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이 책은 전자기학의 선구적인 두 과학자 패러데이와 맥스웰에 대한 전기이다. 패러데이의 철두철미한 실험정신과 기록,정리, 맥스웰의 천재성과 겸손함(나는 나 안의 위대한 존재가 이 모든 일을 했다고 생각하며, 사회와 민족에게 도움이 되는 삶을 살았으면 좋겠다)은 나를 숙연하게 만든다. 전자기학은 지금 현재 인간의 삶을 만들었다. 그분들은 천재성을 넘어 인간 삶의 도구를 창조했다라고 할 수도 있다. 그분들의 삶에 한번 빠져보시길 바랍니다. |
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마이클 페러데이와 제임스 클러크 맥스웰은 전자기학의 발전에 큰 기여를 한 과학자들이다 특히 페러데이는 정규 교육을 받지 못했지만, 실험에 대한 열정과 꾸준한 탐구로 전자기 유도 현상을 발견했다. 그는 과학을 통해 자연의 언어를 이해하려 했던 순수한 자세가 인상 깊었다. |
| 고등학교 1학년 때 기계공학과를 희망하다가 2학년 마지막에 물리 교과 수업을 들으면서 전자공학과에 대해 호기심이 생겨 진로를 변경하게 되었습니다. 전자에 대해 아무것도 모르는 상태여서 어떤 책을 읽고 전자에 접할까 고민하며 인터넷 검색을 통해 책을 찾아보던 중 우연히 이 책을 발견하게되었고 이 책은 정말 전자를 처음 시작하는데에 있어서 이해하는 것이 정말 잘되고 좋은 책입니다. |
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패러데이와 맥스웰/ 낸시포브스, 배질 마혼/ 박찬, 박술/반니/2015 전기와 자기. 초등학교때 제가 아주 잼병으로 이해하지 못했던 부분입니다. 중학교때 와서도 여전해서 제일 싫어하는 사람이 바로 그 유명한 존 앰브로즈 플레밍 경 되시겠습니다. 플레밍 경은 아무런 죄가 없어요. ㅜㅜ 고등학교 와서는 주로 화학 공부를 해서 이 부분은 더욱 멀어졌죠. 나이가 들어서 그것도 30대에 와서 우연하게 다시 플레밍 경의 법칙에 대해서 읽을 기회가 생겼습니다. 그 사이에 에디슨과 아인슈타인과 테슬라의 이야기를 읽어서 그런지 아니면 어쩌다가 순간적으로 머리가 틔였는지 갑자기 이해가 되는 겁니다. 물론, 제가 이해했다고 하는 것도 요즘 통용되는 말로 뇌내망상인지도 모르겠습니다만^^;;
패러데이와 맥스웰은 아주 공통점이 많은 사람들입니다. 물론 패러데이가 실험학자 로서 알려져 있고 맥스웰은 그의 실험 결과들을 수학적 법칙으로 완성한 사람이자 더욱 발전 시킨 사람으로 알려져있지만요. 둘다 연구에 깊이 천착했고, 과학기술과 관련된 다른 일에도 열심이었으며 자신을 이끌어준 스승이라 할 만한 사람이 있었고 평생 한 아내를 두고 성실하게 생활했고 불행히도? 자식이 없었다는 점입니다.
이 책의 좋은 점은 두 사람의 전기적 요소도 물론 상당 부분 있지만, 전기와 자기라는 것이 어떻게 학문적으고 실험적으로 연구되어가는지 패러데이 이전부터 패러데이와 윌리엄 톰슨 그리고 맥스웰 그리고 이후 맥스웰주의자들로 이어지며 또한 차후 에디슨과 아이슈타인과 막스 플랑크로까지 연결되는지 그 과정도 비교적 상세하게 그려냈다는 점입니다. 패러데이가 태어나고 맥스웰이 사망하기 까지는 18세기 말에서 19세기 말까지 100년 정도입니다만 어찌나 대단한 연구과 실헙과 발견과 발명이 많았는지! 물론 물리학이나 화학에 질색하시는 분들이라면 이 책을 읽기 힘드실 수도 있을 것 같습니다. 그러나 자석 주변에 철가루를 뿌리면 생기는 타원형 곡선에 대해 기억하고 있는 정도라면 찬찬히 읽어보면서 새롭게 공부를 해 보는 것도 좋을 것 같고 그 옛날 일찍부터 과학자들이 얼마나 눈물겨운 삽질정신으로 현재에 이르는 전자기의 발전에 본의아니게? 헌신했는지 따라가 보는 것도 흥미로운 일이 될 것 같습니다. 총 17장으로 1-7장까지는 패러데이 8-15장 까지는 맥스웰을 다루고 있으며 16장은 맥스웰의 연구를 이어간 맥스웰주의자들 그리고 17장은 패러데이와 맥스웰이 20세기 아인슈타인의 등장에까지 미친 영향을 언급하고 있습니다. 1장 제본소 견습생이었던 패러데이가 험프리 데이비와 만나면서 왕립 과학 연구소에 발을 들이게 된 사연 2장 페러데이가 데이비와 함께 유럽의 여러 곳을 여행하면서 당대 최고의 과학자들을 만나고 그들의 연구 결과에 고무된 이야기. 새로운 원소들을 7가지나 발견해낸 데이비와 화학자로서 각종 국책 연구에 시달리는? 페러데이. 3장 패러데이 이전의 전기와 자기 이야기. 16세기 전자기 실험을 최초로 한 윌리엄 길버트와 최초의 축전진 라이덴 병, 전자기에도 통용되는 역제곱 법칙을 밝혀낸 존 미첼과 조지프 프리스틀리 그리고 오귀스트 쿨롱의 쿨롱의 법칙으로. 루이자 갈바니의 개구리 다리 실험과 아연과 구리를 이용한 볼타전지. 외르스테르가 전기와 자기의 연관성을 밝히다. 4장 외르스테르의 연구에 자극 받은 패러데이가 전자기를 이용해 만든 전기 모터 장치. 자기적 힘이 실제 공속에 현존한다는 실험 결과를 도출하다. 비록 먼거리이지만 앙페르와 나누는 최신 과학지견과 우정. 5장 패러데이의 자기 유도 실험. 전기로 부터 자기를 만들어내는 것은 이제 많이 알려진 시대. 그렇다면 자기로 부터 전기는? 철심고리 실험, 막대자석과 코일 실험, 최초의 발전기 모형도 그리고 전류가 흐르는 코일 주위의 자기력선 등으로 확인하게 된 역선. 패러데이가 고안한 새로 두가지 개념 즉 전기적 긴장 상태와 자기력선. 화학 용액의 전기분해 실험으로 전류 통과시 분해 물질의 질량은 흘러간 저니의 총량에 비례함을 밝히고 전류는 화학적 교환 사슬을 통해 순차적으로 대전하여 분리됨. 6장 빛과 자기력의 연결. 빛은 진동의 한 형태이며 진동이 역선 자체의 진동이라는 것. 대부분의 물질이 상자기성이 있고 강자기성을 띤 물질은 자석이 되며 물론 바자기성 물질이 있음을 밝힘. 상자성체를 통한 자기력선의 수렴과 반자기성을 통한 발산. 실험 연구의 대가였으나 이론 수학에 약했던 패러데이의 고난. 그러나 결국 그의 실험 결과와 예측은 이후 맥스웰 방정식으로 정립되고 변압기, 전구, 모터 등의 발명으로 이어짐. 여기에도 등장하는 윌리엄 톰슨과 북대서양 해저 케이블 건설. 7장 패러데이의 마지막 날들. 비록 실패했지만 중력과의 통합 시도, 나중에 제만 효과로 알려진 실험... 맥스웰이 자신의 실험을 인정해준 것에 감동한 패러데이. 사랑과 존경 속의 장례 8장 부유한 집안에서 자라 좌충우돌이 있긴 했지만 훌륭한 교육을 받은 맥스웰. 동료이자 스승이었던 아버지와 아버지의 친구이자 대학교의 은사 제임스 포브스. 이후의 업적이 너무 커서 가려지긴 했지만 색패턴 연구와 수학적 광탄성 이론. 9장 트리니티 대학에서의 즐거운 공부 10장 가상의 유체. 맥스웰의 색 회전판과 현제 텔레비전의 원리. 패러데이의 저서를 보면서 전자기에 대한 관심이 증폭되다. 윌리엄 톰슨이 기 역선과 열 흐름 사이를 유추한 이론을 보면서 자신도 유체 역학과 전자기장 이론을 연결 시키다. 가우스와 윌리엄 톰슨의 업적을 이애 전기와 자기장을 연결하는 방정식을 유도하다. 11장 이런 저런 다른 연구들과 교수 생활. 물리학 최초의 통계 법칙인 맥스웰 분포. 12장 패러데이의 유도 법칙을 담은 맥스웰 4번째 법칙. 교류와 지금 우리가 쓰는 변압기 작동 방식. 변위 전류를 통해 전기와 자기의 법칙에 대칭성과 완전성이 갖춰 지다(물론 이때는 확실하지 않았지만) 2중 횡파인 전자기파 즉 전기장과 자기장은 수직이고 파동의 진행 방향 역시 이둘이 다시 수직인 파형인 맥스웰 전자기파가 등장하다. 윌리엄 톰슨과 젠킨 등의 노력으로 세계 최초의 전기 저항 표준이 탄생하다. 13장 전자기장의 동역학 이론 이라는 역작이 탄생하다. 라그랑주의 방법론을 이용하여 동역학 법칙으로부터 직접적으로 전자기장 이론을 연역해 내다. 14장 전원의 삶 고향으로 내려가도 계속 되는 연구. 20가지 방정식으로 쿼터니온을 통해 8가지로 압축하다. 15장 미래 J.J. 톰슨의 아지트가 되는 캐번디시 연구소를 설립하고 헨리 캐번디시의 연구 기록을 편집하며 전자기에 대한 당대 연구를 총 망라한 전기와 자기에 대한 관한 논고를 출판하다. 16장 맥스웰주의자들 - 전기 기사 출신 과학자 올리버 헤비사이드의 놀라운 맥스웰의 4가지 방정식. 존 헨리 포인팅과 올리버 로지, 피츠제럴드 그리고 안타깝게 요절한 위대한 하인리히 헤르츠. 17장 전자기장 개념으로 바뀌게 된 물리 세계를 바라보는 시선. 더이상 역학적 모델에 의지해서는 안되면 현실의 표현과 현실 자체를 혼동해서는 안된다는. 만질수 있는 물체들이 원격 작용하는 우주에서 만질 수 있는 물체와는 오직 이제 국소적으로 상호작용하는 추상적인 장의 우주 시대로. 맥스웰의 이론을 수정한 새로운 시대의 과학자들. J.J.톰슨의 전자의 발견과 막스 플랑크의 흑체 복사 연구 그리고 아인슈타인의 광양자. 파동 입자 이중설과 거대 장 이론. 로런츠-피츠제럴드 이론과 특수상대성 이론. 에테르 론의 완전한 소멸과 힉스 장을 찾는 여정. 지금 우리에게 이름이 남아 있는 과학자들이라고 해서 항상 옳은 결과만 내고, 옳은 이론만 만들어낸 것을 결코 아닙니다. 그들이 낸 것들 중에서도 오류가 있는 것도 있고 터무니없는 것들도 더러 있지요. 이 두 과학자는 서로 다른 환경에서 다른 능력을 가진 사람들이었지만 인격적으로 성숙했고 열린 마음으로 연구에 매진했으며 서로를 존경하고 존중하여 멋진 결과를 이루어냈습니다. 어찌 보면 흔치 않은 일이다 싶기도.
두 과학자에 집중해서 내용을 전개하기 때문에 실험 방법등이 비교적 상세하며 생각보단 재밌습니다. 과학자들의 삽질 과정을 읽는 건 어쩐지 즐거운 일이라는 ^^;; 관련한 다른 책도 읽어 보면 더 좋을 듯.
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