변화하며 탈레스가 제시한 패러다임에는 오류가 생긴다.

탈레스에 따르면 물은 더 이상 나눠지지 않는 가장 작은 원소여야 하지만, 라부아지에가 물을 수소와 산소라는 더 작은 원소로 나누며 탈레스의 패러다임은 반박한 것이다.

이러한 일련의 과정을 통해 패러다임은 크게 변화한다. 과거의 이론을 깨부수는 뉴턴의 고전 역학, 또 이전 패러다임의 오류를 제시하고 새로운 패러다임을 보여준 아인슈타인의 현대 과학 등일 것이다.

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아리스토텔레스의 4원소설은 자연을 4원소(물, 불, 공기, 흙)로 설명하는 구시대 패러다임이었으며, 자연 현상 이해의 기본 틀이었다. 하지만 라부아지에의 물 분리 실험으로 인해 물이 가장 기본 원소라는 오랜 틀이 깨지며 중심 패러다임을 붕괴시키고, 화학혁명으로 연결되는 전환점이 되었다. 이후 맨델레예프의 주기율표를 통해 원소들의 성질을 규칙성으로 체계화 하며 현대의 패러다임으로 변화되었다.

(패러다임 설명을 못 들었어서 검색해서 이해한 내용으로 써봤습니다.. ㅠㅜㅠㅠ)

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2025/11/5 화학공학의 패러다임 전환

토머스 쿤은 과학이 점점 발전하는 게 아니라, 기존의 이론이 무너지고 새로운 생각이 등장하면서 패러다임 전환이 일어난다고 보았다.

이 관점에서 화학공학의 발전을 보면, 예전 고대의 탈레스는 모든 물질의 근원을 물이라고 생각했다. 지금 기준에서 보면 단순하지만 당시엔 자연의 근본을 찾으려는 첫 시도였고 하나의 패러다임이었다. 그 뒤 아리스토텔레스는 세상을 불, 공기, 물, 흙의 네 가지 원소로 설명했는데 이때는 과학적인 이론이 아닌 철학적인 생각에 가까웠다.

그러나 시간이 지나면서 라부아지에의 물분해 실험으로 인해 그는 물을 원소로 보던 기존의 아리스토텔레스식 사고가 틀렸음을 실험 결과로 증명했고, 이로써 과학혁명이 일어났다. 이전의 이론이 통째로 뒤집히는 패러다임 전환이었다.

그 뒤로 멘델레예프의 주기율표, 양자화학의 등장 등 과학자들의 연구를 통해 화학의 패러다임은 점점 더 실험적이고 구체적인 방향으로 발전했다. 그리고 이런 변화는 결국 화학을 실험실 안의 학문이 아니라 실제 산업에 응용하는 화학공학으로 이어졌다.

이런 과정을 보면 과학은 단순히 지식을 쌓는 게 아니라,계속 변하는 세상이라는것이라고 생각이 든다. 앞으로 나도 새로운 과학적 패러다임을 만들어 가고 이끌어 갈 수 있는 사람으로 성장하고 싶다.

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오늘은 빛이 입자인가? 아님 파동인가?라는 주제로 선생님과 이야기를 나누었다. 맨처음엔 입자와 파동의 정의에 대해 이야기를 해주셨다. 그다음엔 갈릴레이의 실험이 대해 이야기를 해주셨다. 갈릴레이는 빛을 작은 입자처럼 생각하며 다양한 실험을 시도했지만, 속도가 너무 빨라 정확한 측정에는 한계가 있었다. 이후 뉴턴은 빛을 직선으로 움직이는 입자로 보고 여러 광학 현상을 설명하려고 했다. 하지만 이런 입자설로는 간섭과 회절 같은 현상을 완전히 설명하기 어려웠다고 한다. 하지만 토마스 영은 이중 슬릿 실험을 통해 빛이 서로 간섭 무늬를 만드는 모습을 보여주었고, 이 결과는 빛이 파동이라는 걸 증명하였다. 이렇게 빛은 이중성을 가진다.. 입자일지도..

파동일지도..

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오늘 과학사 수업에서는 빛이 파동인지 입자인지에 관한 역사적 논쟁을 다루었다. 먼저 갈릴레이는 빛의 속도를 측정하기 위해 멀리 떨어진 두 사람이 랜턴의 덮개를 여닫는 실험을 시도했지만, 빛의 속도가 너무 빨라 실패했다고 한다. 이 실험은 빛을 물질적 입자처럼 다루려는 초기 시도로 소개되었다. 이후 뉴턴은 반사와 굴절을 입자의 운동으로 설명하며 빛은 입자라고 주장했고, 그의 과학적 영향력으로 입자설이 널리 받아들여졌다. 그러나 토머스 영은 이중슬릿 실험을 통해 두 슬릿을 통과한 빛이 스크린에 간섭무늬를 형성한다는 사실을 발견해 빛이 파동이라는 강력한 증거를 제시했다. 이러한 역사적 흐름을 바탕으로 20세기에 들어서 양자역학이 발전하며 빛은 상황에 따라 파동성과 입자성을 모두 지닌다는 ‘빛의 이중성’ 개념이 확립되었다. 오늘 수업을 통해 과학은 새로운 증거가 등장하면 기존 이론이 수정될 수 있는 학문이라는 사실을 알게 되었고, 이 점이 흥미로워 수학도 변화할 수 있는지 간단히 알아보았다. 조사해 보니 수학은 실험으로 바뀌는 과학과 달리 공리를 재구성하거나 새로운 체계를 세우는 방식으로 확장된다는 것을 알 수 있었다. 예를 들어 유클리드 기하학의 평행선 공리를 바꾸어 비유클리드 기하학이 만들어졌고, 집합론의 모순을 해결하기 위해 새로운 공리계가 등장한 사례는 수학도 완전히 고정된 진리가 아니라 계속 발전하는 지식 체계임을 보여준다는 사실을 알게 되었다.

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데카르트는 물체 자체에서 나오는 빛을 우리의 눈이 인식해서 본다고 하였지만, 내가 알고 있던 지식으로는 물체 자체에서 나오는 빛을 통해 우리가 물체를 보는 것이 아니라 물체에서 빛이 반사되어 그 빛을 통해 우리가 물체를 보는 것이며, 그 물체가 어떤 색의 빛을 더 잘 반사시키는가에 따라 색이 구분 된다고 알고 있었기에, 데카르트의 주장이 맞다고 생각하지 않았다. 또, 뉴턴 시대에는 프리즘 실험 등을 바탕으로 빛을 작은 입자들의 흐름으로 보는 입자설이 강했지만, 이후 영의 이중슬릿 실험 등을 통해 빛을 파동으로 보는 파동설이 주류가 되었다. 이를 통해 다양한 과학 지식이 역사 속에서 바뀌어 온 것처럼, 과학 지식은 언제나 잠정적이며, 더 나은 증거와 이론이 나오면 변화할 수 있는 열려 있는 체계라는 점에서 “과학은 불변하지 않다”는 메시지를 잘 보여주는 것 같다.

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입자성 주장

뉴턴/ 프리즘을 거쳐 분광된 무지개빛을 두번째 프리즘에 통과시켜 백색광을 만듬=서로 다른 입자들로 구성되어 있어 입자의 크기에 따라 여러 색이 나타남

파동성 주장

하위헌스/ 빛은 에테르라는 매질 속에서 물결처럼 전달되는 파동이라고 주장

영/ 이중 슬릿 실험에서 나타나는 간섭을 통해 뉴턴의 주장에 반박 하였다

빛의 이중성

아이슈타인, 헤르츠 / 빛을 쬐면 전자가 튀어나오는 광전효과 실험으로 빛의 입자적 성질과 파동적 성질을 증명함(동시에 일어나지는 않는다)

느낀점/ 나는 빛이 광자라는 입자로 이루어져 있어 입자성이 올바른이론이라 생각 하였지만 하위언스나 영같은 다른 학자들의 이론을 배우고 최종적으로 광전효과 실험을 통해 빛을 포함한 과학적 사실들이 언제든지 변할 수 있으며 지금 발견된 과학적 이론도 완벽하지 않을 수 있다는 것을 깨달았다.

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빛의 이중성은 과학사 가장 오래된 논쟁 중 하나였다. 빛의 대한 정의가 명확하지 않던 시절을 벗어나 뉴턴은 광학을 연구하고, 빛의 입자설을 주장하였다. 하지만 이후 하위헌스가 빛의 파동성을 에테르라는 보이지 않는 매질을 통해 설명하면서 빛의 회절이나 직진, 반사현상을 완벽히 설명하였으나 뉴턴의 명성에 묻혔었다. 이후 토마스 영의 이중 슬릿 실험을 통해 빛의 파동성이 정설로 받아들여졌다. 빛의 이중성은 아인슈타인 때에 정리되었다. 아인수탄인은 광전효과를 통해 빛은 입자와 파동의 성질을 둘 다 지닌 결론내었고, 이로써 과학사 오랜 논쟁이 종결되며 양자역학이라는 새로운 학문이 시작될 수 있었다.

과학은 토론과 논쟁의 학문이라 생각한다. 생각하고, 가설을 세우고, 반박하고 증명하고 발전하는 것. 물론 그 과정은 비판적 사고와 까다로운 증명 과정이 필요할 것이다. 하지만 이를 통해 우리는 세상을 바라보는 관점을 더욱 명확히 할 수 있을 것이다.

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오늘은 빛의 대해 선생님과 이야기를 했다. 빛은 입자일까 아님 파동일까? 빛은 크게 입자성과 파동성 그리고 빛의 이중성으로 주장이 나뉜다. 첫 번째 입자성은 뉴턴이 프르즘을 통해 백색광이 여러 색으로 분리 되는걸 보고 그것이 다시 프리즘을 통과헀을때 다시 백색광으로 합쳐 지는것을 보고 빛은 서로 다른 입자들로 이루어져 있다고 생각했다.

두 번째 주장은 파동성 주장이다. 하이언스는 뉴턴의 말에 도전 하였다. 그는 빛은 에테르라는 매질 위에서 퍼져 나가는 파동이라고 주장했다. 그리고 이중에 토마스 영 이라는 학자는 두개의 바늘 구멍이있는 이중슬릿 실험을 통해 간섭무늬가 나타나는것을 발견해서 파동성이 맞다 라는 쪽으로 패러다임이 변하였다.

마지막 세 번째 주장인 빛의 이중성은 아이슈타인과 헤르츠가 광전효과 실험을 하면서 이 과학 판을 뒤집었다. 금속에 빛을 비추면 전자가 튀어나오는데, 이건 입자로 설명하지 않으면 설명 할 수없는, 즉 말이 안되기 때문에 결국 빛은 파동처럼 행동하고 동시에 입자 처럼 행동하는 빛의 이중성이 받아들여졌다.

내가 오늘 선생님과 함께 빛의 대해서 공부해보니 과학은 언제든지 바뀔 수 있다는 것을 확실히 깨달았다. 영향력 있는 뉴턴의 말을 고지 곧대로 믿었으나 실험하나로 파동설이 뒤집히고 20세기에는 이중성이 등장해 입자냐 파동이냐를 둘 다 인정하게 된 것도 흥미로웠다.

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전자기학에 대한 내용을 배웠다. 과거 사람들은 전기와 자기를 완전히 개별의 성질로 여겼다. 이후 중세에서 귀족을 중심으로 과학 연구가 발달하고, 에르스테드가 연구로써 전기와 자기가 상호관계가 있다는 사실을 밝혀내며 전자기학의 여지를 남겼다. 그 다음으로 패러데이가 전자기력에 대한 아이디어를 정리하고, 맥스웰이 수학적 수식으로 완성하면서 전자기학의 기본을 완성했다. 전기는 전기적 성질, 즉 +, - 가 서로에게 어떤 작용을 하는지에 대한 것이고, 자기는 자석 즉 자기장을 다룬다.

과거 가장 작은 물질 단위인줄 알았던 원자는 양성자와 전자, 중성자로 이루어지고, 이것들은 다시 한 번 여러 쿼크로 이루어져있다. 양성자는 업쿼크 2개, 다운쿼크1개 이며 중성자는 업쿼크 1개 다운쿼크 2개로 이루어졌다. 쿼크는 6개의 종류로 이루어져있는데 그 종류로는 업쿼크,다운쿼크,참쿼크, 스트레인지쿼크, 탑쿼크, 바텀 쿼크가 있다.

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오늘은 electric(전기)과 magnetic(자기) 개념이 합쳐져 지금의 전자기학이 되기까지의 이야기를 다뤘다.

먼저 전지의 아버지 볼타가 어떻게 전기를 만들어냈는지를 간단히 살펴봤다. 금속 두 종류와 전해질을 이용해 전압이 생긴다는 그 유명한 볼타전지 얘기다.

그다음엔 외르스테드로 넘어가서 “전기가 흐르면 자기장이 생긴다”는 걸 처음으로 밝혀낸 순간을 봤다. 전류가 흐르는 도선 옆에 나침반을 두면 바늘이 휙 돌아가는 그 장면. 전기와 자기 사이에 몰래 연결고리가 있다는 걸 처음으로 보여준 거다.

이걸 본 패러데이는 그럼 반대로 자기장으로 전기를 만들 수 있다고 역발상을 한다. 그리고 결국 자석을 움직여 코일에 전류를 만들어내는, 지금 발전기 원리의 기반을 만들어냈다. 진짜 혁신의 끝판왕이다.

마지막으로 맥스웰이 등장한다. 이 사람은 패러데이의 아이디어를 수학으로 정리했다. 원래는 잡다한 규칙들이 산처럼 쌓여 있었는데 이걸 네 줄의 방정식으로 정리 해버렸다.

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화학과를 지망하고 있는 입장에서, 전자기학의 내용 보다는 쿼크에 대한 내용이 더 흥미롭게 다가왔고, 추가 조사를 통해 쿼크에 대해 더 알아보고자 하였다.

인류는 처음에 원자를 더 이상 쪼갤 수 없는 물질의 최소 단위라고 생각했지만, 실험이 정교해지면서 그 내부 구조가 계속 드러나 왔다. 19~20세기 초에는 원자가 음전하를 띤 전자와, 양전하와 대부분의 질량을 가진 원자핵(양성자·중성자)으로 이루어져 있다는 사실이 밝혀졌고, 이후 고에너지 실험을 통해 양성자와 중성자도 쿼크라는 더 작은 기본 입자들의 결합체라는 것이 확인되었다. 현재 표준모형에서 쿼크는 여섯 가지 종류(업, 다운, 스트레인지, 참, 바텀, 톱)로 분류되며, 이 가운데 업과 다운 쿼크가 양성자와 중성자를 이루어 우리 주변의 보통 물질을 구성한다. 이런 과정을 통해 “가장 작은 단위”에 대한 개념은 원자 → 전자·양성자·중성자 → 쿼크처럼 점점 더 깊은 수준으로 갱신되어 왔고, 지금도 그 아래 구조가 있을지 탐구가 계속되고 있다.

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전기의 발달 과정에 대한 역사를 배우면서 전지의 기본 원리에는 전도체와 부도체의 구분이 핵심적인 역할을 한다는 것을 알게 되었다. 특히 정전기를 모아 저장할 수 있는 라이덴병의 발명은 큰 파장을 일으켜 귀족 사회뿐만 아니라 대중들에게도 전기의 신비로움을 보여주는 실험 도구로 활용되었다. 이후 피뢰침이 발명되면서 낙뢰로 인한 피해를 줄일 수 있는 실질적인 전기 응용 기술이 등장하였고 전기력이 뉴턴의 중력처럼 거리와 힘의 관계를 가진다는 점도 점차 밝혀지게 되었다. 이러한 이해는 쿨롱의 법칙을 통해 수학적으로 정리되었으며 볼타 전지의 발명으로 전기를 지속적으로 만들어 사용할 수 있는 가능성이 열렸다. 19세기에 들어서면서 전기와 자기의 관계에 대한 연구가 본격적으로 진행되었다. 외르스테드는 전류가 흐르는 도선 주변에서 나침반 바늘이 움직이는 현상을 통해 전류가 자기장을 만들어낸다는 사실을 발견하였고 데이비는 철가루 실험을 통해 이 자기장의 형태를 시각적으로 확인하였다. 이러한 발견은 전기와 자기가 서로 밀접하게 연결되어 있다는 인식을 확산시켰다. 더 나아가 자기장의 변화로 전류를 만들어낼 수 있다는 가설이 등장하면서 전자기 유도 개념이 발전하였고 이는 결국 발전기의 발명으로 이어졌다. 또한 힘이 직접 접촉하지 않고도 작용한다는 개념을 설명하기 위해 장 이론 이라는 개념이 도입되었는데 이는 뉴턴 역학에서 명확히 설명하지 못했던 원격 작용을 이해하는 데 중요한 역할을 했다. 이러한 개념은 직관적으로 이해하기 어려웠지만 맥스웰은 이를 수학적으로 정교하게 정리하였다. 그는 뉴턴 역학의 법칙을 유지하기 위해 공간이 에테르라는 매질로 채워져 있다고 가정하였으며 이를 바탕으로 전기장과 자기장의 관계를 통합적으로 설명하였다. 그 결과 가시광선뿐만 아니라 적외선, 자외선, 전파 등 다양한 형태의 전자기파가 모두 동일한 전자기 현상의 일부임을 밝혀내며 전자기학의 기초를 완성하였다.

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이번 과학사 수업에서는 화학이 하나의 과학으로 성립하고 발전해 온 과정을 역사적 흐름에 따라 정리하였다. 먼저 연소 현상을 설명하던 기존의 플로지스톤 이론이 실험적 한계를 지니고 있었음을 살펴보고, 라부아지에가 질량 보존 법칙과 정량적 실험을 통해 연소가 산소와의 결합 반응임을 밝혀 화학을 정량 과학으로 전환시킨 과정을 이해했다. 이를 통해 화학이 추측 중심의 학문에서 실험과 측정을 기반으로 한 근대 과학으로 자리 잡았음을 알 수 있었다.

이후 돌턴의 원자설을 시작으로 톰슨, 러더퍼드, 보어를 거쳐 현대의 양자역학적 원자 모형에 이르기까지 원자에 대한 이해가 점진적으로 수정·발전해 온 과정을 배웠다. 또한 아보가드로가 원자와 분자를 구분하고 기체 분자의 개념을 정립함으로써 화학 반응을 입자 수준에서 설명할 수 있는 기반을 마련했음을 학습했다. 마지막으로 맨델레예프의 주기율표를 통해 원소들이 일정한 규칙성을 가지고 배열될 수 있으며, 아직 발견되지 않은 원소의 성질까지 예측할 수 있었음을 살펴보았다. 이 수업을 통해 화학 이론은 고정된 진리가 아니라, 실험과 증거에 따라 끊임없이 수정·발전해 온 지식 체계라는 점을 종합적으로 이해하게 되었다.

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1723년 독일화학자 슈탈이 물체가 불에 탈때 빠져 나오는 원소인 플로지스톤 이론을 체계화 하였다. 후에 플로지스톤 이론이 금속을 설명하지 못하자 라부아지에는 연소할때 플로지스톤을 방출 하는것이 아니라 산소를 흡수한다는 역발상을 시도 하였지만 받아들여 지지는 않았다.