과학적 방법론과 SI 단위

1. 과학적 방법론

과학적 방법론이란 연구에 대한 일반적인 접근 방식을 과학적 방법론이라고 부릅니다. 과학적 방법론은 관찰, 주의 깊은 실험 설계, 신중한 결과 분석을 통해 도출한 문제의 공식화(formulation)를 반복하는 과정입니다. 과학적 방법론은 새로운 아이디어의 유효성에 대한 시험법을 개발하는 과정도 포함하는데, 이런 시험법이 한 가지로 제한되는 경우는 드뭅니다.

1) 관찰

관찰은 자연적인 현상을 체계적으로 기록하는 것으로, 정성적(성질의 묘사)이거나 정량적(측정에 의해 값을 얻은 것을 말합니다)일 수도 있습니다.

2) 가설

가설은 관찰의 결과를 설명하기 위해, 과학적 지식과 직관 등을 과거의 수집된 사실을 기반으로 수립된 것입니다. 가설은 정확한 결론이 아닐 수도 있으므로 실험을 통해서 검증할 수 있어야 합니다.

3) 실험

실험은 가설을 검증하는 과정입니다. 실험은 통제된 방식으로 수행해야 가치가 있습니다. 즉, 한 번에 하나의 변수만을 변경하고, 다른 변수는 일정하게 유지하는 변인 통제가 이루어져야 합니다.

4) 이론

이론은 실험 데이터와 일치하는 가설을 통하여 수립되며, 실험 결과를 설명하는 통합된 원리입니다. 이론은 관련된 체계에 대한 예측을 만들어 내고, 이 이론을 검증하기 위하여 새로운 실험이 수행됩니다.

특히 과학 분야에서의 이론(theories)을 절대적으로 입증하는 것을 불가능하다는 것입니다. 새로운 실험의 결과는 현재의 이론으로는 설명할 수 없는 경우도 있습니다. 이론의 역할은 현재 우리가 생각해 낼 수 있는 최선의 설명을 제공하는 것입니다. 과학은 끊임없이 발전하며 변화하는 분야로, 계속 정교해지는 장비를 통하여 새로운 관찰이 이루어지므로 현존하는 이론이 미래에 바뀔 가능성은 항상 존재합니다.

2. 측정의 $ SI$ 단위

화학은 실험 과학이므로, 실험이 재현성을 가지기 위해서는 실험하는 대상 물질의 양, 부피, 온도 등을 완전하게 나타내야 합니다.

1960년에 결정된 국제 조약에 따라 전 세계의 과학자들은 측정의 국제단위체계($ International System of Units$)를 사용합니다. 줄여서 $ SI$ 단위라고도 불리는 이 단위 체계는 미국을 제외한 모든 산업화된 국가에서 사용하는 미터법에 따라 일곱 가지 기본 단위로 구성되어 있습니다. 또한 기본 단위로부터 유도되는 단위들이면 모든 과학적 측정에 충분합니다.

1) 측정의 $ SI$ 단위

질량
킬로그램($ kilogram$)
$ kg$

길이
미터($ meter$)
$ m$

온도
켈빈($ kelvin$)
$ K$

물질의 양
몰($ mole$)
$ mol$

시간
초($ second$)
$ s$

전류
암페어($ ampere$)
$ A$

광도
칸델라($ candela$)
$ cd$