Belief in thermodynamics has provoked false thermodynamics of superconductors

핵심 아이디어: 과학자들을 눈멀게 한 "신념"

상상해 보십시오. 숙련된 건축가들(물리학자들)이 특정 규칙서(열역학)를 100년 동안 따라오고 있습니다. 이 규칙서는 이렇게 말합니다. "공짜는 없다. 연료 없이 영원히 돌아가는 기계를 만들 수는 없다."

저자인 A.V. 니쿨로프(A.V. Nikulov)는 이 건축가들이 이 규칙서를 따르는 데 너무 집착한 나머지, 자신들이 작업 중인 건물의 실제 설계도(초전도 현상)를 무시하기 시작했다고 주장합니다. 그들은 "영구 기관 불가"라는 규칙을 어기는 것을 너무 두려워한 나머지, 규칙서를 만족시키기 위해 건물이 실제로 물리 법칙을 위반하는 방식으로 작동한다고 스스로를 설득해 버렸습니다.

니쿨로프는 지난 90년 동안 전문가들이 거대한 모순을 보지 못하고 눈이 멀어 있었다고 주장합니다. 초전도체는 마치 규칙서에서 불가능하다고 말하는 바로 그 일을 하고 있는 것처럼 보이기 때문입니다.

주요 등장인물과 줄거리

1. 초전도체의 "마법"

초전도체는 온도를 낮추면 전기 저항이 0이 되어 전기가 흐르게 되는 특별한 물질입니다. 또한 이들은 **마이스너 효과(Meissner Effect)**라는 "초능력"을 가지고 있습니다. 자석을 근처에 두면 물질이 자기장을 완전히 밀어내어 자석을 공중에 띄웁니다(부양).

이것은 마치 자기 트램펄린과 같습니다. 발을 디디면 당신을 위로 밀어 올립니다.

2. "영구 기관" 문제

여기에 니쿨로프가 발견한 문제가 있습니다:

• 설정: 초전도체 위에 자석이 떠 있습니다. 이 자석은 "위치 에너지"(높은 곳에 든 공과 같은 상태)를 가지고 있습니다.
• 순환 과정:
  1. 초전도체가 차가울 때, 자석은 높이 떠 있습니다.
  2. 초전도체를 데우면, 초전도 상태가 해제되고 자석은 아래로 떨어집니다.
  3. 자석이 떨어질 때, 자석은 바닥에 부딪히며 그 에너지를 열(소리, 진동, 온기)로 바꿉니다. 이것은 정상적인 현상입니다.
  4. 이제, 초전도체를 다시 차갑게 만듭니다. 자석이 다시 위로 튀어 올라갑니다!

모순점: 자석을 다시 들어 올리는 데 필요한 에너지는 어디에서 왔을까요?

• 만약 자석이 떨어지면서 에너지를 열로 바꾸어 사라졌다면, 그 열은 이미 사라진 것입니다.
• 자석을 다시 들어 올리려면 새로운 에너지가 필요합니다.
• 하지만 초전도체는 그저 다시 "켜졌을" 뿐입니다. 연료를 태운 것도 아니고, 배터리를 사용한 것도 아닙니다. 그저 낮은 온도만을 이용했을 뿐입니다.
• 니쿨로프의 지적: 이것은 영구 기관처럼 보입니다. 단순히 무언가를 냉각시키는 것만으로 (연료를 지불하지 않고) 공짜 에너지(자석을 들어 올리는 힘)를 얻고 있습니다. 이는 "공기 중에서 에너지를 얻을 수 없다"는 열역학 제2법칙을 위반하는 것입니다.

3. "가짜 수학" (고르터 사이클)

이 문제를 해결하기 위해 1930년대의 과학자들(고르터와 카시미르)은 수학적 증명을 시도했습니다. 그들은 에너지가 생성되거나 소멸되지 않는다는 것을 증명하기 위해 이론적인 루프(사이클)를 만들었습니다.

니쿨로프는 그들의 수학이 가짜라고 말합니다.

• 비유: 당신이 가계부를 정리하고 있다고 상상해 보십시오. 당신은 100달러를 썼다는 것을 알지만, 돈을 훔치지 않았음을 증명하기 위해 잔액을 0으로 맞춰야 합니다. 그래서 당신은 몰래 100달러의 지출 내 항목을 지워버리고, 마치 그런 일이 없었던 것처럼 꾸밉니다.
• 그들이 한 일: 그들은 초전도체가 상태를 전환할 때 "자유 에너지"(사용 가능한 에너지의 척도)가 정확히 동일하게 유지된다고 가정했습니다.
• 실제: 니쿨로프는 수학적으로 에너지는 반드시 변해야 한다고 주장합니다. 자기장에 의해 수행된 "잉여 작업(surplus work)"은 실재합니다. 이 작업을 존재하지 않는 것처럼 속이거나 숫자를 조작함으로써, 그들은 종이 위에서는 완벽해 보이지만 실제 세계에서는 물리 법칙을 깨뜨리는 "가짜 열역학"을 만들어냈습니다.

4. 이론의 "구멍"

이 논문은 초전도 현상의 표준 설명인 BCS 이론 또한 공격합니다.

• 문제점: BCS 이론은 초전도체가 일반 금속으로 변할 때, "초전류(영원히 흐르는 전류)"가 사라지고 열로 변한다고 말합니다.
• 역설: 하지만 실험에 따르면, 중간에 저항(마찰)이 있었음에도 불구하고 온도를 다시 낮추면 이 전류들이 즉각적으로 다시 나타납다는 것을 보여줍니다.
• 비유: 자동차가 언덕을 내려가고 있다고 상상해 보십시오. 자동차가 진흙탕(저항)을 만나 멈췄습니다. 엔진이 꺼졌습니다. 그런데 당신이 자동차를 다시 언덕 위로 밀어 올리자, 갑자기 엔진이 다시 켜지고 자동차가 마치 진흙탕 따위는 없었던 것처럼 완벽하게 달리기 시작합니다.
• 니쿨로프는 이것이 불가능하다고 말합니다. 만약 에너지가 열(진흙)로 손실되었다면, 그것은 다시 마법처럼 나타날 수 없습니다. 에너지가 다시 나타난다는 사실은 기존 이론이 틀렸음을 시사합니다.

"벌거숭이 임금님"

니쿨로프는 과학계의 모습을 동화 벌거숭이 임금님의 등장인물들에 비유합니다.

• "임금님"은 열역학 제2법칙입니다.
• "옷"은 초전도체의 가짜 열역학입니다.
• 모두가 "임금님이 벌거벗었다(즉, 열역학 제2법칙이 틀렸을 수도 있다)"라고 말하는 것을 두려워하여, 옷이 보이지 않는데도 옷이 보인다고 연기하고 있습니다. 그들은 오래된 규칙을 지키기 위해 명백한 모순을 무시합니다.

결론: 저자가 원하는 것

니쿨로프는 새로운 배터리나 엔진을 팔려는 것이 아닙니다. 그는 철학적이고 과학적인 점을 지적하고 있습니다:

1. 신념 vs 과학: 과학은 실제 일어나는 일을 관찰하는 것이어야지, 현실을 100년 된 믿음에 억지로 끼워 맞추는 것이 되어서는 안 됩니다.
2. 맹점: 전문가들은 "영구 기관은 불가능하다"는 생각을 지키기 위해 "열은 가역적이지 않다"와 같은 기본적인 규칙조차 잊어버렸습니다.
3. 도전: 그는 만약 우리가 "고르터 사이클(이론적 루프)"을 면밀히 살펴본다면, 초전도체가 실제로 영구 기관처럼 작동하고 있다는 것을 볼 수 있다고 제안합니다. 그들은 불가능해 보이는 방식으로 열을 일(work)로 바꾸고 있습니다.

요약하자면: 이 논문은 과학계가 90년 동안 스스로를 속여왔다고 주장합니다. 그들은 초전도체가 근본적인 물리 법칙을 깨뜨릴 수도 있다는 사실을 인정하지 않기 위해, 초전도체를 위한 "가짜" 열역학을 구축해 왔습니다. 니쿨로프는 우리가 "마법"을 믿는 것을 멈추고 "복잡한 현실"을 직시하기를 원합니다.