July 19,2018

2018년, 기념해야 할 과학적 사건들은?

파인만 탄생 100주년 등 10대 사건 선정

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과학과 관련, 2018년은 유독 기념해야 할 일들이 많은 해다. 7일 ‘사이언스 뉴스’는 올해 꼭 기념해야 할 10대 사건을 선정했다. 100~350주년을 맞은 과학적 성취, 천재 과학자의 탄생과 죽음 등 과학사에 한 페이지를 장식하는 사건들이다.

100주년을 맞은 ‘운동량과 에너지 보존의 법칙’, 천재 물리학자 리처드 파인만의 탄생 100주년, 200주년을 맞은 헝거리 의사 젬멜바이스의 ‘손 씻기 위생법’, 150주년을 맞은 헬륨 발견, 350주년을 맞은 ‘자연발생설’ 부정실험 등 우리에게도 익숙한 과학적 사건들이 선정됐다.

올해는 괴짜 이론물리학자인 리처드 파인만 탄생 100주년 등 과학사에 기록될 역사적인 사건들이 울을 잇는 한해가 되고 있다. 사진은 생전의 리처드 파인만.  ⓒWikipedia

올해는 괴짜 이론물리학자인 리처드 파인만 탄생 100주년 등 과학사에 기록될 역사적인 사건들이 울을 잇는 한해가 되고 있다. 사진은 생전의 리처드 파인만. ⓒWikipedia

100주년 맞은 여성수학자의 ‘뇌터의 정리’

세계적으로 뛰어난 능력을 지니고 있었음에도 여성이라는 이유로 저평가된 수학자들을 많이 발견할 수 있다. 그 중에서도 빼놓을 수 없는 인물이 유태계 독일 수학자 에미 뇌터(Amalie Emmy Noether, 1882~1935년)다.

그녀는 당시 여성을 비하하는 풍토 속에서 다른 수학자들로부터 뛰어난 능력을 인정받는다. 1918년에는 아인슈타인이 직접 나서 교육부와 대학에서 뇌터에게 공식적인 강의를 허락해줄 것을 요청하기 이른다.

1919년 그녀가 괴팅겐 대학에서 강의를 시작하기 직전인 1918년 그녀는 ‘불변량의 문제’라는 기념비적인 논문을 썼다. 이 논문에서 에미는 대칭함수와 보존법칙의 관계를 설명했는데, 이것은 오늘날 ‘뇌터 정리(Noether’s theorem)’로 불린다.

에너지가 보존되는 이유는 물리계가 시간에 대한 대칭성을 가지고 있기 때문이다. 일반적으로 물리계와 관련된 대칭성이 있으면 반드시 그에 상응하는 보존량이 존재한다는 내용이다. 올해는 뇌터가 이 법칙을 정리한지 100년째 되는 해다.

괴짜 물리학자 리처드 파인만 탄생 100주년

미국의 괴짜 이론물리학자 리처드 파인만(Richard Feynman, 1918~1988)은 아인슈타인 다음으로 잘 알려져 있는 인기 있는 과학자다. 봉고 연주자로 잘 알려져 있으며, 주변 시선을 아랑곳하지 않는 기행으로 특히 유명하다.

그러나 그는 전자기장과 전자의 상호작용을 양자역학적으로 설명할 수 있는 양자전기역학( QED), 아원자 입자(subatomic particle)의 행동을 기술하는 시공간 다이어그램(파인만 다이어그램)을 창안한 뛰어난 물리학자다.

이 업적을 통해 그는 줄리안 슈윙거(Julian Seymour Schwinger), 도모나가 신이치로(朝永振一郎)와 함께 1965년에 노벨 물리학상을 받았다. 저술가로 ‘파인만 강의’라는 물리학 교과서를 저술해 대중으로부터 호응을 얻었다. 이런 그가 탄생 100주년을 맞았다.

멸균법 창안한 젬멜바이스 탄생 200주년

젬멜바이스(Ignaz Semmelweis, 1818~1865)는 19세기 중엽 오스트리아와 헝가리에서 의사로 활약한 인물이다. 과학사에서 그가 중요한 위치를 차지하고 있는 것은 손을 씻는 간단한 작업으로 수많은 사람들의 질병을 예방했기 때문.

헝가리의 산부인과 의사였던 그는 빈대학병원에 근무하면서 조산자들의 사망률이 매우 높다는 것에 주목했다. 그 원인을 찾던 중 조산자의 손을 소독함으로써 출산후 감염으로 발생하는 산욕열을 예방할 수 있다는 사실을 발견했다.

그러나 그의 이런 주장은 인정을 받지 못했고, 귀국해 부다페스트 대학 교수로 근무하면서 같은 논문을 발표했으나 같은 반응을 얻었다. 결국 업적을 인정받지 못하고 사망했으나 후에 파스퇴르 등에 의해 ‘젬멜바이스 멸균법’이 완성된다.

그의 멸균법을 지금까지 많은 사람들이 실행하고 있다. 손을 씻는 간단한 일이지만 이를 습관화함으로써 많은 사람들이 질병과 죽음으로부터 벗어나고 있다. 올해는 이 멸균법을 창안한 젬멜바이스가 탄생한지 200주년이 되는 해다.

150년 전, 태양 스펙트럼에서 헬륨 발견해

헬륨(helium)은 원소주기율표 상에서 1주기 18족에 속하는 비활성 기체로 우주에서 수소 다음으로 많은 원소다. 반응성이 거의 없어 비활성 기체라고 하는데 색깔과 냄새가 없고 공기 중에 매우 적은 양이 존재한다.

1868년에 프랑스 물리학자 피에르 쥘 장센(Pierre Jules Janssen)은 태양 스펙트럼에서 그 당시 알려졌던 어떤 원소의 스펙트럼과도 일치하지 않는 밝은 선을 발견했다. 그는  이 선이 알려지지 않은 원소로부터 발생하는 것이라고 생각했다.

후에 이 사실을 프랑스 과학아카데미에 보고했고, 이를 본 영국 물리학자 조지프 노먼 로키어(Joseph Norman Lockyer)이 논문을 작성해 장센의 주장을 재확인했다. 올해는 장센에 의해 헬륨이 발견된지 150년째가 되는 해다.

25년 전 ‘양자 전송’으로 양자계 비밀 밝혀

양자상태의 공간이동으로 한 입자의 상태가 공간상 떨어져 있는 다른 입자로 전이되는 현상을 ‘양자 전송(Quantum teleportation)’이라고 한다. 양자계의 정보단위인 큐비트(qubit) 정보를 전송하는 것을 말한다.

양자 얽힘 상태에 있는 두 입자(보통 광자)를 두 지점인 A와 B로 보낸 후 A로 간 입자와 보내려 하는 제 3의 입자 C를 상호 작용시키면 B지점에 얽혀 있던 다른 광자에 C광자의 양자 역학적 성질을 재현하는 기술이다.

‘양자 전송’에 대한 논문이 발표된 것은 1993년 3월 미국 시애틀에서 열린 물리학계 모임에서다. 당시 IBM의 물리학자 찰스 베넷(Charles Bennett)은 이 이론을 통해 세계에서 모인 물리학자는 물론 SF 팬들을 열광시켰다.

‘사이언스 뉴스’는 2018년이 생물이 저절로 생겨난다는 ‘자연발생설’을 부정하는 실험을 진행한지 350주년이 되는 해이며, 여성 천재 천문학자 헬리에터 레빗(Henrietta Swan Leavitt, 1868~1921) 탄생 150주년이 되는 해라고 밝혔다.

또 ‘줄의 법칙’을 발견한 제임스 줄(James Joule, 1818~1889)의 탄생 200주년, 열역학 법칙을 창안한 장 푸리에(Jean Fourier, 1768~1830) 탄생 250주년, 그리고 근대물리학에 크게 공헌한 아르놀트 조머펠트(Arnold Sommerfeld, 1868~1951)의 탄생 150주년의 해라고 밝혔다.

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