[ Thomas S. Kuhn (1977), “Energy Conservation as an Example of Simultaneous Discovery”, The Essential Tension: Selected Studies in Scientific Tradition and Change (Chicago and London), pp. 66-104.
Thomas S. Kuhn (1959), “Energy Conservation as an Example of Simultaneous Discovery”, in M. Clagett (ed.), Critical Problems in the History of Science (University of Wisconsin Press, 1959), pp. 321-56.
토마스 S. 쿤, 「동시발견의 예로서의 에너지 보존원리」, 김영식 편역, 『역사 속의 과학』 (창작과비평사, 1982), 286-315쪽. ]
66-69, 287쪽]
- 1842-47년에 마이어, 줄, 콜딩, 헬름홀츠가 에너지 보존의 원리를 발표함.
이들은 멀리 떨어져 일했고, 헬름홀츠만을 제외하고는 서로가 다른 사람의 작업을 전혀 몰랐음.
- 1837-1844년에 모어, 윌리엄 그로브, 패러데이, 리비히가 현상세계를 전기, 열, 역학, 그 외의 많은 형태로 나타날 수 있지만 어떠한 변화의 경우에도 결코 새로이 생성되거나 소멸될 수 없는 하나의 단일한 힘(force)을 나타내는 것으로 기술함.
이 ‘힘’은 나중에 ‘에너지’(energy)라고 알려진 것.
70-71, 288-쪽]
이 글의 목적: 동시발견 현상의 원천을 밝혀내는 것
에너지 보존원리의 발전에서는 어느 두 사람도 똑같은 것을 얘기하지 않았다는 점.
72, 290쪽]
우리가 보는 것은 실제로 에너지 보존원리의 동시발견이 아니라 곧 그 이론으로 종합될 수 있는 실험적이거나 개념적인 요소들의 급격한 출현.
* * *
73-74, 291-292쪽]
- 변환 과정들의 발견은 1800년 볼타의 배터리 발명에 의해 쏟아져 나온 수많은 발전의 결과
- 동전기학(galvanism) 이론
전류는 화학적 친화력을 소모함에 따라 생긴다고 함.
- 1820년 외르스테드(Oersted)
전류의 자기적 효과 발견
자기는 운동을 일으킬 수 있고 운동이 마찰에 의해 전기를 발생시킨다는 것.
- 1827년 이후 10년 동안 사진 기술의 발전
멜로니(Melloni)가 빛과 복사열이 동일한 현상임을 보여줌.
74-75, 292쪽]
1800년 이전에도 일부 변환과정들은 알려져 있었음.
그러나 18세기에는 고립된 현상들이었고 중요하게 보이지 않았음.
19세기 과학자들에 의해 빠른 속도로 계속 발전된 예들에 의해 변환과정들로 인식하기 시작함.
분리되어 있던 문제들이 중복된 상호관련을 가지게 됨.
75-76, 293쪽]
에너지 보존원리 발전의 다양한 형태
- 패러데이, 그로브는 에너지 보존과 비슷한 생각을 여러 변환과정들을 함께 포함한 전체 네트워크를 개관함으로써 얻음.
- 모어는 형이상학적인 근원으로부터 취함.
- 마이어, 헬름홀츠는 에너지 보존에 대한 생각을 다른 현상들에 응용하기 시작.
76, 293-294쪽]
에너지 보존원리는 19세기의 처음 40년 간 발견된 실험적 변환과정 모형에 대한 이론적 대응물.
그러나 네트워크 전체를 다 파악한 후에야 에너지보존에 관해 생각하기 시작할 수 있었던 것은 아님.
- 리히비와 줄은 한 가지 변환과정에서 시작하여 여러 과학 분야들 사이의 상호연결에 의해 전체 변환과정의 네트워크를 살핌.
- 모어와 콜딩은 형이상학적 관념에서 시작한 후 이를 네트워크에 적용시켜 변형함.
- 19세기의 새로운 발견들이 그간 분리된 채로 있던 과학 분야들 사이에 연결된 조직을 형성시킨 바로 그 이유 때문에 이들 발견들이 여러 가지 다른 형태로 파악이 되었으면서도 결국은 똑같은 결과를 얻었던 것.
과학 분야들 간의 새로운 연결이 근본적으로 다른 접근이나 주장들을 하나의 발견으로 종합해주는 연결요소노릇을 한 셈.
77-78, 294-295쪽]
줄의 연구
1838년 전기 모터의 설계에 대한 관심
1841-1842년 배터리의 근본적 개량에 대한 관심으로 전환.
화학에서의 새로운 발견들에 관심을 가지면서 동전기학에서의 화학작용의 중요한 역할에 대한 패러데이의 견해를 전적으로 받아들임.
1843년 ‘역학적 일’(mechanical work)의 개념 재도입.
증기기관과의 연결이 성립되면서 에너지간의 관계에 관한 연구처럼 보이기 시작함.
1844-47년에 줄이 또 다른 새로운 연결들을 추적하게 되면서 패러데이 마이어 헬름홀츠 같은 각기 다른 사람들의 견해를 포괄하게 됨.
이런 연결이 점점 더 많아지면서 에너지보존과 유사해짐.
78, 295-296쪽]
모어: “알려져 있는 54개의 화학적 원소 외에 물질세계에는 단지 한 개의 다른 동인이 있으며 그것은 힘이라고 불린다. 여러 다양한 경우에 그것은 운동 화학적 친화력 응집력 전기 빛 열 자기 등의 형태로 나타날 수 있으며 이들 중 어느 한 가지 종류의 현상으로부터 다른 모든 현상 들이 얻어질 수 있다.”
79-80, 296-297쪽]
- 패러데이: “우리는 이들 동력들 중 어느 하나가 다른 것들의 원인이라고 말할 수는 없고 단지 모두가 서로 연결되어 있고 하나의 공통된 원인에 의해 작용한다고 말할 수 있을 따름이다.”
- 그로브: “이 글에서 내가 입증하고자 하는 주장은 여러 무게가 없는 동인들 중 어느 한 가지가 [...] ‘힘’의 일종으로서 다른 것들을 생성시키거나 다른 것들로 변화될 수 있다는 것이다.”
이러한 과정들은 일반적인 변환가능의 개념이며 분명히 에너지 보존의 관념과는 같지 않다. 그러나 동력들 간의 변환가능의 개념으로부터 에너지보존의 개념으로 나가는 중요한 발판이 됨.
이러한 인식은 한꺼번에 얻어지지도 않았고, 모두에게 완전히 얻어지거나 완전히 논리적으로 엄격하게 얻어지지도 않았음.
그러나 그것이 얻어지기는 했던 것.
81-82, 298-299쪽]
변환과정들이 발견되어 있지 않았더라면 동시발견의 문제는 존재하지도 않았거나 최소한 분명히 아주 다른 형태로 나타났을 것이다.
* * *
82-83, 299-300쪽]
에너지보존의 정량화
- 모어는 물의 온도를 1℃ 올리는데 사용되는 열과 같은 양의 물을 온도가 오르기 전의 부피로 압축시키는 데 필요한 정역학적 힘이 같다고 설정하고 그것이 구하고자 하는 정량적 관계라고 믿음.
- 마이어는 힘에 의해 생기는 운동량(momentum)을 사용함.
83-, 300-301쪽]
일
- 변화 과정들을 정량화하는 데 모델로 사용된 것은 18세기의 거의 처음서부터 ‘vis viva’의 보존이라고 알려진 동역학적 정리였다고 함.
* 역자 주: ‘vis viva’ - 라이프니츠에 의해 정의된 이 양은 mv에 해당되며 오늘날 우리가 운동에너지라고 부르는 양의 두 배에 해당됨.
303쪽]
1820년이 되어서야 기계에 관한 이론이나 공업역학 등과 같은 분야에 대한 이론서의 시리즈가 갑자기 풍부하게 나오면서 ‘일’을 중요한 독립된 개념이 되었고, ‘일’이 ‘vis viva'와 명백히 연관되어졌다.
‘vis viva'의 보존이 변환과정들이 정량화를 위한 편리한 개념적 모델을 제공하게 되었음에도 선구자들은 아무도 이 모델을 사용하지 않았다.
303-304쪽]
줄, 리비히는 일의 개념을 직접 응용. 전기모터의 효율을 증기기관의 그것과 비교하는 일로부터 시작.
305쪽]
엔진에 대한 관심은 에너지보존원리의 출현에 기여함.
엔진들 자체가 19세기의 새 발견들에 의해 얻어진 변환과정들의 개념과 아주 비슷한 개념을 얻게 해줌.
꼬리올리에 와서는 물・바람・증기・동물이 모두 단지 일의 출처이고 기계라는 것은 이 일을 유용한 형태로 만들어서 직접 무게를 움직이게 하는 장치인 것으로 생각하게 됨.
91-94, 306-308쪽]
- 엔진들이 변환장치처럼 보였고, 바로 이것이 공학적인 개념들이 더 추상적인 에너지보존의 문제에 쉽게 전용될 수 있었다.
단열압축의 증기기관에의 응용
* * *
94, 308쪽]
콜딩 헬름홀츠 리비히 마이어 모어 쎄겡 등의 경우에 에너지 보존원리로 변형될 수 있는 형이상학적 힘에 대한 관념을 자신들이 그에 대한 증거를 발견하기 훨씬 이전부터 가지고 있었음.
97-100, 310-12쪽]
자연철학주의자들은 모든 자연현상에 적용되는 하나의 통일된 원리를 끊임없이 추구.
자연철학주의는 에너지 보존의 발견에 적합한 철학적 배경을 제공.
(2019.08.11.)
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