#non-dimensionalization

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1. 개념과 과정 - 개념과 의의 제로존이론은 자연의 불변치인 물리상수들간의 구조적 연결관계를 탐색하여 물리단위를 숫자로 변환하는 메커니즘을 발견한 것임. 숫자로 모든 물리량을 표현할 수 있게 됨에 따라, ‘단일 파라메타에 의한 자연의 설명이론 발견’이라는 인류 과학역사의 꿈을 실현하는 기초를 제시함. 현행 국제표준단위계와 모순 없이 완전하게 호환 가능한 무차원단위계를 발견함으로써 현대과학의 난제를 효율적으로 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 현대과학기술을 급속히 발전시키는 기틀을 마련함. - 이론유도과정 요약 가정수립 : 가장 기본적인 물리상수와 시간속성을 무차원수<1>로 치환 가정 < 광속(c)=에너지(h)= 비전하(e/me)=온도(k)=물질량(NA)=광도(b)= 시간(s)=1 > 표준단위의 숫자 전환 : 기본물리상수 및 기타물리상수(리드베리상수,미세구조상수)의 실험치에 제로존가정을 적용하여 물리상수 상호간의 연결관계를 풀어내어 현행 7개의 표준단위 각각에 대응하는 <고유숫자>를 유도 정합성 검증 : 국제표준기구(CODATA)가 측정 고시하는 기존실험치(숫자+단위) 를 무차원숫자로 변환하고, 이를 각종 물리상수 및 물리수식에 적용하여 정합성을 확인 - 연구과정 1992년 10월 : 자연의 원리에 대한 연구 시작 1999년 7월 : 위크보존 ‘W’ 및 뉴트리노 질량계산 2002년 7월 : 로렌스버클리 국립연구소자료 ‘W’질량 정합성 확인 2007년 8월 : 신동아8월호 제로존이론 기사화, 표준연, 물리학회 부정 성명발표 2008년 10월 : CODATA conference 논문발표 ( key session ) 2008년 12월 : 하와이대 미래학연구소 Jim Dator교수초청 제로존이론 강의 2009년 3월 : CODATA proceedings 논문게재 2009년 4월 : CODATA Data Science Journal 논문게재 2009년 5월 : Jim Dator교수 제로존연구소 방문 제로존세미나 개최 2009년 6월 : ISU Michael Simpson총장 제로존연구소 방문 토론회 2009년 8월 : SU(특이점대학,NASA 에임즈연구센타)초청 제로존이론 강연 2010년 2월 : Journal of Future Studies(대만 담강대학) 제로존이론 특집게재 2010년 3월 : 한국과총주관 제1회 새로운이론에 대한 전문가토론회 개최 2. 오해와 진실 - 국내외 평가 혼선 2007년 표준연과 물리학회는 신동아 기사 내용을 근거로 하여 저자와의 의견교환 없이 서둘러 부정적 성명을 발표하였음. 기사내용만을 근거로 이론을 평가한 것 자체가 비과학적 접근이라고 할 수 있으나, 이렇게 된 배경에는 월간지 특유의 자극적 용어에 대하여 감정적 선입견이 개입된 것으로 추정되며 또한 당시 황우석박사 문제로 인한 과학적 진실논란 파동의 사전 확산 방지 압박이 졸속 결론을 유도한 것으로 판단됨. 이렇게 판단할 수 있는 근거는, 가장 최근에 이루어진 과총토론회와 이후에 벌어진 브릭 소리마당의 토론과정에서 알 수 있음. 제로존이론에 대한 물리학회의 의견을 주도한 것으로 보이는 조동현 교수가 이론의 유도과정에 대하여 문제 없음을 시인한 바 있고, 역시 표준연의 의견을 주도한 구자용 연구원은 자신이 주장한 논문의 25개 오류를 제시하지 못하였는 바, 2007년 당시의 부정적 성명이 오판이었음을 알 수 있음 반면에 2009년 게재된 Data Science Journal (CODATA)의 제로존이론은 엄밀한 논문형식을 갖추었고, 이론의 유도과정이나 실험데이터와의 정합성 검증에 문제에 없었기 때문에 학술적 성과가 공인된 것임. 2010년 Journal of Future Studies(대만 담강대학)은 DSJ의 승인을 토대로 제로존이론이 미래 과학문명에 중대한 영향을 미칠 것으로 판단하여 선제적으로 특집형식의 편집을 기획한 것임. 또한 해당 논문에 대하여는 관련분야 전문 과학자로부터 별도의 심사를 거쳐서 게재하고 있으므로 과학이론의 타당성을 재차 확인하고 있음. < 참고 : CODATA, DSJ, JFS > 자연과학분야의 UN이라고 할 수 있는 국제학술연합회의(ICSU) 산하에 26개의 과학분야별 연합회가 있고, 특별위원회로 CODATA가 있음. CODATA는 물리상수와 변환상수의 실험치를 제공하는 국제표준기관으로 전세계의 과학 기술분야는 CODATA가 공급하는 실험데이터를 기준으로 실험하고 검증하며 제품을 생산함 DSJ는 UNESCO의 재정지원을 받아서 발간하는 CODATA의 공식저널이며, 전자저널 형태로 2002년부터 연단위로 발간되고 권당 20여편 정도의 논문이 게재됨. JFS는 미래학으로 유명한 대만의 담강대학에서 1996년부터 계간으로 발간하는 미래학전문 국제학술지로써 편집자 및 이사의 구성은 전세계 유명 미래학자들로 구성되어 있음. - 저널의 공신력 오해 제로존이론이 게재된 Data Science Journal이 국내의 전문가들에게는 생소하기 때문에 동 저널의 신뢰성 내지 전문성에 대한 의문이 제기된 바 있음. 동 저널은 참고자료에서 언급한 바와 같이 국제표준기관의 기관지로서 상업성이 없어 Impact Factor와의 연관성이 부족하고, 주로 표준관련 분야에 국한하여 취급하고 있으므로 이에 대한 국내 학계의 관심과 전문가가 부족한 여건하에서는 인지도가 낮은 것이 자연스러운 현상임. 저자의 학술활동을 평가하는데 있어 임팩트 지수가 높은 학술지의 게재실적은 중요할 수 있으나, 개별 논문의 질적내용을 평가하는데 있어 임팩트지수는 큰 의미가 없다고 할 수 있음. 논문에 대한 직접적인 평가는 논문내용으로 판단하면 되지만 불가피한 경우 게재한 학술지 또는 심사자의 공신력을 간접적인 평가기준으로 삼을 수 있을 것인 바, 제로존이론이 게재된 DSJ의 공신력은 CODATA의 공신력과 동일한 수준으로 볼 수 있음. 또한 논문의 주제인 물리단위와 관련하여서는 어떤 학술지보다 권위가 있다고 할 수 있을 것임. 또한 미래학저널 Journal of Future Studies는 과학전문저널이 아니지만 물리상수 관련 분야의 권위있는 과학자로부터 별도 심사를 거쳐서 게재한 것인 바, 논문내용에 대한 타당성 검증은 물론이고 미래의 실용적 가치를 부가하여 평가한 것이라고 할 수 있음. - 숫자놀음 오해 기존의 실험치를 만족시키는 적당한 숫자조합을 발견한 것일 뿐이므로 자연과학이 아닌 수비학의 일종 내지 숫자짜맞추기 라는 비난이 있었으나, 이는 퍼즐맞추기 처럼 특정한 기준이나 이론적 근거 없이 단순히 실험치들 간의 연결 관계를 맞추었을 때 할 수 있는 비판임. 만약 특정한 방법론이 있어서 어떤 퍼즐이라도 끼워맞출 수 있다면 그 방법론은 훌륭한 과학이 될 것임. 제로존이론은 국제표준기구인 CODATA가 제시하는 엄청난 양의 실험치를 모두 만족시키는 메커니즘을 발견한 것이며, 이러한 메커니즘 없이 CODATA의 모든 실험치를 짜맞춘다는 것은 메커니즘 자체의 발견보다도 더 어려운 것이라고 할 수 있을 것임. 자연단위계(Natural Units)를 특정 자연과학 분야의 퍼즐을 맞추기 위한 특수방법론이라고 한다면, 제로존단위계는 모든 자연과학분야의 퍼즐을 맞출 수 있는 일반방법론이라고 이해할 수 있을 것임. - 가정( s=1 ) 오해 시간은 연속적인 변수인데 이를 < 1 >로 치환한다는 것은 그 자체로서 불가능한 가정이므로 잘못된 이론이라는 비난이 있었으나, 이는 시간이라는 추상적 개념과 측정수단으로서의 시간단위라는 물리적 개념을 혼동한 결과임. 자연단위계의 일반적인 가정 < 물리상수=1 >과 제로존이론에서 추가한 가정 < s=1 >이 형식상으로는 문제가 없음. 예를 들어, < 광속 299792458 m/s = 1 >의 가정과 < 1 s=1 >의 가정에서 < 계수 + 단위 = 1 >의 형식상 차이는 없다고 할 것임. 의미적 차원에서도 보더라도 불변량이라는 의미에서는 표준단위량과 물리상수와 차이를 발견하기 어려움. 비록 인위적으로 정의하였지만 < 1 s >는 물리적 불변량이라고 할 수 있을 것임. 같은 이유로 표준단위 7개 모두 가정의 대상이 될 수 있을 것이지만 CODATA가 측정 권고하고 있는 모든 물리상수 및 변환상수를 정합시키기 위하여는 < s=1 >이 가장 적합하다는 것이 제로존이론의 성과임. 제로존이론의 핵심은 제로존 가정에 있으며 이 가정을 통하여 자연의 모든 물리량이 상호연결되는 현상을 확인한 것이므로, 제로존 가정 자체가 하나의 이론이며 법칙이라고 할 수 있음 - 토톨로지 오해 기존실험치라는 범주안에서 도출하였으므로 새로운 것을 발견한 것이 아니며, 단위의 문자표시를 숫자표시로 치환한 동어반복에 불과하므로 굳이 제로존숫자가 아닌 다른 숫자로도 기존 실험치와 정합성을 만족시킬 수 있다는 비판이 있었음. 이는 일반적인 자연단위계의 무차원숫자가 모든 물리상수들의 불확도를 충족시킬 수 없는 현상에 대한 이해부족 및 지식부족에 기인함. 자연단위계는 각각의 목적에 해당하는 특정 물리계에서는 정합성을 보이지만, 모든 물리분야에서 정합성을 보인 경우는 없었음. 제로존이론은 7개 차원의 독립된 물리량이 숫자라는 단일 차원으로 환원되어 모든 물리량이 연결될 수 있다는 사실을 최초로 규명한 것임. 일단 모든 물리량을 숫자로 환원시키게 되면, 각 물리량들간의 관계는 쉽게 드러나게 되며 이를 통하여 물리량들간의 새로운 관계식 내지 방정식을 쉽게 만들 수 있게 됨. 따라서 토톨로지 구조로는 새로운 발견이 불가능한 점을 생각할 때 토톨로지라는 비판은 적절치 않음. 어떻게 보면 우리의 물리적 현실세계는 제로존 가정으로 말미암아 모든 물리량이 상호 연결되는 진정한 토톨로지의 세계로 차원 전환이 이루어진다라고 역설적으로 표현할 수 있을 것임. 3. 단위차원 해체 및 검증 - 무차원화 메커니즘 단위는 길이, 온도, 무게, 시간 등과 같은 연속적이고 추상적인 물리적 속성을 계산에 편리하도록 하기 위하여 인위적인 최소의 기본집합을 설정하고 이를 문자로 상징한 것임. 우리가 측정표시하는 물리량은 이러한 속성집합기호에 숫자가 부여된 것임. 한편 단위는 어떤 대상의 물리적 특성을 인식 및 측정 가능한 몇 개의 속성(길이, 면적, 온도, 시간 등)으로 분리하여 상징적 기호를 부여한 것임. 그러나 측정대상의 물리량은 모든 물리속성이 총체적으로 결합 및 연결되어 나타나므로 특정 속성으로 분리 표시하는 것보다는 모든 속성을 함께 표현할 수 있는 방법이 효율적이고 본질적이라고 할 수 있을 것임. 따라서 각 단위가 표상하는 기본집합들을 보다 근본적인 공통의 요소로 재구성할 수 있고 동시에 그 재구성된 집합으로 단위의 속성들이 구분된다면 현재 여러 차원(속성)으로 분리독립하여 운영되는 단위들을 단일차원(무차원)으로 표시할 수 있을 것임. 제로존이론은 모든 단위의 근본적인 공통 요소로서 ‘빛알갱이’를 규정하고 이 빛알갱이의 집합으로 각 표준단위가 가진 속성을 재정의하여 기존 물리실험치와의 정합성을 검증함. 빛알갱이 하나를 모든 물리적 속성이 총체적으로 결합된 궁극적 단위집합으로 보고 이를 숫자 <1>로 환원하게 되면 모든 단위는 숫자로 변환가능하게 됨. 제로존이론은 특정한 가정을 통하여 단위와 숫자를 상호 변환하는 과정에서 각 단위에 대응하는 고유의 무차원숫자가 존재한다는 것을 발견하였으며, 이 무차원숫자로 각 단위의 물리적 속성을 표상하게 됨. - 계산가능성과 물리적 의미 제로존이론에서는 모든 물리단위가 무차원숫자로 전환가능하게 됨에 따라 표준단위들이 단일 속성으로 전환되어 상호간에 계산이 가능해짐. 현재의 물리체계에서는 일부 측정가능한 물리량에 대하여만 단위간 곱셈,나눗셈이 가능할 뿐, 전면적인 사칙연산 및 기타 연산규칙 적용이 불가능함. 단위간의 계산가능성은 임의의 물리량이 다른 성질의 물리량으로 등가 환원될 수 있음을 의미한다고 할 수 있음. 즉, 에너지질량등가식(E=mc2)과 같은 물리방정식이 복잡한 유도과정을 통하여 도출되는 것이 아니라 물리량의 무차원숫자전환을 통하여 쉽게 도출될 수 있음. 한편, 계산이 가능하다고 하여 계산 결과가 항상 물리적의미를 지니는 것은 아닐 것임. 계산 결과는 제로존영역(Zerozone Domain)의 무차원숫자일 뿐이며 이것이 물리적 의미를 지니기 위하여는 표준단위영역(SI Domain)으로 환원된 물리량으로 표시될 때 물리적 의미를 가지게 될 것임. 이것은 마치 알파벳으로 무한대의 조합이 가능하지만 의미있는 단어와 문장은 약속된 것에 한하는 경우와 유사하다고 할 것임. 어찌보면 제로존이론은 단어와 문장이 선행하고 문자가 후행한 언어 발전과 비슷한 역정을 거치고 있다고 볼 수 있을 것임. - 이론 검증 단위 자체는 물리측정의 대상이 될 수 없기 때문에 제로존이론은 일반 물리이론과 달리 직접적인 실험으로 검증 불가능하며 간접 검증할 수 밖에 없음. 즉, 표준단위대응 무차원수치를 적용하여 계산한 결과를 실제 실험치나 물리수식과 비교하여 간접적으로 정합성을 검증해야 함. 제로존이론의 무차원수치를 적용한 계산실험치는 CODATA의 모든 실험치를 만족하고 있음. 이는 무차원수치가 CODATA 실험치 중에서 불확도가 상대적으로 양호한 물리상수를 대상으로 유도되었기 때문이며, CODATA의 모든 실험치가 상호 연결되어 있음을 반증하는 것임. CODATA의 모든 실험치가 상호연결되어 있음은 제로존이론의 결과 즉, 모든 물리량은 특정 가정하에 무차원숫자로 환원되며 이는 모든 물리량이 숫자간의 상호 비례관계로 연결될 수 있음을 간접적으로 증명하는 결과임. 한편, CODATA의 모든 실험치를 만족한다는 것은 제로존 이론치로서 상당부분의 실험치를 대체할 수 있는 가능성을 보여주는 것임. 결국 제로존이론 도출에 사용되는 물리상수의 실험치만 있으면 대부분의 실험치 산출은 불필요하다고 하겠음. 그러나 제로존이론의 방법론을 현대과학기술이 전적으로 수용하기에는 광범위한 공감대가 부족한 것이 현실임. 따라서 현대과학기술이 요구하는 기대수준을 맞추기 위하여는 제로존이론으로 도출되는 새로운 방정식 또는 예측치가 현대과학 이론이나 실험치로 검증되거나 제로존모델을 이용한 실용적 가치가 검증되어야 한다는 주장은 가능할 것임. 4. Paradigm Shift - Implication 과학의 출발이론 : 자연현상을 <하나>의 파라메타로 설명할 수 있게 된 것은 과학 역사상 가장 혁명적인 사건이라고 할 수 있는 바, 향후 모든 과학의 출발이론으로 기능할 수 있을 것임. 자연과학의 통합 : 모든 물리량을 숫자로 변환할 수 있는 과학방법론을 새로 구축함으로써 현대과학이 추구하는 통일장이론(Theory of Everything)을 넘어서는 이론의 이론(Meta-theory )이 될 수 있음 과학의 대중화 : 누구나 물리수식을 검증할 수 있을 뿐만 아니라 새로운 물리 관계식을 발견할 수 있게 됨으로써 진정한 과학 대중화의 기초를 마련하게 됨. - Everything Equivalent Theory 현대과학의 발전은 물리단위라는 차원을 전제로 하고 차원간의 상호연결구조를 하나씩 밝혀가는 구조였다고 할 수 있음. 예를들어 전기력과 자기력이 같은 것임을 밝혔고, 에너지와 질량이 등가임을 밝혔으며, 약력과 전자기력이 연결되어 있음을 밝히는 방식이었음. 제로존이론과 더불어 모든 물리량의 단위 차원은 해체되고 단일차원인 숫자로 변환이 가능해짐. 이는 모든 물리량이 특정한 가정하에 등가관계를 가지고 있음이 증명된 것이며 현대과학은 이로부터 새로운 과학시스템으로 전환되는 계기를 맞이함. 과학자들이 심정적으로 상정해왔던 자연법칙의 통일성, 단순성, 미학성에 대한 인문학적 직관을 자연과학적 분석을 통하여 증명함으로써 형이상학과 형이하학이 통합되는 과학 패러다임의 전환시점이 도래하였다고 할 수 있을 것임. - Theory of Everything 미시, 거시를 막론하고 SI단위로 측정된 물리량은 무차원숫자로 변환이 가능하며 이들 무차원 숫자간의 관계만 파악된다면 모든 물리량의 상호연결관계가 자연스럽게 설명됨. 이것은 자연의 모든 물리적 상호작용(전자기력, 중력, 강력, 약력)이 제로존이론으로 설명 가능함을 의미하는 것일 뿐 만 아니라 자연에는 오직 하나의 상호작용만이 있음을 확인한 것임. 현대과학이 추구하고 있던 통일장이론은 1999년 제로존이론의 발견으로 이미 태동했다고 할 수 있으며, 이후의 연구 기간은 자연현상의 재해석 및 실용화의 준비기간이었다고 할 수 있을 것임. - Meta-theory 명백한 실험데이터와의 정합성에도 불구하고 제로존이론에 대한 반신반의의 반응이 나타나는 이유는 기존 과학이 측정의 수단으로만 여기고 한번도 진지한 탐구의 대상으로 삼지 않았던 ‘단위’를 주제로 삼고 있기 때문임. 또한 그 결과가 기존의 과학이론이 보여주는 국소적이고 귀납적인 특수 관계식의 도출이 아니라 물리적 대상 전체에 적용되는 메타적 성격을 지니고 있기 때문이라고 할 수 있음. 제로존이론은 특정 물리대상에 대한 설명이론이 아니라, 그러한 이론을 만들거나 발견하기 위한 메타이론의 성격을 가지고 있음. 즉, 모든 물리량을 무차원숫자로 환원하면 이들 간의 물리적 관계는 단순한 수학적 관계로 변환되어 연구자의 연구방향에 따라 새로운 방정식이나 이론이 무수히 발견될 수 있음. 따라서 지금까지의 모든 과학이론을 특수이론이라 한다면 제로존이론은 일반이론이라고 할 수 있을 것임. 5. 이론의 실용화 - 실용화 현황 제로존 수리모델 구축 및 주요국가 특허취득 완료 수리모델관련 DB 및 계산모듈 수억개 구축 완료 현대물리학으로 불가능한 물리방정식 100여개 발견 숫자언어를 적용하는 데이터처리 알고리즘 개발 제로존 수리모델을 적용한 암호화 방법론 개발 - 기반기술 활용 국제표준 선점 : 가장 정밀한 실험치를 기준으로 도출되는 이론치이므로 어떤 표준체계보다 정밀하고 정확하며, 숫자라는 하나의 기준을 사용하므로 다양한 표준체계를 통합할 수 있음 초정밀 원천데이터 독점 : 정밀성과 정확성이 요구되는 현대첨단 산업에 필요한 원천데이터를 독점 공급할 수 있음 연산속도 혁신 : 물리 및 수리의 연산을 기계적 번역없이 숫자로만으로 수행 가능해 짐에 따라 연산속도가 획기적으로 빨라짐. - 산업 활용 산업표준 : 최고의 정밀성과 정확성을 기반으로 하여 세계표준 인증기능 독점 보안산업 : 물리상수와 물리수식에 기반한 신개념 암호체계 개발 연산기능 : 제로존수치모델을 탑재한 범용 수리과학 계산칩 개발 제어계측 : 이종 물리량이 상호결합되는 부품 및 설비에 필요한 상관분석 알고리즘 개발 인공지능 : 다양한 물리량을 하나의 변수로 처리하여 입출력 속도 혁신 신물질개발 : 신약,신물질 개발에 필요한 각 성분의 복합적 상호 시뮬레이션 개발 과학실험 : 물리실험을 가상실험으로 대체하는 과학실험 시뮬레이션 소프트웨어 개발 이론연구 : 과학 및 공학 현장에 필요한 물리수식을 발견,검증하는 소프트웨어 개발 대체에너지 : 물질의 에너지 변환 및 신에너지원 개발 메커니즘 개발