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| 작성자 : 이정구 작성자ID : jk0620 조회 : 20 추천 : 0 |
작성일 : 2004-01-29
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물질의 마방진 현상을 발견하면 곧 새로운 물질 구조의 발견으로 이여질 것이다 |
과학적 발견은 흔히 '가설의 검증'이라고 한다. 가설을 세우는 일은 과학적인 모순과 오류와 의문에서 세워지기 때문에 누구나 쉽사리 과학적 가설이나 추측.예언을 세우기가 매우 어렵다. 특히 과학이 매우 발달한 21세기의 지식에서 물질구조의 미개척 분야를 찾는 일은 무척 힘들 것이다. 이에 본인은 과학적 탐구의 신소재를 소개할까 한다.
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뉴스자료1.
http://www.sciencenews.co.kr/scienews/section.asp?id=12277&level1=4&level2=해외과학
물과 기름이 섞인다?
호주 연구팀, 물에서 산소 등 제거
기름방울 간 ‘장거리 인력’ 생겨
흔히 섞이지 않고 겉도는 사이를 표현할 때 곧잘 인용되는 ‘물과 기름’에 대한 사용이 바뀌어야 할 것으로 보인다. ‘물과 기름이 섞일 수 있다’는 연구결과가 나왔기 때문이다.
호주 국립대학의 화학과 리챠드 파쉬레이 교수팀은 물에서 가스를 제거해냄으로써 물과 기름이 섞일 수 있는 가능성을 발견했다고 밝혔다.
파쉬레이 교수팀은 먼저 물에서 산소 질소 등과 같은 주된 가스를 제거했다. 이 가스들이 제거되고 나면 물과 기름이 자발적으로 섞여 오랫동안 그 상태가 유지된다는 것. 즉 물 속에 두 방울의 기름을 떨어뜨렸을 때 기름 사이에 서로를 끌어당기는 ‘장거리 인력’이 생긴다는 것의 그의 설명이다.
- 이연정기자 ( yjlee@sciencenews.co.kr, 2004-01-18)
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관련자료1.
http://www.cellularwater.com/
물의 조성을 처음으로 발견한 사람은 J.프리스틀리이다.
그는 1771년에 수소와 산소(또는 공기)를 혼합하고 전기 스파크를 일으키면 물이 생기는 것을 발견하였다. 또한 H.캐벤디시는 1771년부터 1784년에 걸쳐 정확한 실험을 되풀이하여, 수소 2부 피와 산소 1부피에서 물이 생성됨을 확인하였고, 라브와지에도 1785년에 가열된 철관 속에 물을 통과시키면 수소가 발생하는 것을 확인하고, 물은 수소와 산소로 이루어진다는 것을 실증하였다(철은 산소에 의해서 산화철이 되었음).
다시 W.니콜슨 등은 볼타 전지에 의해서 처음으로 전기분해를 하여, 양극에 산소가 1부피, 음극에 수소가 2부피 발생하는 것을 알았는데, 이 것은 J.L.게이-뤼삭에 의해서 보다 정밀하게 실증되었다. 여기서 물은 수소와 산소로부터 생기고, 그 조성은 수소 2대 산소 1이라는 것이 밝혀졌다. 물은 수소2, 산소1로 되어 있는 물질이며, 화학식은H2O 이다. 물은 액체, 고체, 기체일때 분자의 존재상태가 달라 진다. 즉, 기체상태인 수증기 속에서는 독립된 분자로, 고체인 얼음결정 속에서는 수소결합에 의하여 육각결정구조를 가지고, 액체인 물에서는 공유결합과 수소결합의 특성을 가진 분자 특성을 가지고 있다.
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호주 국립대학의 화학과 리챠드 파쉬레이 교수팀은 물에서 가스를 제거해냄으로써 물과 기름이 섞일 수 있는 가능성을 발견은 내게 있어 여러가지 과학적인 현상을 연상 시킨다. 특히 우주의 시공간에 관한 고찰을 해보도록 하겠다.
보통 흔한 물에는 수많은 물분자들의 집합체이자 더러 친수성 분자들과 섞여 있다고 한다. 물은 한마디로 순수한 분자만의 집합체는 아니다. 우주 또한 전체적으로 단일 물질로 구성된 것이 아닐 것이다. 그리고 물은 여러가지 구조적 특성이 있다고 한다. 우선 물에서 제거된 가스는 무엇들이며 물에 남아 있는 것은 무엇들인가.
인터넷 검색 자료에 의하면 우리가 흔히 강물에서 보이는 물에는 매우 다양한 물질이 분포돼 있음을 알려준다.
물의 상변화.용해성.밀도와 비중.점성.표면장력.모세관 현상.부력.수압 등등.
그리고 그 성분에는 일반세균과 대장균군.납(Pb).불소(F).비소(As).셀레늄수은(Hg).시안(CN).6가크롬(Cr+6).암모니아성질소(NH3-N).질산성질소(NO3-N).카드뮴(Cd).페놀.총트리할로메탄.다이아지논.파라티온.말라티온.페니트로티온.카바릴.1.1.1트리클로로 에탄.테트라클로로 에틸렌.트리클로로 에틸렌.사염화탄소.1.1-디클로로에틸렌.디클로로메탄.벤젠.톨루엔.에틸벤젠.크실렌.크실렌.과망간산칼륨.동(Cu).세제(음이온 계면활성제).수소이온.아연(Zn).염소이온(Cl-).철(Fe).망간(Mn).황산이온.알루미늄 등등이 있다고 한다.
더러는 자연 방사선 물질도 있다고 한다. 전문가들은 우리가 연간 받는 자연 방사선량(2.4밀리시버트)이며 1천배(2천밀리시버트)이상 받아야 신체적 이상이 나타난다고 말하고 있다. 물론 인체의 상한선을 5밀리시버트,방사선종사자의 경우는 50밀리시버트를 넘지 않는 것이 바람직 하다고 한다.
물이 고체기체액체의 상변화를 보이는 것에는 온도와 관계가 있다. 그런데 물의 임계온도는 374℃이고, 그 이상에서는 어떤 압력에서도 항상 기체, 즉 기체로서만 존재하며, 그 이하의 온도에서는 온도 및 압력에 따라 수증기·물·얼음이 공존할 수 있다고 한다.
물론 바로 위의 내용은 야후 코리아 백과사전의 일부를 참조했다. 그런데 좀 기분 나쁘다.
http://kr.encycl.yahoo.com/final.html?id=97371
(백과사전 내용의 출처를 밝히고 참조하였다 하더라도 회사 또는 저작권자의 명시적 동의 없이 저작물의 전부 또는 일부를 게재하는 행위는 문제의 소지가 될 수 있으니, 이점 유념해 주시길 바랍니다.)
나의 상식으로는 공개적인 인터넷의 과학적 자료를 야후에서 회사 또는 저작권자가 독점하려는 것에 더 큰 문제가 있다고 본다. 회사나 저작자가 '물의 임계온도= 374℃' 의 과학적 연구를 직접 한 것도 아닐테고 저들도 어디선가 마구 인용하였을 것인바 그토록 경고 문구를 마구 남발하는 의도를 모르겠다. 인터넷에는 야후에서 제공하는 정보보다 좋은 자료가 무진장 있다. 그들은 치사스런 문구를 사용하지 않는다. 아무튼 가급적으로 우회하여 더 정확한 자료를 즐겨 인용하곤 있다.
각설하고, 보통 공기 중에 먼지나 연기 등의 미립자가 많이 존재할 때는 그것이 핵(核)이 되어 안개나 비가 되기 쉽다. 수증기의 물은 대부분 단분자(單分子)상태라고 생각되지만, 고온·저압이 되면 일부는 수소와 산소로 해리되어 활성이 되고 화학적으로 각종 물질과 작용한다고 한다.
예를 들면, C와는 500℃ 정도에서 C+2H2O → CO2+2H2 가 되며, 1,000℃ 이상에서는 수성가스가 된다.
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관련자료2.
http://myhome.elim.net/~noth/atom3/rad.htm
방사선의 본질은 에너지를 갖는 입자의 흐름이거나 파동으로서 물질을 구성하는 가장 기본적인 단위인 원자로부터 나온 다. 원자를 이루고 있는 양자, 중성자 , 전자가 균형을 이루고 있지 못할 때 방사선을 낼 수 있는 능력(방사능)을 가지는데 이러한 물질을 방사성물질 이라고 하며, 방사성 물질에서 나오는 일종의 에너지를 방사선이라고 한다. 다시말하면 방사선은 어떤 물질이 구조적으로 최고의 안정상태를 유지하기 위하여 스스로 변신해가는 과정에서 생기는 부산물이라고 할 수 있다.
방사선의 종류에는 알파선,베타선,감마선,과 주로 인공적으로 만드는 X선,중성자선 등이 있다. 에너지를 갖고 파동의 성질을 갖는다는 측면에서는 태양광선도 방사선 이라 할 수 있다.
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여기서 나는 마방진으로 바라본 관점에서의 '파쉬레이의 실험'을 분석해 보았다.
1.
우선 첫번째 과제로 가스가 제거된 물을 마방진에서는 '어떻게 나타낼 수 있는가' 이다.
#1.호주 국립대학의 화학과 리챠드 파쉬레이 교수팀은 물에서 가스를 제거해냄으로써 물과 기름이 섞일 수 있는 가능성을 발견했다고 밝혔다.
파쉬레이 교수팀이 실시한 물에서 '가스로 칭하는 것'들이 통칭 제거하면 남는 것이 거의 순수한 H2O의 집합체이라고 정의하자. 그것은 많은 량의 물에서 얻어낸 실험재료이라 보자.
보기1.
hehe
eheh
eheh
hehe
보기2.
oeee
eeoe
eeeo
eoee
보기1.은 H2의 수소을 이룬 4차단위 마방진의 'magic sum=2h' 이고, 보기2.는 산소(O) 하나만히 존재하는 4차 단위 마방진(oms, original magic square)이다. 보기1.과 보기2.을 합하면, 보기3.을 얻을 수 있다. 여기서의 e는 empty(space)이다.
보기3.
oh ee eh ee
ee he eo he
ee eh ee ho
he eo he ee
보기3.에서 빈공간(e)을 빼내면 물의 1분자(h2o)의 모습을 가진 4차 oms 이다.
그림1.http://www.cellularwater.com/waterscience/Data/structure.gif
그 모습은 그림1.이다.
이제 '보기3.=그림1.' 을 임시로 가칭 ' woms=우옴스 '로 부르도록 해보자.
물분자들로 가득한 물(n*woms)에서 가스를 제거해낸 물( 파쉬레이 워터)는 이제 1*woms의 집합체일 때, 바로 거대한 단위 마방진(oms)의 지배를 받는다.
2.
이번에는 자발적으로 물과 기름이 섞여지는 현상을 '어떻게 표현해야 하는가' 이다.
#1.이 가스들이 제거되고 나면 물과 기름이 자발적으로 섞여 오랫동안 그 상태가 유지된다는 것. 즉 물 속에 두 방울의 기름을 떨어뜨렸을 때 기름 사이에 서로를 끌어당기는 ‘장거리 인력’이 생긴다는 것의 그의 설명이다.
특히, 두 방울의 기름을 떨어뜨렸을 때의 기름 사이에 서로를 끌어당기는 ‘장거리 인력’에 대하여 초점을 맞춘다. 두 방울의 기름은 두개의 특별한 수를 의미할 수 있다.
이 문제는 보기3.의 분자 단위 규모에 한정 시킬 필요가 있다. 바로 고전적인 4차 마방진의 구조에서 그 답을 찾아 보자.
보기4.
04 11 06 13
14 05 12 03
15 08 09 02
01 10 07 16
보기4.는 고전적인 4차 마방진으로써 가로.세로.주대각선의 합, 일명 'magic sum=34' 이다. 자연수의 연속수를 사용하여 magic sum의 조건합을 구하는 전통적인 수학문제이다. 물론 이들은 보기1.과 보기2.와 같은 단위 마방진으로 인수분해 되어진다. 말인즉, 보기4.와 같은 마방진을 구하는 방법에 관한 알고리즘이다. 그 해법의 일종으로 상수해석법이라는 것이 있다.
1980대초에 본인이 발견한 4차 마방진의 해법이다.
바로 이런 [상수 해석법]이 '두 방울의 기름을 떨어뜨렸을 때의 기름 사이에 서로를 끌어당기는 [장거리 인력]이 작용하는' 매커니즘을 제공하리라 예상된다.
물론 개인적인 주장이며 거의 이런 자료는 전무하리라 본다. 그 이유는 상수해석법 자체가 본인이 직접 발견한 마방진의 원리이기 때문이다.
상수해석법의 원리가 처음 발견된 곳은 4차 마방진이였다. 다른 마방진에서도 발견해 보려는 노력이 있었지만 많은 샘플 배열을 수집하거나 분석하는데 1980대초의 연구에는 본인의 한계가 있었다. 상수해석법은 다른 마방진에도 분명히 존재하리라 믿어지는 원리로써 후학자들에게 이 해법의 숙제를 넘긴다.
이제 상수해석법으로 [물과 기름이 자발적으로 섞여 오랫동안 그 상태가 유지된다는 것.]에 대한 분석을 해보자.
#3.가스들이 제거되고 나면 물과 기름이 자발적으로 섞여 오랫동안 그 상태가 유지된다는 것.
두 방울의 기름을 떨어뜨렸을 때의 기름 사이에 서로를 끌어당기는 [장거리 인력].
4차 마방진을 상수해석법으로 해결하는데 있어 그 흐름도는 다음과 같다.
상수 해석법은 말 그대로 극소수의 상수들만으로 자동적으로 magic sum 이룬다는 이론이다.
1.시작수(1)을 정하면 끝수(16)가 분포할 자리가 생긴다.
2.끝수(16)을 정하면 이제는 상수들(2,3,5,9)이 위치할 곳이 보인다.
3.나머지 숫자들은 자발적으로 섞여서 전체적인 magic sum을 이룬다.
어떤 기름 방울 하나가 먼저 가스를 제거해낸 물( 파쉬레이 워터)=n*woms의 4차 방진의
틀 안에 놓여지면 두번째 기름방울이 위치할 곳이 생기게 된다. 이제 두번째 기름방울을 선택한 위치에 놓으면 자발적으로 온전히 magic sum을 이루며 섞인다.
만약에 두번째 기름방울이 상수해석법의 구조적 성질에 따르지 않는다면 기름과 물이 섞이는 일은 발생하지 않을 것이다. 여기서 중요한 의미는 두번째 기름 방울이 놓여지는 위치가 기름과 물이 섞일 수 있는 요인으로 작용한 점이다. 두번째 기름 방울은 아무데나 놓아서는 안되는 것이다.
물론 과학적인 가설이며 실험적으로 검증한 바 없는 최신 이론이다. 이 이론의 적용은 시간과 공간의 섞음과 에너지와 질량의 등가원리, 등으로 적용 실험할 수 있게 된다.
만약에 파쉬레이 실험의 상수해석법 추측이 과학적 실험에서 실패한다면 다음과 같은 조건들이 예상된다.
1. 물에서 어떤 가스들을 제거했는가.
2. 어떤 기름 방울을 사용했는가
과학적인 실험에 있어서 좀더 수많은 요인과 조건들의 조합으로 검증을 해야할 것이다. 다행히 상수해석법의 추측대로 두번째 기름방울의 위치에 의하여 자발적인 섞임 상황을 발생 시켰다면 그 현상은 결코 인위적인 것이 아닐 것이며 [자연현상으로써의 새로운 물질 구조의 발견]이 된다. 바로 노벨상 감이다. 물질의 마방진 현상을 발견하면 곧 새로운 물질 구조의 발견으로 이여질 것이다. 물질과 반물질의 섞임현상을 탐색하기도 할 것이다.
말인즉 상수해석법의 적용으로 파쉬레이 실험의 결과를 얻어낸 현상의 발견이 곧 새로운 물질현상의 발견이자 곧 향후 노벨상을 받을 논문의 소재인 셈이다.
상수해석법은 거의 기본구조가 20년전에 이미 밝혀진 4차 마방진의 일반해법이다. 이 해법은 불행스럽게 4차 마방진에서만 발견된 현제로써는 개인적인 한계를 맞고 있으나 6차 마방진, 100차 마방진 등에도 존재할 가능성은 매우 높다.
어쩌면 과학적 실험에서 소재의 대상을 바꿔야 할찌도 모른다. 불과 물, 원자와 다른원자, 에너지와 질량, 전기와 자기, 강력과 약력, 약력과 자기력, 중력과 전자력, 기체와 고체, 초전체와 초유체, 등등.
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