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과학/코스모스

빛과 전기

by senamu 2024. 5. 19.
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1791년 9월 22일 출생 마이클 패러데이가 태어난다.빈곤한 농부의 셋째로 태어났고.학교를 다니다가 수업을 잘 따라가지 못해 자퇴한다.13살때 제본일을 하기 시작한다. 힘든 일 와중에도 낮에는 일하고 밤에는 책을 읽으면서 과학적 호기심을 키워간다.그러던 중 우연히 왕립연구소의 인기강사 험프리 데이비 화학 강연 티겟을 구하게 되고 그 강연내용을 기록한다.
기록한 책을 데이비에 보내고 데이비는 흥미를 가진다.패러데이에게 기회가 온다.데이비가 갑자기 실험도중 사고로 눈을 다치자 조수로 패러데이를 고용한 것이다.당시에도 전기는 있었으나 섬광을 내는 등 흥미 위주가 대부분이였다. 패러데이는 자석과 전류를 이용해 막대를 회전시키는데 성공한다. 이것이 오늘날의 모터다. 움직이는 기계 모든 것에 쓰이는 위대한 발견이였다.자석을 감겨있는 코일 안으로 왕복운동을 시키면 전류가 발생한다는 사실도 알아낸다. 자석의 움직임을 전류로 바꾸는 기술 즉 발전기의 원리를 발견한다.패러데이는 전기와 자기가 보이지않는 장이라는 것을 발견하고 빛과도 관계있는지 실험한다. 결국 그는 편광 현상을 이용해 자력으로 빛의 파장을 회전시킨다. 빛과 자기력과 전류가 파동이라는 보이지 않는 힘이 존재한다는 것을 밝혀낸다.거의 전기의 선구자격이다.하지만 패러데이에게 시련이 다가온다. 49살쯤 글을 쓰는데 어려움을 겪고 생각이 정상적이지 않은 자신을 발견한다. 그럼에도 불구하고 그는 죽을 때까지 연구를 계속한다.패러데이는 1825년 영국 왕립 학회 크리스마스 강연을 시작했으며 그 전통은 오늘날까지 이어지고 있다.패러데이는 모터나 발전기 같은 것으로 돈을 벌 수도 있었지만 순수하게 연구에만 매진한다.패러데이는 실험 물리학은 잘했지만 뭔가 부족했다.자신이 발견한 것을 수학적으로 표현해야 했지만 교육을 제대로 받지 못해 이를 하지 못한다.이 때 한 명의 천재가 이를 해결해 준다. 제임스 클라크 맥스웰이라는 수학 천재가 나타난다. 맥스웰은 패러데이 논문을 보고 수식을 만들어 패러데이에게 선물한다.

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1831년 6월 13일 출생한 맥스웰은 패러데이와 달리 유복했고 머리가 굉장히 좋았다고 한다.맥스웰은 패러데이 실험 결과와 그 간 실험과학자들이 이루어 놓은 업적을 종합하여 4개의 방정식을 만들어 낸다.이 방정식에 따르면 전기와 자기는 따로 움직이는 것이 아니다.자기장의 시간의 변화가 전기장을 만들고 전기장의 시간의 변화가 자기장을 만든다.따로 놀 줄 알았던 전기와 자기가 서로 관계가 있는 것이다. 이 원리로 발전기도 만들고 모터도 만든다. 또한 맥스웰의 위대함은 더 있다.위의 4개 방정식을 풀어 전기장이 파동 방정식임을 밝혀내고 또한 그 속도가 빛의 속도 인 것을 알아낸다. 우리가 실시간으로 tv를 보고 서로 빛의 속도로 통신할 수 있는 이유는 바로 패러데이의 실험과 그 실험을 수학적으로 완성한 맥스웰이 있어 가능하다. 지금 쓰는 전기로 돌아가는 모든 것의 시작점이였다. 맥스웰이 이 원리를 발견하자 공학자들이 달라붙어 오늘날 전기 제품을 만들기 시작한 것이다.주위를 둘러봐라 전기가 안들어가면 되는 일이 없다. 오늘날 전기문명의 시조라 볼 수 있다.이 업적은 아인슈타인과 뉴턴에 버금가는 것이다.맥스웰은 또 기체분자운동도 연구해 속도분포법칙을 만들고 확률개념을 도입 통계역학의 기반을 만든다. 그리고 컬러사진을 최초로 만든 사람이기도하다.하지만 가장 큰 업적은 맥스웰 방정식을 만든 것이다.

우리 몸은 세포로 되어있고 세포는 원자들로 구성되어 있다. 이 원자는 양성자와 중성자 그리고 전자로 되어 있다. 물질 구성 요소가 전기 그 자체이다.우리가 사는 지구는 어떠한가?.지구는 자전하면서 고체로 내핵 주위를 도는 액상의 철이 전선역할을 한다. 이것이 전류가 흐르는 것과 같은 효과를 내고 전류 주위에 자기장이 형성되는 것이다.이 자기장 방패 덕분에 우리는 유해한 우주 방사선으로부터 피폭되지 않고 보호를 받는다.극지방의 오로라는 이런 자기장과 빛의 콜라보로 나타난다.물질의 구성 요소부터 우리가 살 수 있는 기반인 지구 이 자연의 신비를 푼 패러데이와 맥스웰이 있어서 인류는 찬란한 전기문명을 만들어 내게 된다.

 

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