[ Hasok Chang (2004), Inventing Temperature: Measurement and Scientific Progress (Oxford University Press), pp. 8-56.
장하석, 「제1장. 온도계의 고정점 고정하기」, 『온도계의 철학: 측정 그리고 과학의 진보』, 오철우 옮김 (동아시아, 2013), 39-125쪽. ]
I. 역사: 물이 끓는점에서 끓지 않을 때 무엇을 해야 하나
(Narrative: What to Do When Water Refuses to Boil at the Boiling Point)
1. 혈액, 버터, 깊은 지하실: 필요하지만 찾기 힘든 고정점
(Blood, Butter, and Deep Cellars: The Necessity and Scarcity of
Fixed Points)
2. 성가신 여러 가지 끓는점
(The Vexatious Variations of the Boiling Point)
3. 과가열, 그리고 진정한 비등이라는 신기루
(Superheating and the Mirage of True Ebullition)
4. 과가열에서 벗어나기 (Escape from Superheating)
5. 끓음의 이해 (The Understanding of Boiling)
6. 깔끔하지 못한 에필로그 (A Dusty Epilogue)
II. 분석: 고정성의 의미와 성취
(Analysis: The Meaning and Achievement of Fixity)
1. 표준의 타당성 확인: 정당화의 하향성
(The Validation of Standards: Justificatory Descent)
2. 표준의 반복적 개선: 건설적인 상향성
(The Iterative Improvement of Standards: Constructive Ascent)
3. 고정성 변호: 설득력 있는 거부, 뜻밖에 찾은 강건함
(The Defense of Fixity: Plausible Denial and Serendipitous Robustness)
4. 어는점의 경우 (The Case of the Freezing Point)
I. 역사: 물이 끓는점에서 끓지 않을 때 무엇을 해야 하나
(Narrative: What to Do When Water Refuses to Boil at the Boiling Point)
1. 혈액, 버터, 깊은 지하실: 필요하지만 찾기 힘든 고정점
(Blood, Butter, and Deep Cellars: The Necessity and Scarcity of
Fixed Points)
[pp. 8-9, 40-41쪽]
헬리는 알코올(“포도주의 정령”)의 끓는점을 고정점으로 사용할 것을 제안함.
헬리는 물과 아니스 열매 기름의 어느점을 사용했던 로버트 후크와 로버트 보일의 제안을 받아들이지 않음.
9-11, 42
17세기 내내 그리고 18세기 초기에 조정점 제안이 많이 등장함.
명확한 합의는 이루어지지 않음.
호아침 달렌스(Joachim Dalencé)는 버터의 녹는점을 뜨거운 고정점으로 제안함.
이는 피렌체 실험철학자 집단인 치멘토 아카데미(Accademia del Cimento)의 온도계에서 쓴 “여름철 가장 심한 더위” 같은 이전 제안보다 개선된 것
위대한 아이작 뉴튼도 “혈온”(blood heat)을 1710년 자신의 온도 척도에서 고정점으로 사용함.
18세기 중반에는 물의 끓음과 얾을 온도 측정에서 우선적인 고정점으로 사용하는 것과 관련한 합의가 등장함.
스웨덴의 천문학자 안데르스 셀시우스(Anders Celsius)
1772년 장-앙드레 드뤽(Jean-André De Luc)의 경고문
2. 성가신 여러 가지 끓는점
(The Vexatious Variations of the Boiling Point)
11-12, 44-45
1776년 런던 왕립학회
위원회 의장은 핸리 캐번디시
은둔한 귀족. 헌신적인 과학자. “부자 중 최고의 현자, 현자 중 최고의 부자”
당시 “최고 장인들”이 제작한 온도계들의 차이는 화씨 2-3도
지목된 원인
원인(1): 끓는 온도가 기압에 따라 변함.
그러므로 수은 29.8영국인치를 표준 기압으로 명시
원인(2): 온도계 자루(stem)에 있는 수은이 온도계 아래쪽의 둥근 뿌리(bulb)에 있는 수은과 반드시 같은 온도에 있지는 않다는 것
수은 기둥 전체를 끓는 물에 잠기게 하는 장치를 통해 간단히 처리됨.
14-, 46
장-앙드레 드 뤽
지질학자, 기상학자, 물리학자
기압계의 압력을 이용하여 산의 높이는 측정하는 방법을 크게 개선함.
1772년 제네바에서 드 뤽의 사업이 몰락함.
이 즈음에 드 뤽은 상업 활동에서 은퇴하고 과학 연구에 몰두
잉글랜드로 이주하여 정착함.
3. 과가열, 그리고 진정한 비등이라는 신기루
(Superheating and the Mirage of True Ebullition)
17-18, 52-53
드 뤽 “끓는 물 열의 변이(variation)에 관한 연구”
이 연구의 논리적 출발점은 끓음 온도가 고정적인지 여부를 논쟁하기에 앞서 끓음을 명확하게 정의하는 것
..
진정한 비등이 일어나려면 물의 첫 번째 층이 약 섭씨 112도에 도달해야만 한다는 것
18, 53-54
드 뤽이 관찰한 것은 나중에 “과기열”(supereating)이라 불린 현상
즉, 액체가 통상적인 끓는점 이상으로 가열되는 현상
19, 55-56
순수한 물의 과기열 현상은 합리적 의심 없이 확인되었고, 이 실험은 온도는 비등하는 물의 “첫 번째 층”이 도달한 온도로 드 뤽이 애초에 추정한 것과 매우 흡사함.
19-20, 56
과기열의 발견은 드 뤽에게 실험의 승리였지만, 이론적 딜레마를 안겨줌.
그렇지만 진정한 끓음이란 무엇인지 더 이상 알지 못했음.
끊음이 단순하고 균일한 현상이 아님을 발견한 것은 드 뤽이 이룬 공로
21, 58
“진정한 비등”
요동 끓음
21, 58-59
조셉-루이 게이 뤼삭
21-22, 59-60
런던으로 이주한 의사 알렉상드르
4. 과가열에서 벗어나기 (Escape from Superheating)
27-28, 69
마르셋의 연구에서 증기의 온도가 증기가 생겨나는 끓는 물의 온도와는 상관없이 끊는점 표준에 거의 가깝다는 사실이 입증됨.
5. 끓음의 이해 (The Understanding of Boiling)
28, 70
결정적인 요인은 수증기의 압력과 온도 사이의 관계
6. 깔끔하지 못한 에필로그 (A Dusty Epilogue)
II. 분석: 고정성의 의미와 성취
(Analysis: The Meaning and Achievement of Fixity)
1. 표준의 타당성 확인: 정당화의 하향성
(The Validation of Standards: Justificatory Descent)
40, 91-92
추상적이지만 이전에 아무것도 입증된 적이 없는 고정점을 찾아야만 하는 사람의 과업을 생각해보자.
무언가가 고정되었는지 아닌지를 말하려면 그것이 고정된 것으로 밝혀져 판단의 기준이 될 만한 다른 무언가가 있어야 함.
어떻게 최초의 고정점을 찾을 수 있다는 말인가?
40, 92
표준이라는 것은 신에 의해 주어지는 것이 아님.
그 표준은 정당화되고 그 타당성은 검증돼야 함.
그런데 어떻게? 우리는 하나의 표준이 다른 표준에 의해 타당성을 검증 받고 그것은 또 다른 표준에 의해 타당성을 검증받는, 그런 과정이 계속되는 무한회귀에 붙잡힐 것인가?
40-41, 92-93
이런 주제는 구체적인 사례를 통해서 철저하게 생각해보는 것이 도움이 될 것.
“혈온(사람의 체온)”을 온도 측정의 고정점으로 사용했던 뉴턴의 실패 사례를 떠올려보라.
지금 우리는 인간의 체온이 어떤 건강한 몸에서도 항상 똑같지 않음을 알고 있음.
이는 혈온을 온도 측정의 고정점으로 사용하는 것이 잘못임을 의미함.
그러나 우리는 그것을 어떻게 ‘알게’ 되는가?
21세기에 우리 대부분이 하는 일이라고는 상점에 가서 좋은 온도계를 사는 것이지만, 그것이 뉴턴이나 파렌하이트를 비평하는 좋은 방법이 될 수는 없을 것.
그런 온도계는 어디에서도 가질 수 없음.
여기서 쟁점은 우리가 어떻게 혈온을 처음부터 고정점이 아니라고 배제하는가 하는것
41, 93
이런 난제를 푸는 열쇠는, 아주 원시적인 온도계를 쓰더라도 혈온이 고정적이지 않음을 밝히는 것이 충분히 가능하다는 점을 인식하는 것
42, 94-95
온도경은 고정점을 확정하는 데 꼭 필요한 것.
그것은 수치적인 양을 측정하진 않지만 어떤 것이 다른 것에 비해 더 따뜻할 때 이를 가리켜 줌.
규칙적인 시간 간격으로 겨드랑이 또는 다른 어느 정당한 몸 부위들에 온도경을 갖다 댄다면, 온도경의 표시가 오르내리는 것을 관찰할 수 있을 것임.
42, 95-96
이제는 우리가 왜 온도경을 신뢰할 수 있는지 물어야 함.
대부분 액체가 열을 받으면 팽창한다는 것을 우리는 어떻게 아는가?
(중략)
우리는 열을 받으면 액체가 팽창한다는 관념을 갖고 있는, 이는 우리가 감각기관으로 매우 자명하게 느낄 수 있는 사례를 관찰하기 때문. (중략)
우리가 여기에서 보는 바는 인간감각이 온도경에는 제1의 표준이 된다는 점.(중략)
만일 온도경의 표시와 우리 자신의 감각 사이에 명료하고도 지속적인 불일치가 존재한다면, 온도경은 의심의 대상이 될 것
42-43, 96-97
그런데 지금 우리는 같은 문제를 그저 다시 한 번 더 따지고 있을 뿐인것은 아닐까?
우리는 우리가 감각을 신뢰할 수 있음을 어떻게 아는가? 고대부터 철학자들은 우리 감각기관을 신뢰해야 할 절대적인 근거는 존재하지 않음을 잘 알고 있었음.
여기에서 우리는 경험과학의 맥락에서 만족스럽지는 않지만 불가피한 토대론적 정당화(foundationalist justification)라는 낯익은 마지막 지점에 다다를 것.
루브비히 비트겐슈타인의 말을 빌리면, “토대가 잘 다져진 믿음의 토대에는 토대가 없는 믿음이 놓여있다.”
토대 없음(groundlessness)은 통제될 수 있는 그런 것.
따라서 만일 우리가 온도 측정의 고정점의 경우에 해왔던 것처럼 우리 믿음을 옹호하는 데 제시하는 경험적 정당화를 끝까지 좇는다면, 결국에 우리는 신체의 감각에 도달함.
또한 정당화의 최종 토대(basis)가 신뢰할 만하지 않다고 여기지면, 경험적 정당화의 어느 것도 신뢰를 받을 수 없게 됨.
43, 97
장하석은 표준의 정당화가 존중의 원리(principle of respect)에 바탕을 두고 있다는 견해를 제시하고자 함.
(중략)
43, 97-98
우리가 감각을 선행 표준으로 인정하는 이유는 그것이 다른 표준보다 더 견고한 정당화를 지니고 있기 때문이 아니라 정확하게 말해서 그것이 다른 표준들보다 선행하기 때문.
결국에는 우리에게 설득력 있는 다른 대안이 없기 때문.
비트겐슈타인이 말했듯이, 무언가의 믿음이 먼저 있지 않다면 어떠한 인식 활동도, 심지어 의심 행동도 시작할 수 없음.
44, 98-99
나중의 표준에는 그것이 선행 표준과 충분히 합치됨을 입증해야 한다는 제약이 부여됨.
그런데 “충분함”은 어떤 의미인가?
“충분함”은 그럴듯하기만 하다며 선행 표준을 존중하겠다는 의지를 가리키는 것으로 이해되어야 함.
2. 표준의 반복적 개선: 건설적인 상향성
(The Iterative Improvement of Standards: Constructive Ascent)
44, 99
우리는 감각에서 파생된 온도경의 표준이 자신의 토대가 되는 선행 표준인 감각을 교정하는 역설적 상황을 경험하게 됨.
얼핏보면 이런 과정은 자기모순처럼 보이지만 좀 더 주의 깊게 살펴보면, 그것은 자기 교정이자 더 넓게 말하면 자기 개선으로 보일 것임.
3. 고정성 변호: 설득력 있는 거부, 뜻밖에 찾은 강건함
(The Defense of Fixity: Plausible Denial and Serendipitous Robustness)
4. 어는점의 경우 (The Case of the Freezing Point)
53, 114
어느점의 고정성은 과냉각(supercooling) 현상에 의해 위협받음.
“정상적인” 어느점 아래의 온도에 있는 액체가 액체 형태를 유지하는 현상은 18세기 초 물에서 발견됨.
“순수한 물은 언제나 섭씨 0도에서 언다. 다만 그렇지 않은 때를 제외하고”라고 말할 수 있었기 때문에, 과냉각 현상을 물의 얾을 고정점을 삼으려는 시도를 헛되게 할 정도로 위협적
(2021.10.10.)
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