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아인슈타인의 상대성원리 발견
앨버트 아인슈타인하면 어린이들 까지도 그가 누구인지 안다.
그는 과학자요, 평화주의자이며 음악가, 자연을 남달리 사랑한 특별한 사람이다.
그가 이렇듯 유명한 사람이 된 데는 이유가 있다. 무엇 때문이었을까?
아이슈타인은 독일에서 유태인의 아들로 태어났다. 그는 철이 들기도 전부터 유태인에 대한 조롱과 멸시 속에서 가난과 싸우며 살아야 했다.
“유태인들은 악당이야. 놀지도 마!”
친구들과 사회로부터 천대를 받을수록 아인슈타인은 유태인의 긍지를 잃지 않고 열심히 공부하겠다는 결심을 굳혔고, 쓸쓸할 때면 어머니로부터 배운 바이올린을 연주하며 외로움을 달랬다.
그의 고달픈 환경은 후에 그가 대 물리학자가 된 다음에도 평화주의자가 되어 인류를 위한 봉사에 이바지하게 했다.
유달리 수학을 좋아했던 그는 1900년 가을, 취리히 공과대학을 우등으로 졸업하여 수학과 물리학 교사 자격증을 받았으나 유태인이라는 이유로 어느 학교에서도 취직을 할 수 없었다.
가정교사로 역경을 참고 견디던 그는 후에 스위스 국적을 얻어 특허청에서 일할 수 있게 되었다.
그는 겉보기에는 평범한 직원이었지만, 퇴근하면 집에 도착하기 무섭게 연구에 몰두했다.
“뉴턴의 법칙은 어떤 공간에서는 그릇되고 있어.”
지구는 엄청나게 빠른 속도로 태양의 주위를 돌고 있는데, 지구의 이 운동이 빛의 속도에 어떤 영향을 미치는가를 조사한 미국인이 있었다. 조사 결과 빛의 속도는 지구운동의 영향을 받지 않는다는 분석이 나왔으나 이 사실을 설명할 방법이 없어 많은 학자들이 고심하고 있을 때, 아인슈타인도 이 문제 해결을 위해 복잡한 계산을 시작했다.
아인슈타인은 자기의 연구가 진행됨에 따라 당시 사람들이 전적으로 신뢰하고 있던 뉴턴의 고전역학의 일부가 어떤 공간 운동에서는 오류가 있다는 것을 알게 되었다.
1905년 그는 드디어 자신의 연구를 독일의 학술잡지에 발표하게 되었다.
“특수상대성원리는 빛의 속도, 물체의 길이 또는 시간, 물체의 운동에 대한 설명의 근본 원리를 말합니다.”
이 상대성원리는 너무 복잡하고 오묘한 수식으로 되어 있어서 그가 천재적인 두뇌로 밝혀내기 전에는 아무도 할 수 없었던 것이다.
그의 연구가 발표되자 많은 학자들이 처음에는 잘 믿으려하지 않았으나, 유명한 과학자들 중에는 관심을 갖기 시작하는 사람도 있었다.
아인슈타인은 자기의 학설을 실제로 실험하여 관찰할 기회를 기다렸다.
1912년 그는 취리히 공과대학의 교수가 되어 연구를 꾸준히 했고, 2년 후에는 빌헬름 연구소의 물리학 부장이 되었다. 그러는 동안 연구에 열중하여 다시 한 번 세계를 놀라게 했다.
바로 일반 상대성이론을 발표하였다.
1919년 남아프리카에서 개기 일식을 볼 수 있게 되었는데, 마침내 그의 이론을 입증할 기회가 온 것이다.
“그러니까 태양은 아주 큰 인력을 가지고 있는데, 태양이 달에 가려서 검게 되었을 때 빛의 운도에 변화를 볼 수 있단 말이지요?”
“그렇다니까요. 만약 별빛이 태양 옆을 지나올 때 약간이라도 구부러지면 아인슈타인의 이론이 맞는 겁니다.”
그러자 그 해 5월 28일, 영국의 천문학자인 에딩턴은 남아프리카에 가서 개기일식을 세밀히 관찰하며 촬영을 했다.
“과연 아인슈타인의 이론처럼 빛이 인력에 의해서 구부러질까?”
결과는 별빛이 태양의 옆을 지나면서 분명히 굴절되는 것이 확인 되었다.
“와, 아인슈타인은 정말 천재군.”
“어쨌든 그의 상대성원리의 정당성이 증명된 셈이야!”
이 시기에 러더퍼드의 연구에 의해서 원자의 구조가 점점 밝혀지게 되면서 아인슈타인의 이론을 발전시키면 원자핵을 파괴할 때 막대한 에너지를 얻을 수 있다는 것이 알려졌다.
대 폭발력의 위력의 가진 원자탄의 발전도 사실은 그의 이론을 응용한 것이었다.
고난과 압박과 학대 속에서도 굴하지 않은 한 인간의 긍지와 노력의 소산이다.
글 : 왕 연 중
(한국발명문화교육연구소 소장, 영동대학교 발명특허공무원학과 겸임교수)
(이메일 : wangyj39@dreamwiz.com 전화 : 011-890-8578 )
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