입자 위치 결정에 대한 이미지 검색결과

 

빛이 입자냐 파동이냐의 논란은 양자역학 이론으로 발전했다.

양자역학에서 입자는 파동성을 가지기 때문에 입자의 위치는 파동확률함수로 나타낸다.

 

, 입자의 정확한 위치를 특정하지 않고 확률적으로 나타낸다.

 

그렇다면, 입자의 위치를 관측한다면 그 입자의 위치를 관측하기 직전 그 입자는 그 위치에 있었는가 아니면 다른 위치에 있었는가? 라는 질문을 가지게 된다.

양자역학이 확립되기 전에 과학자들은 이 질문에 대해 많은 의견이 갈렸었다.

크게 3가지의 의견으로 나누어졌었다.

 

사실주의적 입장

그 입자는 측정 직전에 그 위치에 있었다.

아인슈타인이 주장했던 의견이다.

저 달이 내가 바라보고 있지 않을 때는 존재하지 않는다는 것을 어떻게 믿으란 말인가아인슈타인이 했던 유명한 말이다.

아인슈타인은 모든 과학적인 사실은 수학적 증명을 통해 해답을 찾을 수 있다고 생각했기 때문에 확률분포를 이용한 입자의 운동방정식을 받아들일 수 없었을 것이다.

그래서 우리는 아인슈타인조차 받아들이지 못한 양자역학이라는 말을 하고는 한다.

아인슈타인을 비롯한 사실주의자들은 결정을 못 하는 것은 원래 그런 것이 아니라 우리가 운동을 기술할 변수를 찾지 못한 것이라 생각하였다.

하지만, 근본적으로 입자의 위치가 정해져 있다면 양자역학 자체는 틀린 이론이 된다. 입자의 위치가 정해져 있지만 양자역학으로 실제 위치를 확인할 수 없기 때문이다. 따라서, 양자역학이 맞다면 이 주장은 틀린 주장이 된다. 지금 현재까지는 양자역학이 맞다고 보고 있으니 이 주장은 틀렸다고 볼 수 있다.

 

정통주의적 입장

그 입자는 실제로 아무 곳에도 없었다.

입자가 어느 위치에 있을지를 결정한 것은 관측행위 그 자체라고 주장하는 입장이다.

이 주장은 코펜하겐 해석이라고 불린다.

이 주장이 지금 현재 가장 널리 받아들여지고 있다.

따라서 불확정성 원리에서 위치를 정했을 때 그 위치는 원래 정해져 있지 않았다라고 말할 수 있다.

위치가 정해져 있지만 관측이라는 행위를 통해 위치가 바뀐다? 이런 식의 설명은 잘못된 설명이다.

불확정성 원리를 설명하다 보면 위치와 운동량을 동시에 알 수 없다고 하면서 측정이라는 행위를 함에 있어 빛이나 입자의 충돌을 통해 알아야 하고 이 과정에서 위치와 운동량이 변화한다는 것은 맞는 말이지만 이것에 의해 위치를 알 수 없다는 설명은 잘 못된 것이고 원래 위치를 알 수 없다가 맞는 말이 되는 것이다.

 

 

불가지론적 입장

답하지 않겠다.

입자의 상태에 관해서 알기 위해서는 측정을 해야 하는데 측정을 하고 나면 측정 이전 상태라는 것은 더 이상 존재하지 않는데 무슨 의미가 있냐는 입장이다.

 

 

 

 

 



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예전에 JTBC에서 긴급토론이라는 이름으로 암호화폐에 대해서 토론을 나누었습니다. 이부분에 대해 스팀잇에 정리해서 올렸었는데 티스토리에 다시 정리하면서 재업로드 합니다. 

토론은 약 1시간 20분정도 진행이 되었고 혹시 궁금하신 분들을 위해 아래 링크를 걸어둡니다.

https://www.youtube.com/watch?v=GfaQgl50Mv4

토론에는 편리하게 가상화폐에 대한 찬성 반대로 나눠서 말씀드리겠습니다.

가상화폐 반대파에 유시민작가와 한호현 경희대 컴퓨터공학과 교수가 나왔고 찬성파에는 정재승 카이스트교수와 김진화 한국블록체인협회 준비위 공동대표가 나왔습니다.

토론은 손석희 앵커의 용어 정리로부터 시작합니다.
가상통화라는 말을 JTBC측에서는 사용했는데 이에 대해서 괜찮은지 물어보았고 찬성측에서는 항공사 마일리지등도 가상통화라는점을 들어 화폐라는 말을 사용하지 않더라도 암호라는 말을 붙여서 사용해야 한다는 점을 지적했습니다.

그리고 첫번째 주제로 들어갑니다.

변동성 큰 비트코인…화폐로 볼 수 있나?

반대측의 주장

화폐로의 가치를 가지려면 교환의 매개성이 있어야 하며 가치가 안정적으로 정해져야 합니다. 그렇기에 통화량도 제한적이면 안 됩니다. 그리고 부가적으로는 자산을 쌓는 용도로 사용이 가능해야 합니다.
하지만 이 비트코인은 이러한 화폐로서의 기능들을 수행하지 못합니다.
발행량은 정해져 있으며 가격은 유동적이고 거래를 위해 걸리는 시간은 최소 10분이 넘습니다.
예를들어 카페에 가서 커피 한 잔을 사 먹으려면 최소 10분은 기다려야 하며 가격이 변동될 수 있다. 이러한 이유로 상품거래에는 적용이 힘들다.
그리고 미래에는 가능하다고 이야기하는데 국내만 하더라도 300만명이 넘는 사람이 이 지갑을 가지고 있다. 지금 당장의 문제를 해결해야 하는데 자꾸 미래만 이야기하는 것은 옳지 못하다.

찬성측 주장

아직이 기술이 부족한 점은 맞다. 지금은 걸음마 단계이지만 미래에 얼마든지 화폐로 쓰일 수 있다. 기존의 화폐를 보면 금화와 같은 상품화폐, 그리고 지금의 화폐인 통화량과 관련된 불환화폐로 진행되어 왔습니다. 그리고 가상화폐는 수학 기반의 알고리즘 화폐입니다. 지금의 화폐 기능을 하지 못한다고 해서 화폐로서의 기능이 없다고 말하는 것은 맞지 않다.
그리고 계속 비트코인으로 한정되어 말하는데 비트코인은 기존의 화폐로서 쓰이고자 나온 것이 아니다. P2P거래, 스마트계약등을 위해 사용되는 것인데 굳이 커피를 사먹는데 쓸 필요가 없다.

(토론중에 지속적으로 유시민작가는 다른 코인 말고 비트코인 자체가 거래에 가능한지를 공격했고 김진화대표는 비트코인이 아닌 다른 코인들이 거래에 쓰일 수 있다고 말합니다. 굳이 비트코인으로 실물 거래를 하는데 쓸 필요가 없다고 말하면서요. 그런데 유시민작가의 요점은 비트코인이 가장 비싸고 선두주자로서 거래가 되는 만큼 이부분을 명확히 해달라 라고 했습니다. 그래서 김진화대표가 처음부터 비트코인은 법정화폐?를 목표로 나온 화폐가 아니라고 말했습니다.)

개인적인 생각으로는 비트코인이 실물경제에서의 거래가 불가능하다는데 지금 현재의 가격은 버블이고 이는 투기에 의한 결과라고 말하고 싶으셨던 것 같습니다.

기억에 남는 장면들

정재승 교수의 예시
자기가 페이스북 마크 저커버그면 페이스북 코인을 만들 것이다. 그리고 좋아요 1000개가 넘으면 페이스북 코인을 보상으로 줄 것이다. 이 보상받은 코인으로 아마존 코인 또는 월마트 코인으로 바꾸게 된다. 이런 일이 일어나면 변동적인 가격은 잠잠해지며 실질적인 가치를 모두가 경험하게 된다. 이렇게 되면 가치를 저장하고 매개하는 수단으로 사용이 가능해지게 된다.


한호현 경희대 교수
비트코인이 이중지불이 불가능하다는데 이중지불이 가능하다. 그리고 해킹이 가능하다.
이에 대해 김진화대표는 그런 사례가 없다고 했고 불가능하다고 했습니다.
그러니까 한호현교수가 예시를 들며 P2P거래를 할 때 내가 거래를 하고 떠나버리면 거래가 안된 상태인데 상대방은 돈을 못받는거 아니냐?라는 식으로 이야기를 했고
김진화대표는 중간에 페이먼트 회사를 필요로 한다. 라고 말했습니다.
한호현교수는 이게 P2P냐 제 3의 신뢰기관이 있지 않느냐고 지적했고
김진화대표는 이는 단지 프로세스를 제공해주는 업체일뿐인데…어떻게 신뢰기관이 되냐고 했습니다. 그리고 그런데 이중지불 사례는 언제 있었어? 라고 물어봅니다.
유시민작가가 거래도중에 거래가 들어올 수 있다(거래되는 도중에) 그럼 충돌이 일어나 두 개 다 무효 처리 될 수 있다. 김진화대표는 이에 하나만 유효가 되거나 두개다 무효처리 된다. 한호현교수는 이러한 것들이 거래가 어렵다는 이유다라고 말했고 김진화대표는 이것이 이중지불이라면 학문적 오류를 범하고 계신 거라고 이야기합니다. 이 뒤 유시민작가가 다른 이야기를 꺼내면서 끝나게 됩니다.

다음 주제로 넘어가겠습니다.

뿌리와 줄기 분리가능한가? 및 범용성

찬성측의 주장

블록체인 기술을 개발하기 위해서는 사람들이 채굴이라는 행위를 해주어야 한다. 채굴에는 개인의 노력과 전기세가 들어간다. 그리고 이를 포함한 모든 사람들 서비스 제공 업체들은 이 기술을 유지 개발하기 위해서는 자본을 투자해야 하는데 이러한 자본을 공급해주는 것이 가상화폐이다.
즉, 블록체인 기술을 포함한 생태계를 유지하기 위해서 이 분산화된 시스템을 유지하는데 도움을 준 대가로 보상을 주어야 하는데 이러한 역할을 하는 것이 암호화폐이다.
만약, 이를 분리하여 보상을 현물로 주게 된다면 적절한 생태계를 만들지 못할 것이고 이러한 시스템 자체가 분산화와는 반대로 현물을 주는 대상에게 중앙화가 되는 구조이다.
즉, 암호화폐는 필수조건이다.

반대측의 주장

모든 기술은 분화되며 따라서 분리가 될 수 있다. 그렇기에 블록체인과 가상화폐도 분리가 될 수 있다.
개발자 관점으로 생각했을 때 이 블록체인이라는 기술을 만들었을 때 왜 하필이면 암호화폐를 통해 구현했을까를 생각해보아야 한다.
이 분산화라는 시스템을 효율적으로 가동하기 위한 방법이 가상화폐를 통한 보상을 지급하는 방법이었던 것이다. 즉, 효율적인 방법중에 하나라는 말이다. 그런데 이것이 지금은 투기에 까지 연결이 되었다. 그렇기에 버블이 꺼지기 전에 이를 규제해야만 한다.

암호화폐를 통한 보상없는 참여유도에 대한 생각
한호현교수는 분리가 가능하다고 하면서 여러 방법이 있다고 하는데 그 중에 든 예시가 자발적 참여였습니다. 그런데 김진화대표에 의해 집중공격을 당합니다.
블록체인 기술에서 거래에 참여하는 노드들 중에 51%가 넘는 컴퓨터가 동의해야 거래가 진행이 된다. 이 거래를 게임이론에 의해 선의의 관점에서 하도록 참여를 하는데 보상을 안주고 자발적인 참여를 어떻게 할 수 있겠는가? 그리고 참여를 하더라도 선의의 노드라고 정의할 수 있는가?라고 하면서 과연 이러한 시스템을 수학적인 신뢰가 있는 시스템이라고 생각하는지 물어봅니다.


분리 후 범용성

한호현교수는 자기 연구주제를 언급하면서 자율주행 자동차가 있을 때 여러 위험 사항들을 퍼블릭 블록체인에 올려 공유하고 다른 많은 차들이 이 정보를 공유해 사고를 예방하는 시스템을 만들 수 있다. 여기에는 가상화폐는 필요 없고 단지, 안정성을 올려준다는 기능만 있을 뿐이다.
여기에 김진화대표는 그것은 단지 통신기술이 아닌가, 거래장부랑 그것이 무슨 상관이 있냐고 물었고 바로 유시민작가의 대답이 나오면서 명확한 대답은 못 들었습니다.

찾아보니 도요타에서 이 블록체인 기술을 연계해 데이터를 안전하게 관리하는 것을 연구하고 있다고 합니다. 그러니 각각의 차량들이 흔히 말하는 노드들이 되는 것이고 이들은 노드로 참여하는 대가로 안전이라는 보상을 제공받는다는 것으로 자발적 참여가 가능하다는 이야기를 한호현교수님은 하고 싶으셨던 것 같습니다.

유시민작가는 음원 시장이나 출판업체 같은 곳에서 블록체인을 이용한 P2P거래를 하는데 사용하면 된다며 굳이 가상화폐를 만들 필요가 없다고 주장합니다.
이에 정재승교수는 그러한 시스템을 만든다고 하더라도 이를 위해 채굴이 필요하고 채굴에 대한 보상이 결국 필요하다고 말합니다.
그러니 유시민 작가는 리플은 채굴안하지 않냐? 굳이 왜 채굴을 해야 하냐고 물어봅니다.
이에 김진화대표는 유시민작가님이 말하는 방식은 폐쇄형 블록체인으로 지금 우리가 말하는 퍼블릭 블록체인과는 다르다고 말합니다.

 제가 이해한 바로는 퍼블릭 블록체인이냐, 프라이빗 블록체인이냐의 차이에 대한 논쟁이었던 것 같은데 프라이빗 블록체인은 이해관계 당사자들끼리의 거래이므로 굳이 게임이론을 통한 보상없이 유지가 가능하지만 퍼블릭 블록체인은 보상도 없이 자발적 참여를 유도한 분산화 시스템을 구축할 수 없다는 말로 이해 하였습니다.


의견차이
유시민작가와 정재승교수의 완전반대의 의견이 있었는데요.
유시민작가는 화폐라는 것 자체를 국가의 통제안에 있어야 안전하고 신뢰한것인데 이를 과학자, 공학자에게 넘기는 것은 옳지 않다고 주장했고 정재승교수는 P2P기술은 국가의 권력 자체를 분산화하는 것이며 민간의 통제로 잘 유지되는 분야가 있다고 생각한다고 했습니다.

마지막 질문입니다.

정부가 어떻게 했으면 좋겠는가?

암호화폐 반대측

단기, 중기, 장기로 나누어 규제를 해야 한다.
단기로는 온라인 도박에 준하는 규제를 적용해야 하며 중기에는 중개소(거래소를 중개소라고 생각한다고 함)를 폐지해야 한다. 그리고 마지막으로 장기에는 일정한 규제를 논의에 걸쳐 정한 후에 P2P 거래를 인정하는 방향으로 가야한다.
또한 시장이 음성시장, 양성시장으로 나누어져 있는데 이 두 시장을 한 번에 규제할 수 있는 정책을 내놓아야 할 것이다.

암호화폐 찬성측

투기 열풍을 잠재우기 위해서는 일본식 규제를 진행해야 한다.
법을 개선해서 금강원에서 거래소를 투명하게 규제, 관리하고 이 거래에서 발생하는 세금을 거두는 방식으로 진행이 된다면 지금과 같은 투기는 줄어들 것이라고 생각한다.


여기까지가 토론의 주 내용이었습니다.
더 자세한 내용은 링크를 참조하시기를 바랍니다.
확실하게 이를 보고 든 느낌은 블록체인 기술 자체는 좋고 육성해야 한다는 의견은 동일하다는 것을 알 수 있었습니다.

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저번 시간에 소개한 제어봉집합체가 전원을 끄는 장치였다면 오늘 소개할 중성자선원 집합체는 전원을 키는 장치라고 생각할 수 있습니다.
원자로 시동에 사용되기 때문이죠.
그렇다면 어떻게 시동을 거는지 알아보겠습니다.

중성자 방출

핵분열에는 왜 중성자가 필요한가? 에서 말씀드렸듯이 핵분열을 일으키는 원인은 중성자를 우라늄-235가 흡수하여 핵분열을 하기 때문입니다. 그리고 이 우라늄-235는 핵분열당 2~3개의 중성자가 나옵니다. 이 때문에 우라늄-235는 연쇄반응이 일어나게 되고 원자력발전소에서 운용이 가능한 것입니다.

어쨌든, 이 연쇄반응을 일으키려면 처음에 중성자를 넣어주는 행위를 해주어야 합니다.
즉, 반대로 말하면 중성자를 안 넣어준다면?
중성자를 넣어주지 않으면 연쇄적인 핵분열을 일으킬 수 없습니다. 그저 지구의 나이와 비슷한 반감기를 가지며 방사성물질이지만 비교적 안정적인 핵종으로 존재할 뿐이죠.

그래서 우리는 중성자를 넣어주는 행위를 원자로 안에서 진행해주어야 합니다.
효과적으로 중성자를 공급해주는 방법은 중성자를 방출하는 물질을 넣어주는 방법이 될 겁니다.
여기에는 자발적으로 중성자를 방출해주는 물질인 1차선원과 2차선원이 있습니다.

image.png

1차선원

Cf-252의 자발 핵분열

캘리포늄이라는 원소인데 원자번호 98의 초우라늄원소입니다.

image.png

초우라늄원소가 뭘까요?
우라늄보다 원자번호가 높은 원소들을 말합니다.
원자번호가 높다는 것은 양성자수가 그만큼 더 많다는 뜻입니다.
대표적으로 NP(넵튜늄), Pu(플루토늄), Am(아메리슘) 이 있습니다.

그런데 이러한 원소들은 전부 다 인공방사성동위원소들입니다.
자연계에 존재하는 원소들 중에 가장 무거운 원소가 우라늄이기 때문에 이보다 무거운 원소들은 다 인공동위원소라고 생각하시면 됩니다.

그래서 요점은 초우라늄물질들은 인위적으로 만들어 내는 물질이라는 겁니다.
만들어내려면 가속기를 사용하던지 혹은 원자로 내에서 생산해내어야 합니다.

image.png

원자로의 경우 원자로 안에서 생성되는 알파선이나 중성자에 의해 초우라늄들이 생기게 되고 이 과정에서 캘리포늄도 생기게 됩니다.

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캘리포늄-252는 반감기가 2.646년이고 97%의 확률로 알파붕괴를 하여 퀴륨이 되고 3%확률로 자발적 핵분열을 일으키며 이때 2개의 핵분열 생성물과 3~4개의 중성자를 방출합니다.
그러니까, 이 캘리포늄이라는 원소는 중성자를 넣어주지 않더라도 3%의 확률로 중성자를 방출시키게 됩니다.

이 3%의 자발 방출 중성자를 활용해 원자로를 처음에 가동하게 되고 이후 연쇄반응이 이루어지면 Cf-252는 연쇄반응으로 발생하는 고속중성자에 의해 빠르게 고갈됩니다. 그래서 운전 초반에 사용하고 이후에 정상운전시에는 이차선원을 사용하게 됩니다.

image.png

2차선원

Sb-Be 혼합물로 안티몬-베릴륨 혼합물이라 합니다. 이는 앞서 소개한 Cf-252와는 달리 자발 핵분열을 통한 중성자 방출을 하지 않습니다.
하지만, 정상운전도중 중성자를 흡수한 Sb는 고에너지의 감마선을 방출하고 베릴륨은 이 감마선에 의해 중성자를 방출하는 (γ,n) 반응을 합니다.

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구조

봉의 형태로 존재하고 내부에 Cf-252와 Sb-Be이 여러 부분으로 나뉘어 위치해 있습니다.


결론

원자로를 가동할 때 중성자를 통해 핵분열을 유발해야 하므로 중성자를 방출하는 물질을 사용해야 한다. 그러기 위해서는 1차선원인 Cf-252가 필요합니다.
가동중에는 감마선에 의해 중성자를 방출하는 Sb-Be혼합물을 사용합니다.



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