비스마르크는 부국강병의 출발을 ‘철’에서 찾았어요. 오늘날에는 성능 좋은 반도체를 만들어 낼 기술을 가지고 있으면 전자 문명을 이끌 수 있죠. 19세기 후반에는 우수한 품질의 철을 많이 가지고 있을수록 부유하고 강한 국가를 만들 수 있었어요.
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빛으로 온도를 측정하다니? 뚱딴지같은 소리라고 여기는 사람도 있겠지만, 이건 정말 굉장한 아이디어였어요. 온도가 변하면 빛의 색깔은 달라져요. 용광로의 온도가 높아질수록 빛의 색깔은 빨강에서 주황을 거쳐 흰색으로 변하지요.
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빛의 파장을 측정하면, 빛을 방출한 물체의 온도를 구할 수가 있어요. 파장을 정밀히 측정할수록 온도를 더욱 정확히 알 수 있지요. 빈의 법칙 덕분에 온도계 없이도 온도를 잴 수 있게 되었어요. 파장을 측정하면 되니까요. 저 멀리 있는 별의 온도를 지구에서도 얼마든지 계산할 수 있는 것은 빈의 법칙 덕분이에요.
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금속에 빛을 쪼이면 전자가 튀어나와요. 이러한 사실은 플랑크가 양자라는 개념을 내놓기 이전에도 이미 알려져 있었어요. 이때 튀어나오는 전자를 ‘광전자(光電子, photoelectron)’라 하고, 이 현상을 ‘광전 효과’라고 불러요.
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빛이 물결처럼 나아가는지 공처럼 나아가는지 아는 것은 물리학의 오랜 숙제였어요. 물결처럼 나아간다고도 했다가 공처럼 나아간다고 도 했다가 정말 오랜 세월을 갈팡질팡했지요. 그러다가 19세기 후반에 영국의 물리학자 제임스 맥스웰이 ‘빛은 전자기파’라는 사실을 밝히면서 결론이 나게 되었어요. 전자기파는 누가 보아도 물결처럼 나아가잖아요. 그래서 빛은 물결처럼 나아가는 것이라고 최종적으로 정리가 되었지요.
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원자의 모습에 대해 제일 처음 설명한 사람은 고대 그리스의 자연 철학자인 데모크리토스예요. 이후 2,500여 년가량 사람들의 기억에서 사라진 원자를 다시 세상에 내놓은 사람은 영국의 화학자 존 돌턴이에요. 그는 모든 물체가 더 이상 쪼개지지 않는 아주 작은 입자로 되어 있으며, 이것은 파괴할 수도 없고, 만들어 낼 수도 없다고 주장했어요. 그러면서 원자는 단단한 공 모양이라고 말했지요.
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움직이는 전자는 ‘전자기파’를 방출해요. 이 원리를 ‘전자기 유도 원리’라고 해요. 이것은 우리의 실생활에 매우 유용하게 적용되고 있는 이론이에요. 우리가 집에서 뉴스와 드라마를 시청하고, 휴대 전화로 통화할 수 있는 것도 다 이 원리 덕분이지요.
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하이젠베르크와 보른은 함께 연구하면서 이것이 원자 속 전자의 운동을 명쾌하게 설명해 준다는 사실을 알아냈어요. 하이젠베르크의 행렬식은 보어의 전자 궤도 이론이 넘지 못한 벽을 단번에 허물어 버리고 만 것이지요. 하이젠베르크가 이룩한 이 이론 체계를 ‘행렬 역학’이라고 불러요. 행렬 역학의 발견으로 양자론은 한 단계 높은 문으로 들어서게 되었어요. 하이젠베르크는 이 업적을 높이 인정받아 1932년도 노벨 물리학상을 수상했답니다.