2018년에 기념해야할 과학 분야 10대 역사(1/2)
과학 분야의 풍성한 역사는 수많은 기념일로 이어집니다. 위대한 과학자의 탄생이나 사망, 또 그들의 위대한 발견에 대해 100주년, 혹은 100의 약수나 배수를 기념함으로써 우리는 오늘날 과학이 그들에게 어떻게 빚지고 있는지를 기억할 수 있습니다. 연초의 즐거운 분위기를 위해 스페인 독감 100주년이라든지 청나라 감주 대지진 300주년 같은 자연재해를 제외한 수학, 의학, 천문학, 양자역학에서 2018년 우리가 기념할 수 있는 일을 정리했습니다.
10. 양자 전송(25주년)
1993년 3월 어느 물리학 학회에서 IBM의 찰스 베넷은 양자 전송 이론을 발표해 SF 소설 팬들을 흥분시켰습니다. (며칠 뒤 베넷의 논문은 PRL에 실렸습니다.) 베넷은 앨리스와 밥이 양자 실험을 통해 어떻게 양자 얽힘 현상을 이용해 한 장소의 양자 성질을 없애고 멀리 떨어진 다른 장소에서 이를 복원할 수 있는지를 보였습니다. 이는 위험한 외계인들에게 쫓기는 커크 선장을 엔터프라이즈 호로 소환하는 기술에 비할 수 있습니다. 하지만 이 기술은 마술이 아니라 실제로 가능합니다. 앨리스와 밥은 먼저 서로 얽힌 양자 입자를 나눠가져야 합니다. 앨리스는 밥에게 전송할 새로운 한 양자 입자를 준비한 후 그 양자 입자를 먼저 나눠가진 양자 입자와 상호작용 시킵니다. 그리고 그 결과를 밥에게 이메일(혹은 문자, 전화, 또는 진짜 편지)로 보냅니다. 앨리스가 행한 상호작용은 전송하려던 입자의 상태를 붕괴시키지만, 밥은 앨리스에게 받은 상호작용 결과에 대한 정보를 바탕으로 자신이 먼저 나눠가졌던 입자를 앨리스가 보내려던 입자의 상태로 복원할 수 있습니다. 1993년에는 이것이 그저 아이디어였지만 몇 년 뒤 이는 실험실에서 실제로 증명되었습니다.
9. 아르놀트 좀머펠트 (탄생 150주년)
아르놀트 좀머펠트는 닐스 보어가 수소 원자의 양자화를 제안한 이후 초기 양자역학의 발전에 큰 기여를 한 물리학자입니다. 그는 지금은 러시아의 일부가 된 프러시아 쾨니히스베르그에서 1868년 12월 5일 태어났습니다. 좀머펠트는 원형 궤도를 바탕으로 제안된 양자 이론을 어떻게 전자의 타원 궤도에 적용할 수 있는지를 보임으로써 보어가 코페르니쿠스에 비유될 때 케플러에 비유됩니다. 좀머펠트는 아인슈타인의 특수 상대론을 초기부터 강력하게 지지한 물리학자 중 한 명이었습니다. 좀머펠트는 또한 20세기 스타 물리학자들의 스승이었습니다. 그의 학생들 중에는 볼프강 파울리, 베르너 하이젠베르그, 한스 베테 등이 있습니다.
8. 쟝 푸리에 (탄생 250주년)
1768년 3월 21일 태어난 쟝 밥티스트 조셉 푸리에는 프랑스 혁명 시기 중 몇 번의 체포를 당했지만 살아남았고 나폴레옹을 위해 일했으며 남작 작위를 수여받았습니다. 나폴레옹 사망이후 그는 정치적으로 학문적으로 자신의 위치를 되찾기 위해 노력해야 했으며 결국 이를 이루었지만 이 과정에서 너무 많은 에너지를 사용했습니다. 그럼에도 불구하고 그는 열확산의 수학적 원리와 다른 유용한 기술들을 발전시켰습니다. 그의 가장 유명한 업적인 푸리에 정리는 복잡한 주기 운동을 단순한 파동 함수의 조합으로 나누는 방법으로 오늘날 물리학과 공학에서 가장 폭넓게 활용되는 기법 중의 하나입니다.
7. 제임스 줄 (탄생 200주년)
제임스 줄은 1818년 12월 24일 양조장을 운영하는 집안에서 태어났습니다. 양조장에는 실험실이 있었고 그는 다양한 실험 기술을 익힐 수 있었습니다. 정식 과학교육을 받지 못했지만 영국에서 가장 뛰어난 과학자 중 한 명이 된 그는 열과 일의 관계, 그리고 열과 전기의 관계를 수립했습니다.
그의 업적 중 가장 뛰어난 것은 에너지 보존 법칙을 실제로 시연한 것입니다. 에너지는 기계적 형태를 띠건, 전기적이나 화학적 형태를 띠건 모두 같은 양의 열로 바뀐다는 것을 줄은 보였습니다. 이는 에너지가 보존된다는 것이고 오늘날 열역학 1법칙으로 알려져 있습니다. 당시에는 노벨상이 없었고, 그 대신 오늘날 에너지의 기본단위는 그의 이름을 따 줄이라 불립니다.
6.헨리에타 스완 리비트 (탄생 150주년)
1868년 7월 4일 태어난 헨리에타 스완 리비트는 오하이오의 오벌린 칼리지를 다니다가 래드클리프 칼리지로 옮겨온 후 천문학을 전공하게 됩니다. 하버드 천문대 소장이었던 에드워드 피커링은 그녀의 뛰어난 성적을 보고 연구조교로 발탁하였고 곧 정식 일자리를 주었습니다. 그녀는 최신 분광법을 이용해 사진의 별을 찾는 일을 하였고 별의 밝기를 알아내는 일을 맡았습니다. 그 중에는 밝기가 변하는 델타 세페이에서 이름을 딴 세페이드 변광성이 있었고, 리비트는 이 세페이드 변광성을 연구해 별의 밝기가 변하는 주기가 별의 고유 밝기에 비례한다는 사실을 발견했습니다. 리비트는 1908년 이 “주기-밝기 관계’를 발표하여, 먼 거리의 별과 은하의 거리를 알아내는 방법의 기초를 닦았습니다.
가까운 세페이드 변광성과의 거리는 연주시차 방법을 통해 알 수 있습니다. 따라서 세페이드 변광성의 밝기와 주기 사이의 관계를 통해 먼 거리의 세페이드 변광성의 절대 밝기를 유추할 수 있으며, 이를 통해 그 별과의 거리 또한 계산할 수 있습니다. 리비트의 업적은 20세기 인류가 우주를 바라보는 방식에 커다란 영향을 미쳤습니다. “그녀가 밝힌 세페이드 변광성의 주기-밝기 관계는 사람들의 우주에 대한 생각을 근본적으로 변화시켰습니다. 첫째, 우리 은하의 구조를 밝혔고, 둘째, 다른 은하들이 실제로 존재한다는 것을 보여주었습니다.” 이는 역사학자 로버트 스미스가 지난 1월 한 말입니다.
(사이언스 뉴스)