저자는 Harold Kincaid가 “Individualism and the Unity of Science에서 제시한 환원 없는 통합 모형을 양자역학과 화학의 관계에 적용한다. Kincaid의 관점을 적용할 때, 분자 구조에 대한 기술에서 화학과 양자역학은 통합된다.
Schummer 2014: 양자역학과 양자역학에서의 차이(연구 목표, 연구 방법, 호환 불가능한 개념)
이 논문에서 말하고자 하는 것: 양자역학과 양자화학은 분자 구조에 대해 integrated, interleveled body.
Sketching the content of the two diciplines
‘이론’이 아닌 ‘분야’라는 용어 사용.
Kincaid의 모형: 두 분야가 입증적, 설명적, 발견법적 측면에서 상호작용.
통합된 body of 지식: 예측, 설명, 수학적 모형, 시각적 표상, 근사, 반semi경험적 방법, 실험 등에서 상호작용.
두 이론 간 관계 고려 시, ‘척도’scale 개념이 필요: 두 분야와 관련 있는 시간, 에너지 척도, length. 여기서는 분자 구조.
i. 양자화학과 양자역학은 척도가 겹친다.
ii. 특정 존재자는 두 분야 모두에서 나타나지만(전자, 핵 등), 둘의 인식론적 의의는 다르게 나타난다. 화학에서 원자 구조는 분자 구조를 설명하기 위해 사용된다. 원자 구조는 양자역학에서 설명된다.
>두 분야가 같은 영역을 다루는 것은 착각이다. 하지만 연결되는 부분이 있다.
뒤앙도 비슷한 unification 주장. 비환원적, 발견법적, 설명적 측면. 이 세 측면은 상호 의존.
Seven elements of Kincaid’s unity
통합의 조건: I, ii, iii이 충족되면 통합. Iv, v, vi, vii이 충족되면 더 강하게 옹호됨. 환원과 강한 수반이 거부된다는 것은 먼저 충족되어야 함.
i. 분자 기술을 기술하기 위해 화학에서 postulated 위 층위 엔터티들은 분자 구조를 기술하기 위해 양자 역학에 의해 postulated 엔터티들에 의해 구성되거나, 사례 동일token identical하다.
- 엔터티에 속성은 안 들어감. 속성의 예: 결합 에너지, 결합 길이 등.
- ‘구성’composed: 부분-전체 관계.
- 화학의 엔터티: 원자.
- 양자역학의 엔터티: 전자, 핵자
- 낮은 층위의 설명은 높은 층위에 전적으로 수용됨. 예: 입자-파동 이중성, 양자화 등. >반박: 양자화학에서는 핵을 고정된 것으로 파악하나, 양자역학에서는 그러지 않음.
- 분자: 화학 결합을 통해 공간 속에 특정한 방식으로 배열되어 있는 원자들의 모임.
- 화학 결합에 대한 논란 – 분자의 물질적인 부분을 가리키는지(공간적 관계), 분자의 에너지적 안정성의 상태를 가리키는지(분자의 에너지적 안정성의 상태). 어쨌든 두 경우 모두 kincaid의 기준을 만족함.
ii. 화학과 양자역학은 논리적으로 양립가능하다.
- 서로 모순되는 주장을 하지 않는다는 것.
- 근거: counter factual한 근거: 화학에서 양자역학에서 정식되지 않은 힘을 이용해 설명한다면, 둘은 양립 불가능하다. 하지만 실제로는 그렇지 않으므로 양립 가능성을 지지한다(논리적으로 딱 떨어지는 것은 아니)
- 사회-역사적 근거: 양자화학의 형성 과정 – 화학에서 원자의 이미지는 양자역학에 의해 바뀜(파동성, 양자화, 스핀)
- 파동성: 원자들이 어떻게 지각되는지, 내부 구조는 어떠한지.
- 양자화: 원자 모형에 영향
- 슈뢰딩거 방정식: 세 가지 양자수 규정
iii. 화학적 속성들은 양자역학적 속성들에 수반한다.
수반에 대한 이해
1. 수반은 두 층위의 속성 간에 체계적 관계를 제공하지 않는다. 단지 존재론적 관계에 대한 것일 뿐이다.
2. 속성간에 일대일 대응이 될 필요가 없다.
3. 낮은 층위에 있는 속성들이 높은 층위에 속하는 술어들에 의해 ad hoc적으로 설명되더라도 이것이 수반을 부정하는 것은 아니다.
4. 복수실현을 허용한다. 즉, 높은 층위가 여러 낮은 층위에 의해 실현될 수 있다. (복수실현이 존재론적 의존관계를 부정하는 것은 아님)
5. necessitation관계일 필요 없음. 상위 층위에서의 변화가 꼭 하위 층위에서의 변화 necessitate할 필요 없음.
수반을 부정하는 것은 현재의 철학과 양자역학의 관계에 의해 지지되지 않음.
iv. 높은 층위의 속성들을 fix or realise하는 양자 역학적 메커니즘의 사례들을 통해 수반 관계를 귀납적으로 추론할 수 있다.
- 낮은 층위의 엔터티들이 화학적 속성들로 어떻게 fixed or determined에 대한 예들이 이것을 지지한다. 예를 들어 화학에서 원자의 오비탈 구조를 사용하는데에 사용되는 양자적 메커니즘. 슈뢰딩거 방정식(양자수 세 개), 파울리의 배타 원리(스핀 양자수).
- 전자 배치의 정의: list of all its occupied orbitals, with the number of electrons that each one contains
- 원자 오비탈의 정의: one-electron orbital eigenfunctions which are based on the attraction of the nucleus for the electron we are considering plus the average repulsion of all the other electrons.
이 원자 오비탈전자 배치 메커니즘(논문 217~218쪽)은 양자적 속성이 어떻게 화학적 속성을 설명하는지 보여줌.
v. 화학과 양자역학은 서로에 대해 발견법적으로 의존한다.
i. 양자역학과 화학은 서로의 분야의 연구 문제들을 enrich하거나 영향을 끼친다.
ii. 양자역학과 화학은 도구, 방법, 모형을 개발하는데, 이것들은 서로의 분야의 연구 문제들에 accommodated.
양자역학이 화학적 개념 이해에 도움이 된 경우. 예: 화학 결합.
화학이 양자역학에 다양한 모형을 제공해 줌. >키처의 비교적 일방향적인 관계와 다른 듯.
역사적으로도 도구, 방법, 모델이 계속 발전됨(양쪽 무도의 설명적, 예측적 요구를 맞춰나가기 위해)
vi. 서로에게 입증적으로 의존
>환원을 부정해도 양자역학이 더 근본적이라고 하는데, 그런 관계가 아닐 수도 있을까? Asymmetric의 조건?
양자적 모형의 정량적 결과는 실험 결과와 비교되어 평가됨.
Wisberg 2008: 입증적 의존 관계
화학의 새로운 예측이 양자역학에 의해 이루어짐.
vii. 화학과 양자역학은 서로의 설명적 endeavour에 기여한다.
주기율표, 분자구조, 수정. 논문 220쪽에서 좀 더 설명이 나옴.
>분자 오비탈에 대해 양자역학이 제대로 설명했다고 할 수 있을지 문제제기가 가능할 듯함.
Concluding remarks
분자 구조는 이론적 정리postulation와 개념, 실험적 도구, 표상적 도구에 의해 설명되고 예측됨. 양자역학, 화학 모두에서.
통합에 대한 이러한 이해는 양자역학과 화학의 여러 인식적 그리고 존재론적 position과 양립가능함.
두 분야의 자율성을 유지하는 것이 가능.
두 기술 사이의 국지적 환원과 양립 가능함.
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