[연재] 유니콘 프로젝트 4 월드 그레이트 게임 (81)

[에단 헌트]

그리고
그 황당한 일이 일어나는 동안

태평양 해역에 있던
그...배에서는
키리토(콜로서스)가
그들의 작전과는 별도로
엔티티를 확보하는
사쿠라바 잇토키의 작전이 성공했다는 보고 뒤에

얼마 지나지도 않아서
홍콩 국제공항에서의
프리포트 작전과
에스토니아에서 벌어진
그들의 기준으로는
말 그대로
황당한 자동차 추격전(?)을
직접 겪게 된
쿠로바 도이치와
쿠로바 카이토의
욕설 이상급의
욕질을
모니터로 보면서

신이치(올림푸스)와
키리토(콜로서스)는

우리의 작전을 꼬이게 만든
그 정체불명의 친구가 누구인가?
저런 식으로
우리들의 작전을 꼬이게 만들 정도의 인물이 있었는가 하는
본인들 스스로도
의문이 들 정도의 혼돈을 겪었지만

잠시 뒤
쿠로바 일가의 작전을 망친(?)
검은 전술옷 차림의
두 청년이 들어온 뒤

그 청년을 알아본
쿠도 신이치(올림푸스)와
키리가야 카즈토(콜로서스)는

그제서야
왜 우리가 진행하는 작전을 꼬이게 만들었는지
짐작을 했고

곧바로
그들은 한 자리에 모여서
쑥덕거리기 시작하고


그런
그들의 모습을 바라보던
쿠로바 치카게와
나카모리 일가는
이제는 아무 것도 생각하고 싶지 않다는
허탈한 모습으로
그냥 그들의 행동을 무시하는 것이 정신건강에 좋을 것 같다 하는 듯한
모습으로
방 밖으로 나가고

그들이 나가고 난 뒤에도
그들의 쑥덕거림은
한참동안 계속되었다.....


그리고

얼마 뒤

그들과 대화를 나눈 정체불명의 인물 둘과 같이
신이치(올림푸스)와
키리토(콜로서스)는
키리토(콜로서스) 자신이 만들었던
미래를 볼 수 있는 거울을 통해서
이 모든 상황이
어떻게 발생했는지를
확인한 것과 동시에
미래의 자신들이 알려주는 내용을 보고는

말 그대로
머리를 흔들기만 할 뿐이었으니.........


사실
이 모든 상황의 원인은
키리토(콜로서스) 자신이었다고 할 수 있으니까.......

사실
이 모든 소동의 원인은
인버전을 개발한 미래의 과학자이자
키리토(콜로서스)가
그 알고리즘을 9개로 나눈 이유가
원자폭탄의 개발자 오펜하이머가 그랬던 것처럼
미래의 과학자인 본인이
이 기술이 세계의 멸망을 초래할 거라고 후회한 끝에
이것을 독자적으로 차지하려고 했던
세계정부의 명령을 어기고
알고리즘을 나누어
세계정부를 구성하는 핵심 국가이자
실질적으로
미래의 지구에서 유일하게 핵을 보유하고 있는
9개 핵보유국이
핵과 같이 보관하도록 조치를 취했는데
그것을
판도라를 탈취하고
쿠로바 도이치와 쿠로바 카이토를 죽이려고 한
그 조직이 눈치를 채고
진짜
조직의 모든 총력을 다 동원해서
그 알고리즘의 복사본을 탈취한 뒤
세계정부의 삼인위가
말 그대로
지구의 모든 군대를 총동원해서
그 조직 자체를 씨를 말리기 직전에
인버전 방법을 이용해서
과거의 조직과
얀 베르그만에게 이 상황을 보고하는 것과 동시에
오리지널과 똑같이 작동하는
복사본 알고리즘 9개를 전달하려고 했는데
그들이
그것을 전달하려고
인버전을 작동시킨
그 날이
하필이면
얀 베르그만이
사쿠라바 잇토키 손에 죽고
그의 본거지인 동시에
원래
인버전으로 모든 것들을 전달하려고 한
쿠릴 열도의 그 섬이
쿠도 신이치(올림푸스)와 키리가야 카즈토(콜로서스)의 지시로
핵공격을 받아서
증발해버린 상황이라
어쩔 수 없이
백업 섹션으로 지정해둔
스탈스크-12 구역으로 인버전 시킬 수 밖에 없었다는 것과
그 와중에
인버전 장소를 무리하게 바꾼 부작용으로
스탈스크-12 구역과
동시에
홍콩 국제공항에 있던
프리포트에 비밀리에 보관중이던
진짜 판도라가
공명작용을 일으키는 바람에
그 두개의 아이템 자체가
말 그대로
그들이 알지 못하는
스탈스크-12구역의
최고 보안구역으로 양자이동을 하는 것과 동시에
동시에
모든 것이
완전히 아작나버려서
그 알고리즘 전체가
스탈스그-12 구역의 어느 섹션으로 갔는지
알 길이 없고
그리고
사토르는
얀 베르그만이 아는
그곳으로 갔을
9개 알고리즘의 위치가
어디인지 전혀 모르는 상황이지만
그것이 오리지널 판도라와 같이 있을수도 있다는 것만은
아는 상황이니
에스토니아에서 간신히 손에 넣은
그 부품을 이용해서
오리지널 판도라를 찾는다면
자연적으로
그 알고리즘도 같이 찾을 수 있을테니
판도라와 함께
그것을 탈취하려는 것이 목적이었다고도
그리고
그것을 찾는 순간
사토르는
데드맨 스위치를 작동시켜서
그 복제 알고리즘의 위치를 자동으로 이메일로 전송시키게 되고
곧바로
그 미래에서
알고리즘 위치를 아는 순간
미래 자체는 완전히
과거로 오게 되어서
미래라는 것 자체가 멸망해버린다는 것이
미래의 키리토(콜로서스)가
과거의 본인에게
알려준 내용이었으니............





양자 얽힘

양자역학
Quantum Mechanics
1. 개요
2. 설명
3. 논쟁
4. 예제
5. 둘러보기
1. 개요[편집]
SPDC figure

양자 얽힘(Quantum Entanglement)은 양자역학의 중요한 현상으로, 두 개 이상의 양자가 서로 물리적으로 떨어져 있음에도 불구하고 놀라운 상호 의존성이 존재하는 현상이다. 이 시스템은 양자 역학에서 특유한 원리로 이해되며, 일상 세계에서 경험하는 것과는 매우 다른 특성을 갖고 있다.
2. 설명[편집]
양자 얽힘은 두 입자가 먼 거리에 있어도 계속 연결되어 한 입자에 행해지는 작용이 다른 입자에게도 즉각적으로 영향을 미치게 하는 물리적 현상을 의미한다. 두 양자가 얽혀 있다면, 하나의 양자 상태가 변화하면 다른 양자 상태도 즉시 그에 반응하여 관련성을 보인다. 이 현상은 두 양자 사이의 정보 전달 없이 일어나기 때문에, 정보가 빛의 속도를 초과하여 전달되었다고 해석하면 안 된다. 따라서 이는 인과 관계에 기반한 전통적인 물리학과는 다른 새로운 현상으로 해석된다.

예를 들어, 두 입자를 일정한 양자상태에 두어 두 입자의 스핀이 항상 반대가 되도록 하자. (예를 들어 두 스핀의 단일항 상태.) 양자역학에 따르면, 측정하기 전까지는 두 입자의 상태를 알 수 없다. 하지만 측정을 한다면, 그 순간 한 계의 상태가 결정되고 이는 즉시 그 계와 얽혀 있는 다른 계의 상태까지 결정하게 된다. 이는 마치 정보가 순식간에 한 계에서 다른 계로 이동한 것처럼 보인다.

양자 얽힘이 이해되기 위해서는 "양자 상태"라는 개념을 이해해야 한다. 양자 상태는 양자 시스템의 특정한 물리적 성질을 설명하는데 사용되는 수학적인 표현이다. 예를 들어, 양자 비트(Quantum Bit, 또는 qubit)라고 불리는 양자 시스템은 양자 상태 0과 1을 동시에 가질 수 있다. 이러한 양자 비트들 간의 결합된 상태로 인해 양자 얽힘이 발생할 수 있다.

두 양자가 얽혀있는 상태로서 표현하면 다음과 같다. |A⟩와 |B⟩라는 두 양자의 상태를 다음과 같이 표현하면:

|ψ⟩ = (α|0⟩ + β|1⟩) ⊗ (γ|0⟩ + δ|1⟩) = αγ|00⟩ + αδ|01⟩ + βγ|10⟩ + βδ|11⟩

여기서 α, β, γ, δ는 복소수 계수이며, |0⟩와 |1⟩는 각각 0과 1 상태를 나타낸다. 위 상태는 두 양자가 얽혀있는 상태로써, 각각의 양자를 독립적으로 표현하는 것이 불가능하다. 따라서 양자 얽힘이라는 상호 의존적인 상태가 형성된다.

양자 얽힘이 중요한 이유는 양자 컴퓨팅, 양자 통신 및 양자 암호 등의 분야에서 혁신적인 응용을 가능하게 한다는 점이다. 양자 얽힘이 존재하는 양자 시스템은 전통적인 물리적 상태와는 다른 특징을 지니며, 이러한 특성들을 활용하여 새로운 기술과[1] 애플리케이션을 개발하는 연구가 진행되고 있다.
3. 논쟁[편집]
오늘날의 양자얽힘 개념은 아스페를 제외한 다른 실험을 통하여 양자얽힘이 재확인된 상태이며. 실용화에 성공한 사례도 있다. 그러나 과거에 양자얽힘 개념이 등장했을 때는 많은 과학자에게 쉽게 받아들여지지 못했고, 따라서 관련된 논쟁이 많이 발생했다.

관측한 결과가 공간을 초월해서 다른 입자에 동시에 영향을 줄 수 있는 건 특수상대성이론의 '정보전달은 빛의 속도를 넘을 수 없다'는 대전제를 위배하는 것처럼 보일 수 있기 때문이다. 만약 여기서 쌍 입자인 S1과 S2 간에 어떠한 신호를 즉각적으로 전달되는 것이라면 특수상대성이론과 상충한다. 두 입자 간의 즉각적인 상호연관성이 밝혀지면 특수상대성이론은 무너질 것이고, 현대 물리학의 토대 또한 무너질 수 있다. 따라서 물리학자들은 '특수상대성이론의 위배' 문제를 방지하고 해결하기 위해 노력했다. 한 가지 방법은 양자 얽힘을 '초광속 전달'보다 '두 입자 사이의 원초적인 연결고리'와 비슷하게 해석하는 것이다. 그러면 두 광자 간의 거리가 제아무리 멀다고 해도 물리학자들은 이를 물리계의 한 부분으로 생각할 수 있게 된다. 두 광자가 실체를 이루고 있기 때문에 한 광자를 관측하는 건 물리계의 한 부분을 관측하는 것이고, 그 결과가 물리계 내부의 다른 부분에 바로 영향을 준다고 해석한다. 두 번째는 한 입자 관측이 이의 쌍 입자에게 영향은 미치지만, 정보는 전달되지 않는다고 해석하는 것이다.

빛보다 빠른 것은 없다는 특수상대성이론의 명제는 정보를 운반하는 물질에 한정되기 때문이다. 따라서 빛보다 빠르게 움직인다고 해도 정보를 전달하지 않는다면 특수상대성이론에는 위반되지 않는다. 이는 특수상대성이론에 위반되는 것처럼 보일 때 물리학자들이 흔하게 사용하는 해석 방식이기도 하다. 그러므로 광자를 하나 측정하는 동시에 다른 한 광자에 바로 영향을 준다고 해도, 두 광자 간에 교환되는 정보는 없기 때문에 특수상대성이론이 공표한 속도의 한계에는 이상을 미치지 않는다. 두 광자의 스핀은 서로 연관되어 있으나 이들은 어떠한 정보도 주고받지 않기 때문에 전통적인 인과율을 위배하지 않는다.

[1] 특히 양자암호는 무작위 난수로 생성되고 한 번 밖에 읽을 수 없어 이를 알고 있는 송신자와 수신자 외에는 암호화된 정보를 읽을 수 없다





공명 구조
Physical Chemistry

1. 개요
2. 설명
2.1. 쉬운 설명
2.1.1. 비공유 전자쌍이 참여하지 않는 경우
2.1.2. 비공유 전자쌍이 참여하는 경우
2.1.3. 요약
2.2. 엄밀한 설명
3. 여담

1. 개요[편집]
共鳴構造 / resonance structure

공명 구조는 라이너스 폴링이 벤젠의 구조를 규명하는 과정에서 최초로 도입한 개념이다. 케쿨레가 주장한 벤젠의 구조는 탄소 육각 고리에 이중 결합과 단일 결합이 번갈아가면서 존재하는 기본형을 바탕으로 한다. 다만 그 당시에 밝혀져 있던, 벤젠의 모든 C-C 결합이 동등하다는 사실에 부합하기 위해서 이중 결합은 단일 결합으로, 단일 결합은 이중 결합으로 빠르게 전환하면서 존재한다고 주장했다.

폴링은 양자역학을 기초로 새로운 설명을 제안했는데, 벤젠의 탄소-탄소 공유 결합이 모두 단일 결합도 이중 결합도 아닌 그 중간 정도 되는 1.5중 결합이라는 것이다. 이것은 서로 다른 두 구조가 섞여서 하나의 구조로 존재한다는 점에서 폴링이 제안했던 혼성 오비탈과도 일맥상통한다. 폴링은 이중 결합과 단일 결합이 교대로 있을 때 각 결합의 결합 차수가 변하는 현상을 공명이라고 불렀다. 그리고 그 공명을 통해서 나타나는 구조를 공명 구조라고 했다.

이 공명 구조 도입을 통해, 원자가 결합 이론을 통해 설명하던 구조와 실제 구조가 다르던 분자들을 설명할 수 있게 되었다. 역사적으로 원자가 결합 이론에서 매우 중요하게 다뤄지는 3가지 개념 중 가장 마지막으로[1] 만들어진 만큼, 원자가 결합 이론을 완성시키는 개념으로 보아도 무방할 정도이다.
2. 설명[편집]
2.1. 쉬운 설명[편집]
다중 결합과 단일 결합이 번갈아가며 존재하는 평면 분자의 경우 공명 구조를 가진다.[2] 비공유 전자쌍이 없는 예로는 벤젠 등의 방향족 탄화수소들이나 다이엔, 트라이엔 등의 분자들이 있고, 비공유 전자쌍이 있는 예는 아세트산 이온이나 오존 등이 대표적이다.
2.1.1. 비공유 전자쌍이 참여하지 않는 경우[편집]
external/img.spa...
위 그림과 같이, 통상적인 벤젠의 구조는 탄소 이중-단일 결합이 반복되는 왼쪽 구조 두 가지로 표현 가능한데, 각각을 공명 구조라고 부른다. 각각의 공명 구조들은 양쪽 화살표(↔)를 이용해 두 구조가 공명 구조라는 것을 표현한다. 여기서 조심해야하는 부분은 벤젠이 왼쪽과 오른쪽의 구조를 왔다갔다 하는 것이 아니라는 점이다. 벤젠의 실제 구조는 오른쪽과 같이 1.5중 결합이 6개 존재하는 구조로, 벤젠은 두 공명 구조의 특성을 모두 지닌 공명 혼성체로 존재한다. 이해를 돕기위해 비유를 들자면, 당나귀(공명 구조1)와 말(공명 구조2)의 혼종인 노새(벤젠)가 두 종의 특성을 모두 지니고 있는 것과 같다.[3]노새가 낮에는 당나귀로 밤에는 말로 존재하지 않는 것 처럼

실제 벤젠의 공명 구조는 위의 두 가지만이 아니고, "엄청나게 많다". 그러나 나머지 공명 구조들은 모두 전하 분리가 존재하기 때문에 공명에 크게 기여하지 않아[4] 중요한 구조들은 아니다. 전하 분리가 한 번만 일어난 모든 공명 구조는 아래 그림에 나와 있다. 물론 여기서 전하 분리가 한 번 더 일어나면 더 많은 공명 구조가 생긴다(...). 거기까지는 잘 고려하지는 않는다.
벤젠의 공명구조
2.1.2. 비공유 전자쌍이 참여하는 경우[편집]
external/alevelc...
사진은 대표적인 비공유 전자쌍을 포함한 공명 구조를 가지는 오존으로, 가운데 아래에 공명 혼성체가 그려져 있다. 기본적으로는 비공유 전자쌍이 없는 예시와 동일하나, 이중-단일 결합이 반복되지 않는데도 공명이 일어난다는 특징이 있다.
2.1.3. 요약[편집]
공명 현상의 특징은 다음 세 가지로 요약할 수 있다.[5]
어떤 분자를 핵의 위치는 같고 전자의 분포는 다른 여러 가지 루이스 구조로 표현할 수 있을 때, 그 분자는 각각 일정 기여도를 가지는 모든 루이스 구조들의 평균으로 표현되며, 루이스 구조 하나만으로는 설명할 수 없다.
공명구조는 각 원자들의 최대 최외각 전자수 이상의 전자를 가질 수 없다.
루이스 구조가 안정할수록 공명에 더 크게 기여한다. 다음 세 가지를 만족하는 구조가 더 안정한 구조이다.
결합수 최대[6]
b. 전하 분리 최소[7]
c. 전하 분리가 있는 경우, 전기음성도에 맞는 전하분리를 가짐[8]
2.2. 엄밀한 설명[편집]
이 설명은 오비탈을 기본으로 하는 설명으로, 양자역학에 대한 전문 지식이 없다면 이해하기 어려울 수도 있다.

실제로 공명은 이웃한 여러 p 오비탈들 간의 겹침에 의해 생기는 현상이다.[9] 이렇게 p 오비탈들이 길게 늘어서 있어 공명이 발생하는 분자들을 공액계(conjugated system)라고 부른다. 공명이 발생하는 이유는 p 오비탈들 2개씩만 각각 결합을 형성하는 것에 비해 모든 p 오비탈들이 함께 참여해 결합을 형성하는 공명이 일어나면 전자들이 비편재화되어 분자 전체가 안정해지기 때문이다.

위에서 비공유 전자쌍에 의해 생기는 공명구조 역시 비공유 전자쌍이 일반적인 혼성에 참여하지 않고, 서 있는 p 오비탈에 들어가 공액계를 만들기 때문에 생긴다. 따라서 오존의 비공유 전자쌍 중 혼성에 참여하는 것은 총 5개뿐이며, 남은 하나는 서 있는 p 오비탈에 들어가 공액에 참여한다. 이런 일이 일어난 것 역시 역시 전자쌍간의 반발에 의해 생기는 입체장애보다 전자의 비편재화에 의한 분자 전체의 안정도가 더 크기 때문이다.
혼성오비탈은 오직 기하학적인 분자 구조에 의해 결정되므로,[10] 실제로 비공유 전자쌍이 참여한 공명이 생기는 경우, 즉 오존과 같은 분자에서 세 산소는 모두 sp2 혼성이다. 이 예에서와 같이, 공명구조 각각에서, 모든 원자들은 비록 비공유 전자쌍이 존재하더라도 혼성은 같아야 한다. 공명구조들 각각의 기하학적인 구조는 같고, 다른 것은 오직 결합의 차수이기 때문이다.

다만, 분자오비탈 이론에서는 분자오비탈 자체도 분자 전체에 대한 파동함수이기도 하거니와, 화학 결합을 동적인 bonding으로 보기 때문에 이런 특수한 분자들을 설명할 경우에도 공명구조라는 개념이 필요하지 않다.[11] 실제로 공명구조가 존재하는 분자인 1,3-부타다이엔을 분자오비탈을 이용해 설명하면 아래 그림처럼 된다.
external/chemwik...
3. 여담[편집]
다중 결합과 마찬가지로 공명 결합은 완전한 단일 결합이 아니므로 일반적으로 회전이 불가능한 구조이다.

[1] 앞선 두 개는 각각 전기음성도, 혼성오비탈이다. 또한 그 3가지 이론을 모두 폴링이 만들었다는 점에서, 현대화학의 아버지라 부르기 마땅한 업적이다.
[2] 혹은 비공유 전자쌍이 공명 구조에 참여하는 경우도 있다. 두 경우 모두 공액계로, 더 정확한 설명은 아래에서 다룬다.
[3] L.G. Wade, Jr. (2012). Organic Chemistry (8th edition), Pearson, (pp.14-15)에서 의역
[4] 기여도에 대한 설명 또한 아래에 서술한다.
[5] CAREY, Francis A.; SUNDBERG, Richard J. Advanced Organic Chemistry: Part A: Structure and Mechanisms, 18p. Springer Science & Business Media, 2007에서 의역하여 인용. 주석은 인용한 내용 외의 내용이다.
[6] 예를 들어 산소의 경우는 결합수가 2개인 경우 가장 안정하며, 질소의 경우는 결합수가 3개인 경우 가장 안정하다는 뜻이다.
[7] 위에서 든 벤젠의 경우가 대표적인 예시이다. 전하 분리가 없는 구조가 훨씬 더 큰 기여도를 가진다.
[8] 전기음성도가 더 큰 원소가 (-) 전하를, 더 작은 원소가 (+) 전하를 가져야 한다는 뜻이다.
[9] 반결합 MO가 참여하는 공명도 존재하지만, 일반적인 경우는 아니다.
[10] 착각하면 안 된다. 혼성오비탈 때문에 분자 구조가 결정되는 것이 아니고, 분자 구조가 그렇기 때문에 그 기하구조에 맞는 혼성오비탈로 분자를 해석하는 것 뿐이다.
[11] 원자가 결합 이론에서 공명구조가 필요했던 이유는 화학 결합을 정적인 bond로 보기 때문이었다.

[루리웹-6884617133]

어떻게.........작가님 소설인 독립닌자요원 잇토키의 최종승부가 딱 이런 식으로 맞물릴줄이야..........
진짜.......
대박이네요............!!!!!!

[에단 헌트]

감사합니다...........

[컨트리볼매니아]

과학 파트가 자세합니다.

[에단 헌트]

지금부터 나오는 부분은
과학처럼 복잡하지 않고
오히려 악을 제대로 징벌하는 그런 모습이 주축이 될테니
기대하셔도 좋을 겁니다.

[컨트리볼매니아]

감사합니다.