멘델레예프는 우리에게 설명을 찾기 위해 깊이 생각하는 힘을 가르쳤습니다.

블랙박스 접근 방식은 AI, 기계 학습 및 전산 데이터 과학에서 점점 인기를 얻고 있습니다. 블랙박스란 이론적 근거를 설명하지 않고 예측을 수행하는 계산적 접근 방식을 의미합니다. 예를 들어 인기 있는 chatGPT와 위협적인 Bing 챗봇은 정보와 재미있는 대화를 제공하지만 그들이 선택한 응답을 선택하는 이유를 알 수 없습니다.

마찬가지로 딥 러닝과 신경망은 예측에 대한 메커니즘이나 근거를 밝히지 않고 강력한 예측을 수행하는 계산 도구입니다. 그러나 이러한 도구를 사용할 때 중요한 것을 잃게 됩니다. 이유 에 대한 설명입니다 . Mendeleev의 이야기는 이것이 왜 중요한지에 대한 강력한 예를 제공합니다.

근본적인 요소에 대한 탐색

수천 년 동안 인간은 세상을 구성하는 물질을 이해하려고 노력했습니다. 철학자들은 고대부터 물질의 근본적인 구성에 대해 추측했지만 이 문제에 대한 진전을 이루기 어려웠습니다. 초기 그리스 철학자들은 물이 풍부하고 고체에서 액체, 증기로 형태를 바꿀 수 있기 때문에 아마도 물이 세상의 근본적인 기초라고 제안했습니다.

다른 철학자들은 공기가 구름, 허리케인, 수증기를 형성하고 우리 주변에 있기 때문에 근본적인 것은 공기일 수 있다고 제안했습니다.

불과 흙에 대해서도 비슷한 주장이 제기되었습니다.

철학자 아리스토텔레스는 이러한 생각을 통합하여 이 네 가지 물질이 물질 세계를 구성하는 네 가지 기본 요소라고 제안했습니다. 수천 년 동안 이 생각이 지배했고 대부분의 사람들은 물질의 네 가지 기본 요소가 실제로 물, 공기, 흙, 불이라고 믿었습니다. 이 매혹적인 가설은 소설, TV 쇼, 사이비 과학계, 그리고 오늘날에도 대중 문화에서 이상하게도 인기가 있습니다.

네 가지 요소가 모든 문제를 설명할 수는 없습니다.

파라셀수스(Paracelsus)라는 인습파괴적 연구자이자 의사는 이 가설을 풀고 근본적인 화학 원소에 대한 근대적 탐색으로 이어진 과정을 시작하여 새로운 과학 분야의 탄생으로 이어졌습니다. Paracelsus는 자연 요소의 순수한 버전을 만들기 위한 노력을 언급하기 위해 화학이라는 용어를 처음으로 사용했습니다 .

종종 현대 화학의 아버지로 여겨지는 로버트 보일은 1661년에 그의 저서 The Skeptical Chymist를 출간했습니다. 이 책에서 그는 공기, 불, 물, 흙의 유명한 네 가지 "원소"가 만물의 기초라는 일반적인 견해에 반대했습니다. 문제. 그는 많은 실험에서 물질의 기본 원소가 4개 이상이어야 하며 금과 같은 일부 물질은 이 4가지 "물질"로 더 이상 분해될 수 없기 때문에 그 자체로 순수한 원소인 것처럼 보인다는 것을 보여주었다고 언급했습니다. ".

보일은 원소의 정체는 데이터가 없는 상태에서 이론화하기보다는 실험적으로 결정되어야 하며, 원소는 더 간단한 물질로 분해될 수 없는 물질로 정의되어야 한다고 주장했습니다.

너무 많은 요소

어리둥절할 정도로 많은 순수 원소가 발견되자 화학자들은 왜 그렇게 많은지, 그리고 어떻게 구성될 수 있는지 궁금해했습니다. 러시아의 화학자 드미트리 멘델레예프는 포괄적인 화학 교과서인 The Principles of Chemistry를 쓰기 위해 고군분투하고 있었습니다 . 그는 단순한 수소에서 대부분의 생명체를 구성하는 탄소, 산소 및 질소에 이르기까지 지금까지 발견된 63가지 원소 각각에 대해 알려진 내용을 요약하려고 했습니다.

멘델레예프의 기계적 돌파구

멘델레예프는 이러한 각 요소에 대한 축적된 데이터를 제시하는 방법에 대해 생각하면서 속성의 유사성을 분석하여 관련 요소의 패밀리로 분류할 수 있었습니다. 그는 원자량이 증가하는 순서대로 원소 목록을 연구하면서 속성에 반복 패턴이 있다는 것을 알아차렸고, 이로 인해 원소를 표 형태로 구성하여 주기적인 패턴이 각 행과 열.

다음에 일어난 일에 대해 역사는 약간 혼란스럽습니다. 병 때문에 또는 처음에는 조직 계획의 영향에 대한 인식이 부족했기 때문에 Mendeleev는 친구 Nikolai Menshutkin에게 러시아 화학 학회 회의에서 자신을 위해 테이블을 발표하도록 요청했습니다. 어느 쪽이든 멘델레예프는 앞으로 몇 달 동안 자신의 원소 구성에 대해 자세히 설명하면서 정기적인 프레젠테이션을 통해 알루미늄, 실리콘 및 붕소로 알려지게 된 원소를 포함하여 새로운 원소의 존재를 예측할 수 있다는 점을 점차 인식하게 되었습니다. 이러한 원소가 발견되고 그가 예측한 특성을 갖게 되었을 때, 화학계는 멘델레예프의 원소 주기율표를 물질 세계의 구성 요소를 이해하는 데 있어 심오한 돌파구로 받아들였습니다.

Richard Morris가 The Last Sorcerers 에서 언급했듯이 , “화학 원소의 특성에서 관찰되는 주기성을 설명하는 원리인 주기율을 발견한 사람은 Mendeleev였습니다. 이를 통해 그는 아직 발견되지 않은 원소의 존재를 예측하고, 원자량을 예측하고, 화학적 및 물리적 특성을 설명할 수 있었습니다.” 이 발견은 오늘날 모든 화학 및 생물학을 통해 반향을 일으키며 그 영향은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.

원소 주기율표는 헬륨, 네온, 아르곤이 표의 가장 오른쪽 열에 위치하기 때문에 비반응성 비활성 가스라는 것을 알려주는 일종의 Netflix 등급 시스템을 제공합니다. 또는 나트륨과 리튬은 표의 가장 왼쪽 열에서 함께 발견되기 때문에 유사한 염을 만듭니다.

chatGTP나 Microsoft Bing이 주기율표를 발견했을까요?

Mendeleev가 chatGPT, Microsoft Bing 또는 딥 러닝 네트워크를 사용하여 요소의 속성을 예측했다면 어떻게 될까요? 물론 그는 환상적인 성공을 거두었을 것입니다. 하지만 그 이유는 알지 못했습니다. 그는 요소들 간의 관계, 즉 기본 원자 구조에 대한 근본적인 이유를 풀지 못했을 것입니다. 우리는 주기율표를 가지고 있지 않을 것입니다.

AI는 강력하지만 세상에 대한 근본적인 지식을 발전시키기 위해서는 메커니즘과 설명도 필요합니다.