보뱅(Bobin), E=mc2이란 무엇인가?(E=mc2? 2005)

[마실가]

E=mc2이란 무엇인가(E=mc2? 2005)

장루이 보뱅, 김희경, 민음IN: 055, 2008. P.73

- 보방(Jean-Louis Bobin s.d). 프랑스 물리학자. [피에르마리퀴리대에 교수] 󰡔Quelle est la vraie vitesse de la lumiere?, 2004󰡕

- 김희경: 성심여대 불문학과를 졸업, 프랑스 피카르디 대학에서 박사 과정을 수료

- 곽영직: 서울대 물리학과를 졸업, 미국 켄터키대에서 박사, 수원대학교 물리학과 교수.

** 이로써 바칼로레아 시리즈 60권을 정리한 셈이 된다. 프랑스 뽀미에 출판사에서는 이 60권 이외에도 더 나오는 모양인데, 민음IN 출판사에서 이 시리즈 번역을 60권에 마친 이유가 무엇일까?

*물질의 성질 및 특성을 이해하기 위해서 물체의 운동 그리고 빛의 운동으로 나아간다. 물체에서는 크기와 모양과 더불어 성질(무게) 등은 경험적이며, 이를 상징화(기호화)하는 데서 관념적이다. 이보다 물체를 더 깊이(내부로) 파고들어, 질량이라는 문제에서 운동과 일(에너지)의 연관으로 진행되는데 합리적 규칙(법칙)을 찾아낸다. 그 물질의 내부 깊숙이 미세단위로 나가가게 되는 것은 빛의 특성에 대한 관심이다. 빛에서 운동과 에너지 측면 이상의 것은 무엇인가? 속도이다. 그 속도의 연관에서 시간이란 개념이 개입한다.

철학의 역사에서도 그러한가? (49NME) 그렇다고 할 수 있다. 형이상학이 실증과학의 발달에 따라, 추상하는 사유방식도 변했다고 해야 할 것이다. 상층 표면 심층으로 시대에 따라 구분하는 것은 망원경의 발달이 표면으로, 현미경의 발달이 심층으로, 그리고 물질의 문제에서 (속도를)빛의 문제로 확장되면서 - 여기서 중요한 E=mc2이 등장하는데 - 우주와 그 시초에 대한 탐구로 이어진다.

이 책에서는 지면상 등장하지 않았지만, 이 다음으로 빅뱅, 블랙홀의 문제로 넘어가게 되면, -수학이 무한에 빠져 불확실성이 증가하였듯이 - 물질과학도 불확실성과 체계 복잡성의 수렁에 빠져드는 것 같다. 그래도 이 문제거리에서 규칙과 법칙을 찾으려는 노력은 계속될 것이다. 컴퓨터가 이 일을 대행할 날도(설에 따르면 30년 후) 그리 멀지 않을 것이다. 그런데 한 가지, 나는 떠났겠지만 다음 세대(지금 20-30대)가 그 시대를 어떻게 대 할이지 궁금하다. (49NMF)

# 참조: 이 시리즈 물 속에서,

* 빅뱅은 정말로 있었을까? (Doit-on croire au big-bang? 2003), 부케(Alain Bouquet, s.d.)

* 블랙홀 이란 무엇인가(Qu'est-ce qu'un trou noir? 2005), 보르데(Pascal Bordé, s.d.)

# 󰡔E=mc2이란 무엇인가(E=mc2? 2005)󰡕, 보방(Jean-Louis Bobin s.d)

* 차례 5

* 질문 / E=mc²이란 무엇인가? 7

E=mc². ... 이 공식은 질량 m에 진공 상태에서 빛의 속도 c의 제곱을 곱한 값이 에너지 E와 같다는 말이다. (7)

아인슈타인(Albert Einstein, 1879-1955)

E=mc². .. (이름도 없는 특허국의 청년 기사였던 아인슈타인의 상대성 이론의 가치를 처음으로 인정하고 널리 알린 막스 플랑크에게 감사를!) (11)

닥터 스트레인지러브(Dr. Strangelove or: How I Learned to Stop Worrying and Love the Bomb, 보통 줄여서 Dr.Strangelove) (9)

에너지라는 개념은 모든 물리학의 기초가 되는 역학에서 나왔다. 빛은 에너지를 전달한다. 그러나 질량을 가지고 있지 않은 물체의 에너지는 뉴턴(Isaac Newton, 1643-1727)의 역학 법칙으로 설명할 수 없다. (11)

끝으로 질량에 대해 이야기해보자. 뉴턴에 따르면 질량은 그 자체로 존재한다. 절대적 시간과 공간이 존재하는 것처럼 말이다. (11) - [뉴턴의 질량 개념은 소위 말하는 물체의 개념이 아니라 질료의 개념에 가깝다. 게다가 미미하게라도 작은 물체에게도 있듯이 보편적으로 존재(또는 현존)한다. 이 질량이 시간과 공간으로 대치된다고 해도 보편적으로 존재하는 것으로 받아들이면, 그 질량은 통합 또는 절대 또는 원리로 받아들일 수 있었다. 이 질량이라는 중심의 개념에 가까운데, 자석의 힘은 그렇지 않다는 점이다. / 전자기와 (열, 빛)에너지 라는 측면에서 중심이 아니라 확장이며 전파(공명)라는 현존을 생각해야 할 것이다. (49NLE)]

제1장 E=mc²은 어떻게 성립할까? 13

1. 중력 질량과 관성 질량은 어떻게 다를까? 15

질량은 물질이 지닌 어떤 양과 비례 관계에 있는 수이다. 일반적으로 물체의 질량을 측정할 때 우리는 약간씩 오차가 있는 여러 기구를 이용해 무게를 잰다. (15)

역학 중에서 운동에 대해 다루는 분야를 동역학이라 한다. (16)

그러나 이때 질량은 앞에서 말한 중력 질량과는 다소 의미가 다르다. 물리학자들은 이것을 관성 질량이라고 한다. (16)

2. 갈릴레이의 상대성 원리란 무엇인가? 18

즉 모든 기준계들이 평등하므로, 갈릴레이 기준계에서 그 어떤 실험과 측정이 이루어져도 힘은 같은 방식으로 작용한다. 이것이 바로 갈릴레이(Galileo Galilei, 1564-1642)가 주장한 상대성 원리이다. (21)

상대성 원리는 20세기 초 푸앙까레(Jules-Henri Poincaré, 1854-1912)의 새로운 평가를 받으면서 다시 주목을 끌기 시작했다. (21)

3. 역학적 보존 법칙은 무엇인가? 23

역학은 보존 법칙들의 지배를 받는다. 관찰이나 실험 결과를 수학적인 언어로 표현해야 하는 물리학자들에게 이보다 더 당연한 사실은 없다. (23)

∙질량보존 법칙 24

라부아지에(Antoine-Laurent de Lavoisier, 1743-1794)

∙운동량 보존 법칙 24

∙에너지 보존 법칙 25

호이겐스(Christiaan Huygens, 1629-1695)

운동에너지

내부에너지

1847년에 비로소 헬름홀츠(Helmholtz, 1821-1894)가 에너지 단위를 하나로 통일했으며, 그 후 에너지 보존 법칙은 물리학의 중심에 자리잡게 되었다. (28)

제2장 전자기학은 왜 중요한가? 29

1. 전기와 자기는 서로 영향을 끼칠까? 31

이 시기[계몽주의]에 독일의 의학자이자 최면술사인 메스메르(Mesmer, 1734-1815)는 환자의 몸 위로 자석을 움직여서 병을 치료할 수 있다고 주장하기도 한다. (31)

1797년 갈바니(Galvani, 1737-1798)는 전하가 도선을 따라 흐르는 현상 즉 전류가 존재한다는 사실을 알아냈다. 1820년에는 외르스테드(Ørsted: 1777–1851)가 처음으로 자침이 전류의 영향을 받는다는 것을 관찰했다. (32)

결국 외르스테드의 실험은 전자기학 연구의 출발점이 된 셈이었다. 그리고 이때부터 40여 년에 걸쳐 계속된 전자기학 연구는 맥스웰(Maxwell, 1831-1879)의 전자기장 통합 이론으로 집대성 된다. (33)

2. 장(場)이란 무엇인가?

장은 아무런 물체도 없는 공간의 각 지점에서 힘이 발현되는 것이다. 힘이 실제적이고 측정 가능한 것인 반면, 장은 순수하게 추상적인 개념이다. 힘이 실재적이고 측정가능한 것인 반면, 장은 순수하게 추상적인 개념이다. (33) [구체적 물체가 있는 것도 아니지만 힘 또는 권능이 실재성으로 현존한다. 벩송이 이를 아페이론 처럼 보았을 것 같다. 이것으로부터 영혼도 생명체 안에 있지 않지만 힘(에너지) 또는 권능으로서 있는 것이다. 이제 이것을 추상적인 개념이라 할때, 형태의 추상과는 다른 추상인 셈이다. 벩송도 추상개념의 이중성을 말하고 있다. / 중력에서 물체 내의 등질성 같은 것을 주장하는 철학이 칸트 철학이라면, 장의 권능(puissance)에서 철학의 실재성을 본 것이 벩송인 셈이다. 벩송이 파라데이(Faraday, 1791-1867)와 멕스웰을 받아들인 이유이다. 들뢰즈는 흐름의 철학을 절단과 가로지르기를 이야기하는 것은 반도체 일 것이다. (49NLE)]

한편, 자기장의 원천은 전류이다. 전류는 전하의 이동을 뜻하며 이것 역시 보존 법칙을 따른다. (34)

3. 전자기파란 무엇인가? 35

1864년에 발표된 맥스웰의 정리는 19세기 전반 동안 외르스테트, 앙페르(Ampère 1775-1836), 가우스(Gauss 1777-1855), 페러데이(Faraday, 1791-1867) 등이 조금씩 다듬어 온 전자기학의 모든 법칙을 하나의 체계로 정리한 것이다. 이 정리에는 전하량 보존 법칙이 함축되어 있다. 그리고 전류가 흐르지 않는 공간에서 맥스웰 방정식에 나타난 전파의 속도는 빛의 속도와 일치한다는 사실도 포함되어 있다. (35)

헤르츠(Hertz, 1857-1894)가 빛이 전자기파임을 증명하는 실험에 성공한다. (36)

오늘날 물리학자들은 모든 물질이 질량을 지닌다고 생각한다. .. 맥스웰도 이런 생각에서 출발해 하나의 역학 모델을 생각해 냈다. (36)

1810년대에 들어서자 아라고(Arago, 1786-1853)는 빛이 일반적인 속도 합성 법칙을 따르지 않는다는 사실을 실험으로 증명했다. 이어서 프레넬(Fresnel, 1788-1827) 빛의 이런 특성을 설명하기 위해 우주 공간에서는 정지해 있는 에테르가 운동 중인 투명한 물체 내부에서 일부가 끌려서 움직인다는 가설을 내놓았다. 1851년 피조(Fizeau, 1819-1896)가 프레넬의 이런 주장을 뒷받침하는 실험에 성공했다. (37)

4. 전자기 에너지와 질량은 어떤 관계일까? 38

1884년 포인팅(Poynting, 1852–1914)은 맥스웰 방정식을 바탕으로 전기장과 자기장에서 에너지 흐름(단위 시간 동안 단위 표면을 통과하는 양)을 계산하는 공식을 만들었다. (38)

1896년이 되자. 톰슨(Thomson, 1856-1940)이 전자를 발견했다. 그는 전류가 진공 상태인 유리관 양 끝에 있는 두 전극 사이를 지날 때 음극선이 방출되며, 이 음극선은 음의 전하를 띠고 질량을 가진 미세한 입자들로 이루어졌다는 사실을 알아냈다. (38-39)

19세기 말에 과학자들은 전자의 전자기적인 질량에 대한 측정을 시도했디만 정확한 결과를 얻지 못했다. 그러나 한 가지 사실만큼은 명백하게 증명할 수 있었다. 질량에 빛의 속도 제곱한 값을 곱하면, 그 결과가 에너지에 비례한다는 것이다. (39-40)

전하의 운동하는 방향과 같은 방향으로 힘이 작용할때의 질량과, 수직적 방향으로 작용할 때의 질량이 다르다는 것이었다. ... 1905년 특수 상대성 이론이 등장하면서 혼란은 가라 앉기 시작했다. (40)

제3장 E=mc²은 어떻게 탄생했을까? 41

1. 상대성 이론이란 무엇인가? 43

사람들은 19세기 초부터 빛이 역학의 속도 합성 법칙을 따르지 않는다는 것을 경험적으로 알고 있었다. (43)

그러나 1887년 마이켈슨(Albert Abraham Michelson, 1852-1931)과 몰리(Edward Williams Morley, 1838–1923)가 간섭계 실험을 통해 이데 대한 반론을 제기했다. .. 결국 빛의 속도는 전파 방향이나 측정이 이루어지는 기준계의 운동(이 경우에는 태양을 중심으로 공전하는 지구의 운동)과 무관한 것으로 밝혀졌다. (44)

전자기학과 역학 사이에 일치하지 않는 부분은 또 있었다. 전자기학에서 쓰는 맥스웰 방정식은 고정된 기준계에서 움직이는 기준계로 옮겨 가기 위한 갈릴레이 변환을 거치면 형태가 바뀌었다. 이것은 역학에서는 볼 수 없는 현상이었다. (46)

역사상 최고의 수학자로 불리는 푸앙까레(Poincaré, 1854-1912)와 19세기 말의 가장 위대한 이론 물리학자로 여겨지는 로렌츠(Hendrik Antoon Lorentz, 1853-1928)는 상대성 이론의 탄생에 중대한 공헌을 한 사람들이다. (46)

푸앙까레는 1900년 로렌츠의 박사학위 25주년을 기념하는 책에 들어갈 논문을 썼다. ... 그는 질량을 장의 에너지와 연결시켰다. (46-47)

로렌츠는 1904년에 전자론에 관한 자신의 연구를 정리해서 발표했다. ... 또 오늘날 로렌트 변환으로 알려진 좌표계 변환 공식에 대해서도 언급했다. (1887년 독일의 물리학자 포크트가 그 기초를 확립했다.) (47)

로렌츠는 1892년부터 이미 자신의 이론에 불완전하게나마 국지적 시간 개념을 도입하고 있었다. (48)

2. 1905년 물리학의 혁명은 어떻게 이루어졌을까? 48

아인슈타인은 도끼를 휘둘렀다. 에테르, 싹둑! 절대적인 시간과 공간, 싹둑! 중요한 것은 일반화된 상대성 원리와 맥스웰 방정식에 함축되어 있는 광속의 불변성뿐이었다. 그리고 거기서부터 로렌츠 변환과 새로운 속도 합성 규칙을 끌어냈다. (48)

속도에 종속되는 매개 변수 γ는 로렌츠 변환의 모든 공식에 등장하는 것으로 다음과 같이 나타낸다. / 로렌츠 공식: γ(gamma) = 1/√{1 - v2/c2} est le facteur de Lorentz. (49-50)

이인슈타인이 1905년에 예감하고 1907년에 그 논거를 제시했듯이, E=mc2은 물질(질량이 있는)이 에너지(빛)로 전환되거나, 혹은 반대로 에너지가 물질로 전환될 가능성을 암시하고 있다. (50)

3. 질량은 에너지로, 에너지는 질량으로 바뀔까? 51

질량이 속도에 종속된다는 증거는 빠르고 미세한 물체를 관찰해 보면 알 수 있다. (51)

양자 세계에서는 양자의 위치를 측정하는 행위 자체가 양지의 운동량을 변화시킨다. 따라서 양자의 위치와 운동량을 동시에 측정할 수 없다. (52)

물체(전자)의 질량이 속도에 따라 달라진다는 것은 무슨 뜻일까? (53)

세른(CERN: le Conseil européen pour la recherche nucléaire, organe provisoire institué en 1952), (54) [“유럽핵 연구소”(L'Organisation européenne pour la recherche nucléaire), 현재는 유럽입자 물리 연구소로 부른다. ]

원자가 하나의 광자를 방출하면, 전자는 에너지를 잃고 하위 에너지 오비탈로 옮겨 간다. 이때 움직이는 전자는 제동 복사의 경우에서 마찬가지로, 질량을 잃게 된다. 역으로, 광자를 흡수해 질량을 얻는 전자는 상위 에너지 오비탈로 옮겨간다. (55)

제4장 E=mc²으로 우주의 비밀을 풀 수 있을까? 57

1. 핵 반응이란 무엇인가? 59

원자핵은 전자보다 약 2000배 더 무거운 핵자가 밀집되 있는 것이다. 양성자와 중성자는 모두 핵자의 한 종류이다. 전기적으로 양성자는 양의 전하를 띠고 중성자는 중성이다. 또 이들은 각각 3개의 쿼크로 이루어져 있다. (59)

핵반응은 1919년 블래킷(Stuart Blackett, 1897-1974)과 러더퍼드(Ernest Rutherford, 1871-1937)가 각각 처음으로 관찰했다. 그리고 이들의 관찰 결과는 페랭(Jean Baptiste Perrin, 1870-1942)에게 핵에너지에 대한 새로운 아이디어를 주었다. (60-61)

실제로 원자핵의 질량은 핵자들의 질량을 합한 것보다 항상 작다는 사실이 확인 되었다. 이러한 질량 결손은 중간 단계의 원자핵을 만들기 위해 가벼운 원자핵들이 결합하거나(핵융합) 중간 단계의 원자핵에서 무거운 원자핵으로 분리(핵분열)되는 과정에서 생기는 것으로 보였다. (61)

2. 핵융합과 핵분열 반응은 에너지를 만들어 낼까? 62

현재의 과학 기술은 태양에서 일어나는 것과 같은 중수소 핵융합 반응을 재현할 수 있는 단계에 이르렀다. 그러나 이런 핵반응을 전기 에너지의 원천을 만드는 일에는 아직 성공하지 못했다. (63)

핵융합의 경우와는 달리, 우라늄 핵분열 현상이 발견된 후 이를 응용한 원자력 발전소가 설치되기까지 걸린 시간은 상당히 짧았다. (63-64) - 주: 우라늄 핵분열 발견: 1938년 말에 독일의 두 화학자 한(Otto Hahn, 1879-1968)과 스트라스만(Friedrich Strassmann, 1902-1980)이 우라늄에 중성자를 쏘면 바륨이 생성되고, 여기서 두 세 개의 중성자가 나와 연쇄반응을 일으키는 현상을 발견했으며, 후에 이것을 “핵분열”(la fission nucléaire de l'uranium)로 해석되면서 원자핵 시대의 막을 열게 되었다. (63)

한 예로, 1972년에 가봉의 한 우라늄 광산에서 20억년 전에 약하게 작동되었던 천연 원자로의 흔적이 발견되었다. 자연에 존재하는 핵반응 과정은 이외에도 더 있다. 자연 방사성원소에서 볼 수 있는 현상이 바로 그것이다. (65)

이상 핵반응에 관한 내용을 마치기 앞서, 두 가지 사항을 다시 짚어보도록 하자. 첫째, 핵융합이나 핵분열에서는 아주 작은 질량도 엄청난 에너지로 변할 수 있다. 이것은 동일한 질량의 화학연료(석탄, 석유, 가스 등)가 만드는 에너지의 잠재력보다 수백만 배나 더 크다. 둘째, 핵반응 후 모자라는 질량이 핵자들 사이의 재배열 때문인지, 아니면 물질이 정말로 사라졌기 때문인지 정확히 말하기 어렵다는 것이다.

3. 물질과 반물질이 만나면 새로운 물질이 생길까? 66

E=mc²에 따르면 물질은 질량이 에너지로 바뀌면서 사라질 수도 있고, 에너지가 질량으로 바뀌면서 생성될 수도 있다. 그런데 여기에는 “반물질”이 개입하는 과정이 존재한다. (66)

1920년대 말에 영국의 물리학자 디랙(Paul Adrian Maurice Dirac, 1902-1984)은 상대성을 최소한으로 포함한 양자이론의 연장선상에서 전자를 하나의 반입자와 관련시켜 생각했다. 그리고 1932년에는 앤더슨(Carl David Anderson, 1905-1991)이 우주선을 연구하던 중에 반물질의 하나인 반전자(혹은 양전자)를 발견했다. (66-67)

[광자(光子, photon)[광양자]는 기본입자의 일종으로, 빛과 그 외의 다른 모든 전자기파를 구성하는 양자이자 전자기력의 매개입자이다. 기호는 그리스 문자 γ(gamma) 이다.]

전자와 양전자가 만나 소멸되면서 광자를 내놓는 이런 현상은 의학에 응용되기도 한다. .. 이런 기술을 PET(양전자 방출 단층 촬영)라고 부른다. (69)

아서 콤프턴(Arthur Holly Compton, 1892-1962) 콤프턴 효과 (70)

4. E=mc²으로 우주의 기원을 알 수 있을까 71

20세기 말까지만 해도 질량은 손으로 만질 수 있는 현실적인 실체로 이해되었다. 그리고 에너지는 보존 법칙과 관련된 추상적인 개념에 지나지 않았다. 그러나 상대성 이론의 E=mc²이라는 공식등장함녀서 에너지와 질량 사이의 등가성이 성립되고, 추상적인 것과 현실적인 것은 뒤섞여 버렸다. (71)

역학의 보존 법칙들도 자연의 네 가지 기본적인 힘인 중력 상호작용, 전자기적 상호작용, 강한 상호작용, 약한 상호작용을 통일하려는 일반적인 움직임 속에서 보완되고 있다. (71)

그러나 이런 상황에서도 질량의 기원만은 여전히 풀리지 않은 문제로 남아있다. 그리고 이 문제는 다음과 같은 부차적인 질문을 던지게 한다. 왜 우리가 살고 있는 세계는 반물질이 아닌 물질로만 이루어져 있을까? (72)

물리학자들이 현재 만들고 있는 이론은 소립자 물리학과 우주론을 하나로 통합하는 것이다. 또 우주가 거대한 에너지 폭발[빅뱅]에서부터 출발해 어떻게 진화할 수 있었는지 설명하기 위한 것이기도 하다. 결국 우리는 E=mc²의 역할 덕분에 새로운 이론을 만들어 내고, 무언가를 얻게 되리라 기대해 본다. (72)

* 더 읽어 볼 책들 73 .

- 고종숙, 󰡔내 머리로 이해하는 E=mc²󰡕, 푸른나무, 2001

- 데이비드 보더니스, 김민희, 󰡔E=mc²󰡕, 생각의 나무, 2001 [보더니스(David Bodanis, s.d.), 󰡔에너지는 엠씨 자승(E=mc2: A Biography of the World's Most Famous Equation. 2001)󰡕]

- 베리 파커, 이충환, 󰡔상대적으로 쉬운 상대성 이론󰡕, 양문, 2002. [배리 파커(Barry Parker, s.d.), 󰡔Einstein's brainchild: relativity made relatively easy, 2000)󰡕(공동, Lori Scoffield-Beer) ]

- 제레미 번스타인, 이상헌, 󰡔E=mc²과 아인슈타인󰡕, 바다 출판사, 2002. [번스타인(Jerrmy Bernstein, 1929-), 󰡔Albert Einstein and the Frontiers of Physics, 1996󰡕 ]

- 프랑수아 바누치, 김성희, 󰡔상대성이론이란 무엇인가󰡕, 민음in 09, 2006. [프랑수아 바누치(François Vannucci, s.d.), 󰡔Qu'est-ce que la relativité? 2005(?)󰡕]

# 인명

앙페르(André Marie Ampère 1775-1836)는 아보가드로(Avogadro)의 작업을 알지 못한 체, 아보가드로와 동일한 법칙을 발표하였다.

칼 데이비드 앤더슨(Carl David Anderson, 1905-1991) 미국의 물리학자. 그는 1932년 양전자를 발견한 공로로 1936년 노벨 물리학상을 수상하였으며, 1936년 뮤온(the muon or 'mu-meson)을 발견하였다.

아라고(François Arago, 1786-1853) 프랑스 천문학자, 물리학자, 정치가.

번스타인(Jerrmy Bernstein, 1929-), 이론 물리학자, 과학 수필가. 󰡔Hans Bethe: Prophet of Energy, 1980󰡕, 󰡔Kinetic Theory in the Expanding Universe, 1988󰡕, 󰡔Albert Einstein and the Frontiers of Physics, 1996󰡕, 󰡔A Physicist on Wall Street and Other Essays on Science and Society, 2008󰡕

스튜어트 블래킷(Patrick Maynard Stuart Blackett, Baron Blackett, 1897-1974) 영국 물리학자. 우주선과 핵물리학연구의 공헌으로 1948년 노벨 물리학상

보방(Jean-Louis Bobin, s.d.) 프랑스 물리학자, 피에르-마리퀴리대에 교수. 󰡔상대성 입문(Introduction à la relativité, 1997)󰡕, 󰡔빛의 진실한 속도란?(Quelle est la vraie vitesse de la lumière? 2004)󰡕, 󰡔에너지는 엠 씨 자승(E=mc2? 2005)󰡕, 󰡔핵융합 입문(Introduction à la fusion thermonucléaire contrôlée, 2011󰡕

데이비드 보더니스(David Bodanis, s.d.)[1953?] 과학저널리스트, 역사학자, 미래학자. “지식의 르네상스맨”,

아서 콤프턴(Arthur Holly Compton, 1892-1962) 미국의 물리학자. 콤프턴 효과를 발견한 공로로 1927년 노벨 물리학상을 수상하였다.

디락(디랙)(Paul Adrian Maurice Dirac, 1902-1984) 영국의 이론 물리학자이다. 양자 역학을 탄생시킨 사람 중의 하나이다.

알베르트 아인슈타인(Albert Einstein, 1879-1955) 독일 태생 미국 이론물리학자. 그의 일반 상대성이론은 현대 물리학에 혁명적인 지대한 영향을 끼쳤다. 또한 1921년 광전효과에 관한 기여로 노벨 물리학상을 수상하였다. 1921 노벨 물리학상.

피조(Armand Hippolyte Louis Fizeau, 1819-1896) 프랑스 물리학자 천문학자. 전자기파에서 도풀러 효과를 제시했다.

프레스넬(Augustin Jean Fresnel, 1788-1827), 프랑스 물리학자. 빛의 회절현상(전기줄 밑에 그림자 없는 현상)

갈바니(Luigi Aloisio Galvani, 1737-1798) 이탈리아 해부학자, 생리학자. 볼로냐 대학에서 신학과 의학을 공부하고, 후에 모교의 해부학 교수가 되었다. 1780년 해부한 개구리의 다리가 해부도에 닿자 경련이 일어남을 보았다.

갈릴레오 갈릴레이(Galileo Galilei, 1564-1642) 이탈리아 철학자, 과학자, 물리학자, 천문학자, 과학 혁명의 주도자. 갈릴레오는 요하네스 케플러와 동시대 인물. 󰡔두 가지 주요 세계관에 관한 대화(Dialogue Concerning the Two Chief World Systems)󰡕, 󰡔새로운 두 과학에 관한 수학적 증명(Discourses and Methmetical Demonstrations Relating to Two New Science)󰡕, 󰡔운동에 관하여(On Motion, Pisan De Motu)󰡕

가우스(Johann Carl Friedrich Gauß, 라틴어: Carolus Fridericus Gauss 1777-1855) 독일 수학자, 과학자. 정수론•통계학•해석학•미분기하학•측지학•전자기학•천문학•광학 등 기여.

오토 한(Otto Hahn, 1879-1968), 독일 화학자. 1944년 노벨 화학상 수상자

헬름홀츠(Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz, 1821-1894) 독일 생리학자, 철학자, 물리학자. 생리학과 생리심리학 분야에서 헬름홀츠는 공간의 인지, 시각이론, 음향의 인지 등 생리광학 및 생리음향학에 기여하였다. 물리학 분야에서는 열역학 이론 정립에 기여하였으며 전기역학 및 열화학, 유체역학 등에 업적을 남겼다.

헤르쯔(Heinrich Rudolf Hertz, 1857-1894) 독일 물리학자 기술자.

크리스티안 하위헌스(Christiaan Huygens, 1629-1695), 네덜란드의 수학자, 물리학자이자 천문학자이다

라부아지에(Antoine-Laurent de Lavoisier, 1743-1794) 프랑스의 화학자. 󰡔De l'action du feu animé par l'air vital, sur les substances minérales les plus réfractaires, 1785󰡕

로렌츠(Hendrik Antoon Lorentz, 1853-1928) 네델란드 물리학자. 전자기학의 이론 정립, 1902노벨 물리학상.

맥스웰(James Clerk Maxwell, 1831-1879) 스코틀랜드 물리학자 수학자. 파동설을 이용.

프란츠 안톤 메스머(Franz Anton Mesmer, 1734-1815) 독일 의사. 최면술을 뜻하는 용어 중 하나인 mesmerism은 메스머의 이름에서 유래한 것이다.

마이켈슨(Albert Abraham Michelson, 1852-1931) 독일(프러시아) 출신 미국 물리학자. 1907년 노벨 물리학상 수상, 1887년 빛의 속도를 재는 실험을 했다. / 간섭계(L'interféromètre de Michelson)

몰리(Edward Williams Morley, 1838–1923) 미국과학자. 1887년 마이컬슨과 몰리 실험

뉴턴(Isaac Newton, 1643-1727) 잉글랜드의 물리학자, 수학자. 학계와 대중 양측에서 인류 역사상 가장 영향력 있는 사람들 가운데 1명으로 꼽힌다. 󰡔자연철학의 수학적 원리(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 1687)󰡕

외르스테드(Hans Christian Ørsted: 1777–1851) 덴마크의 물리학자, 화학자. 그는 19세기 후반에 후기 칸트 철학을 완성하였고 과학에 있어서도 큰 발전을 이루었다.

배리 파커(Barry Parker, s.d.), 1967년부터 1997년까지 아이다호주립대학 물리학 교수, 과학저술, 󰡔(Search for a Supertheory: From Atoms to Superstrings, 1987)󰡕, 󰡔(Alien Life: The Search for Extraterrestrials and Beyond, 1998)󰡕, 󰡔Einstein's brainchild: relativity made relatively easy, 2000󰡕(공동, Lori Scoffield-Beer)

장 바티스트 페랭(Jean Baptiste Perrin, 1870-1942) 프랑스의 물리학자, 화학자. 고등 사범학교 졸업. 파리대학 교수, 생물이학연구소장. 1926년 노벨 물리학상.

막스 플랑크(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858-1947) 양자역학의 성립에 핵심적 기여를 한 독일의 물리학자이다. 1918년 노벨 물리학상

쥘 앙리 푸앵카레(Jules-Henri Poincaré, 1854-1912) 프랑스의 수학자, 물리학자, 천문학자. 󰡔과학과 가설(La Science et l'Hypothèse 1902)󰡕, 󰡔과학의 가치(La Valeur de la Science 1905󰡕, 󰡔과학과 방법(Science et Méthode 1908)󰡕 󰡔과학자들와 작가들(Savants et écrivains 1910)󰡕 󰡔만년의 사상들(Dernières Pensées 1913)󰡕

포인팅(John Henry Poynting, 1852–1914) 영국 물리학자. 전자기장의 에너지에 관한 이론을 폈다.

러더퍼드(Ernest Rutherford, 1871-1937) 뉴질랜드 물리학자. 핵물리학자.

닥터 스트레인지러브(Dr. Strangelove or: How I Learned to Stop Worrying and Love the Bomb, 보통 줄여서 Dr.Strangelove)는 스탠리 큐브릭이 1964년에 찍은 미래 3부작 (닥터 스트레인지러브, 2001 스페이스 오딧세이, 시계태엽 오렌지)중 한편이다. 이 영화는 닥터 스트레인지러브는 냉전의 허약한 본질과, 상호 확증 파괴(Mutual Assured Destruction, MAD)를 비꼬고 있다. / 스탠리 큐브릭(Stanley Kubrick, 1928–1999) 미국의 영화감독. 󰡔닥터 스트레인지러브(Dr. Strangelove or: How I Learned to Stop Worrying and Love the Bomb, 1964)󰡕 주연 피터 셀러스 (Peter Sellers) - 닥터 스트레인지러브, 조지 C. 스콧 (George C. Scott) - 벅 장군

스트라스만(Friedrich Wilhelm Strassmann, dit "Fritz", 1902-1980) 독일 화학자. 오토 한(Otto Hahn)과 더불어 스트라스만은 1938년에 “핵분열”(la fission nucléaire de l'uranium)을 발견했다.

톰슨(Joseph John Thomson, 1856-1940) 영국 실험 물리학자. 기체방전의 연구를 하여 전자의 존재를 증명하였으며, 양극선에 관한 연구로 입자를 질량에 의해 분리시키는 방법을 창안하고 분석기를 제작하여 네온의 동위원소 분리에 성공하였다. 노벨물리학상(1906),

프랑수아 바누치(François Vannucci, s.d.) [파리7대학 물리학교수] 󰡔Qu'est-ce que la relativité? 2005(?)󰡕, 󰡔아틀라스: 기본입자들의 새로운 도전(ATLAS: Le nouveau défi des particules élémentaires, 2007)󰡕, 󰡔중성미립자들은 천국으로 가는가?(Les neutrinos vont-ils au paradis ?, 2002)󰡕, 󰡔Le vrai roman des particules élémentaires, 2011󰡕 - 공저: François Vannucci, Michel Crozon, 󰡔기본입자들(Les particules élémentaires, 1993)󰡕 [크로종(Michel Crozon, 1932-2008) 프랑스 물리학자.]

포이크트(Woldemar Voigt, 1850-1919), 독일의 물리학자. 로렌츠 변환의 기초를 확립했다.

# 이 책의 이해를 위한 년표****

전300? 에테르 (플라톤에서 또는 아리스토텔레스에서)

1632 갈릴레이의 종교재판

1887 마이컬슨(Albert Abraham Michelson, 1852-1931)[과 몰리]의 실험, 빛의 속도를 재는 실험을 했다. 이것은, 나중에 아인슈타인 등에 의해 빛은 상대속도가 없다는 것을 증명하는 첫째 시도가 되었다. 그는 독일(프러시아) 출신 미국 물리학자. 1907년 노벨 물리학상 수상.

1904 로렌츠는 기준계 R1(x1, t1)과 기준계 R2(x2, t2) 사이 이동은 로렌츠 변환이라고 불리는 공식[방정식]으로 표현하였다. 다음해 아인슈타인은 자기 이론의 틀에서 이 방정식을 독립적으로 만들게 될 것이다.

1905 아인슈타인(Einstein, 1879-1955)의 특수상대성이론(La relativité restreinte)이 발표되었다.

1916 아인슈타인의 일반상대성이론(la relativité générale) 발표.

1919년 5월. 어떤 별에서 나온 빛이 태양 근처를 지나갈 때, 그 빛은 인력 때문에 태양쪽으로 끌려 들어갈 거라는 예측이었다. 이러한 주장은 개기일식이 일어났던 1919년 5월 영국의 천문학자 에딩턴(Arthur Eddington)에 의해 확인 되었다.

1922 베르그송의 󰡔지속과 동시성: 아인슈타인 이론에 대하여(Durée et simulatéité: A propos de la théorie d'Einstein, 1922)󰡕(1923년 판에는 본문의 수정 없이, 새로운 ｢서문(Aant-Propos)｣와 세 편의 ｢부록(Appendices)｣을 첨가하였다.) 여기에 마이컬슨과 몰리의 실험, 로렌츠 변환, 아이슈타인의 일반 및 특수 상대성원리 그리고 우주 여행의 ‘뽈과 삐에르’의 예들에 대한 수학적 논의를 하고, 시간지속은 시간을 공간화하는 4차원과 다르다고 한다.

1927 르메트르(Georges Lemaître, 1894–1966)가 우주 진화의 기원을 서술하기 위하여 빅뱅(Le Big Bang) 모델을 제시했다.

# 우선 참고자료*****

󰡔빛의 속도는 어떻게 잴까?(Quelle est la vraie vitesse de la lumiere? 2004)󰡕(장루이 보뱅, 김희경, 민음IN: 029, 2006. P.72)

󰡔E=mc² 이란 무엇인가: 물리학의 혁명을 이룬 위대한 공식󰡕(장-루이 보뱅, 김성희, 민음IN: 055, 2008, P.73)

󰡔상대성 이론이란 무엇인가(Qu'est-ce que la relativité?, 2005)󰡕(프랑수아 바누치, 김성희, 민음IN: 009, 2006, P.71)

(10:8, 49NMF)

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