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Semiconductor/스마트 Tip

[세계 과학자의 대학] 법대에 간 과학자, 맥스웰과 케임브리지 대학

법대에 간 과학자 
맥스웰과 케임브리지 대학

사진출처 :  https://physicsworld.com   https://www.cambridgenetwork.co.uk

전자기학의 기초가 되는 미분 방정식으로 볼츠만의 통계역학과 함께 19세기 물리학이 이룬 큰 성과로 평가받는 맥스웰 방정식! 전자, 전기 분야를 연구하거나 관련 계통에서 일하는 분들이라면 맥스웰 방정식은 구구단과도 같은 기본 공식입니다. 이를 고안한 과학자는 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell, 1831~1879), 현대물리학의 토대를 마련한 인물로 아인슈타인이 “물리학은 맥스웰 이전과 이후로 나뉜다”라고 말하기도 했지요.

 

맥스웰 방정식이 갖는 가장 큰 의미는 그동안 별개의 개념이었던 전기장과 자기장이 통합되었다는 것입니다. 맥스웰은 전기력을 기술하는 데 성공한 쿨롱, 장(field)의 개념을 만들어낸 패러데이, 회로법칙의 앙페르 등 여러 과학자의 연구성과를 통합적으로 적용하였습니다. 또 전기장과 자기장이 공간에서 빛의 속도로 전파되는 파동을 이루는 것을 증명하였고, 이를 바탕으로 <전자기장에 관한 역학 이론>을 발표하여 빛이 전기와 자기에 의한 파동, 즉 전자파라는 것을 증명하였습니다.

 

사진출처 : https://www.powerelectronictips.com

그 외에도 기체의 분자운동에서 분자의 속도 분포를 고려하여 속도 분포 법칙을 만들고 확률적 개념을 적용해 통계역학의 기초를 닦았습니다. 세계 최초로 보존이 가능한 컬러 사진을 찍기도 하였습니다. 1861년 그는 빛의 삼원색인 빨간, 녹색, 파란색을 혼합하여 모든 색을 표현할 수 있다는 것을 응용하여 컬러 사진을 만든 것입니다. 맥스웰은 많은 물리학자에게 영감을 주며 20세기 물리학에 가장 큰 영향을 끼친 19세기 과학자로 평가받고 있습니다.

 

사진출처 : https://en.wikipedia.org

아인슈타인이나 아이작 뉴턴과 견주어지질 만큼 물리학 분야에서 어마어마한 업적을 세운 그지만, 그가 처음에는 법대에 입학했던 사실이 조금 의외입니다. 그 배경에는 변호사인 아버지의 영향이 있었는데요, 당시 과학자는 별로 전망이 좋지 않아 과학을 하는 사람들은 다른 수입이 있거나 성직자들이 겸했다고 합니다. 과학자라기보다 자연철학자로 불렸고, 대학에도 겨우 한 명 정도의 과학자 혹은 자연철학자를 교수로 두었을 정도였지요.

 

열여섯 살에 당시 스코틀랜드의 유명한 사립학교였던 에딘버러아카데미(Edinburgh Academy)에 입학한 맥스웰은 또래보다 이른 나이임에도 우수한 성적을 거두었고, 아버지의 바람대로 에딘버러대학에 입학해 법학을 전공하려 하였지만, 그의 천재성을 알아본 아버지 친구의 설득으로 3년 만에 과학교육의 산실인 케임브리지 대학(University of Cambridge)에 다시 입학하게 되었습니다.

 

사진출처 : https://www.clerkmaxwellfoundation.org

사실 그의 아버지는 아들의 천재성을 눈여겨보고 있었는데요, 어릴 적 맥스웰의 질문은 보통의 아이들과는 다른 범상치 않은 내용으로 움직임, 빛 또는 소리를 내는 사물에 대해 계속해서 그 원리를 물었다고 합니다. 열네 살이 되었을 때 맥스웰은 그의 첫 번째 과학 논문 <타원에 관한 수학적 해석>을 발표하였는데 여기에는 두 개의 핀과 실, 그리고 펜으로 계란형 타원을 그릴 방법이 담겨 있습니다. 이 방법은 프랑스 수학자 르네 데카르트가 밝힌 것보다 훨씬 더 단순하고 보편적인 방법으로 계란형 타원을 그릴 수 있는 것이었습니다.

 

아버지는 이를 에든버러 대학에 있는 친구 제임스 포브스 교수에게 보여주었고, 영국 왕립학회에서 어린 아들을 대신해 발표하기도 하였습니다. 맥스웰은 포브스가 있는 케임브리지대학으로 보내졌고, 맥스웰은 그곳에서 최상위 학업 성취를 보이며 학문적 성장을 할 수 있었습니다.

 

사진출처 : https://www.sites.google.com

대학 졸업 후 거의 일생을 몇몇 대학의 교수로 재직하며 연구에 전념한 맥스웰은 맥스웰 방정식 외에도 맥스웰 분포식, 맥스웰 원판, 맥스웰 공식, 맥스웰 변형, 맥스웰 볼츠만 분포 등 수많은 과학의 법칙들을 발견해 내며 물리학 분야에 찬란한 공헌을 남겼습니다. 아버지의 권유로 법학을 전공하려 했던 맥스웰. 그가 물리학을 포기하고 법학을 전공했다면 세상은 또 어떻게 변해있을까요?

 

성격도 온순하고 사람들과의 관계도 좋았다고 전해집니다. 아버지에 대한 효심도 깊어 아버지의 병이 깊어지자 케임브리지대학의 교수직을 내려놓고 고향으로 내려가 아버지 곁에서 연구에 몰두하며 많은 업적을 냈던 그는, 천재 물리학자이기 이전에 분명 살가운 아들이었던 것 같네요. 어렵고 딱딱하게만 보이던 그의 이론과 공식들이 조금은 인간적으로 다가오는 느낌이 드는데요, 여러분도 그러하신가요?

 

사진출처 :  https://blog.magiscenter.com/