최초로 전기가 근육을 활성화시킬 수 있다는 증거를 제시한 사람은 누구인가요?
전기근육자극요법
루이지 갈바니(1791)가 최초로 전류가 근육을 활성화시킬 수 있다는 증거를 제시했다. 19~20세기 동안 학자들은 근육이 움직일 수 있는 정확한 전기적 수치를 연구하고 기록하였다.[8][9] 그리고 전기적 자극으로부터 유도되는 생체 기능은 근육에 장기간의 변화를 가져온다는 사실을 발견하였다. [10][11] 60년대 소련에서는 운동선수들의 훈련에 EMS를 도입하였으며[12] 70년대에는 서양의 학술지들과 함께 여러 학회에서 이 연구에 대한 정보를 공유하였다. 하지만 EMS가 구현되는 원리에 대한 이해의 어려움 때문인지 결과에 대한 의견이 분분했다.[13] 최근 의학생리학 연구[14][15]는 전기적 신호가 근육, 혈관[16][17][18], 신경세포[19]들의 적응을 돕는 원리에 집중을 하고 있다.
자전거
두 바퀴를 연결해서 발을 박차는 단순하고 원시적인 두 바퀴 탈 것에 대한 상상은 이집트 사원의 벽화, 고대 중국 등 여러 지역에서 나타나고 있으며, 작품집 《코덱스 아틀란티쿠스》(Codex Atlanticus)에 실려 있는 두 바퀴 탈 것의 구상을 근거로 레오나르도 다 빈치(Leonardo da Vinci)가 최초로 자전거를 고안했다는 주장도 제기되었다. 그러나 이러한 주장은 1974년에 발견되어 복원되는 과정에서 두 개의 원이 그려졌을 뿐인 원래의 그림에 연필로 덧칠을 하여 원시적인 자전거로 보이게끔 조작했다는 것이 밝혀져 사실이 아닌 것으로 확인된다. 1839년에서 1840년 사이 스코틀랜드의 커크파트릭 맥밀란에 의해 페달식 크랭크가 발명되었다. 1861년 3월 프랑스의 에르네스트 미쇼는 크랭크를 앞 바퀴의 축에 연결하는 방식으로 처음으로 운전할 수 있게 하였다. 결정 진동자
피에조 전기는 자크 퀴리와 피에르 퀴리가 1880년에 발견했다. 폴 랑제방은 이를 통해서 음파 탐지기에 쓰는 수정 공명자를 최초로 만들었다. 귀통 카디(Guyton Cady)가 1921년 처음으로 수정 진동자를 만들었다. 신경가소성
손상을 입은 뇌세포는 다시 재생되지 않음에도 불구하고, 마비되거나 약화된 사지의 운동기능은 회복기를 지나서 상실된 운동기능의 일부 또는 대부분이 회복되는데, 이러한 현상을 뇌의 신경가소성에 의한 운동기능회복이라 한다(Cohen & Hallett 2003). 불과 십 여 년 전까지만 해도 뇌신경학자들은 성장한 영장류의 대뇌피질 신경세포에서 광범위한 영역에서 기능적이고 구조적인 가소성에 의해 신경계의 변화가 가능하다는 것은 받아들이기 힘든 사실이었다(Nudo 2003, Moskowitz & Lo 2003). Levi Montalcini와 Angeletti(1968)가 최초로 성인의 뇌에서 신경 성장인자를 최초로 발견한 것을 시작으로 많은 논란과 연구를 촉발시켰으며, 현재 신경가소성을 뇌 신경계 외부의 활동성에 의해 이미 성장한 뇌신경계 내에서 신경 연결망과 시냅스의 변화로 받아들여지고 있다(Cramer 2000, Squire & Kandel 2000) 보일의 법칙
압력과 부피 사이의 이 관계는 17세기 리처드 토우넬리와 헨리 파워에 의해 처음 주목받았다. 로버트 보일은 실험을 통해 그들의 발견을 확증하고 그 결과는 출간했다. 로버트 군터와 다른 저자들에 따르면 실험기구를 제작해 준 보일의 보조원 로버트 후크가 있었다. 보일의 법칙은 공기를 가지고 한 실험에 기초해있다. 그리고 그는 이것을 보이지 않는 작은 스프링들 사이에 있는 움직이지 않는 유체들의 입자로 고려했다. 그 시기에 공기는 여전히 4원소 중 하나로 보여 졌고, 보일은 동의하지 않았다. 보일의 흥미는 아마 공기를 삶의 필수적인 원소(요소) 로서 이해하는 것이었다. 예를 들어 그는 공기 없는 식물의 생장에 대한 것을 출간했다. 보일은 막힌 J 모양의 튜브를 사용했고 수은의 압력에서 비교하기 위해서 한쪽에 수은을 부은 후 다른 쪽에 공기를 가하였다. 이 실험을 몇 번 반복하고 다른 양의 수은을 사용한 후 그는 조절된 환경에서, 기체의 압력은 그 기체가 차지한 부피에 반비례한다는 것을 발견했다. 프랑스의 물리학자 에듬 마리오트(1620-1684)는 1679년 보일과 독립적으로 같은 법칙을 발견했다. 하지만 이미 보일이 1662년 발표했다. 따라서 이 법칙은 가끔 마리오트의 법칙 또는 보일-마리오트의 법칙으로 나타난다. 후에 1687년 자연철학의 수학적 원리에서, 뉴턴은 그들의 거리에 반비례하는 척력 사이의 움직이지 않는 입자들을 구성하는 탄성력이 있는 유체라면 밀도가 압력에 정비례한다고 수학적으로 보여주었다. 하지만 이러한 수학 논문은 관찰된 관계에 대한 물리적인 설명이 아니다. 정적 이론 대신에 2세기 후 맥스웰과 볼츠만에 의해 제공된 운동론이 필요했다. 이 법칙은 두 개의 변량의 상관성을 묘사한 방정식의 형태로 표현된 첫 번째 물리 법칙이었다. 장 (물리학)
윌리엄 톰슨(William Thomson, 1824-1907)은 패러데이의 전기적 매질의 개념에 처음으로 수학적 신뢰를 부여한 사람이다.톰슨은 정전기 문제에서의 역선을 무한 고체에서의 열 흐름선과 수학적으로 동등하게 설명하였고, 이는 후에 맥스웰의 이론 발전 토대가 되었다.
이러한 패러데이의 설명은 맥스웰의 수학적 접근에 의해 확장되고 보다 그 중요성이 부각되었다. 맥스웰은 패러데이가 발견한 전기장과 자기장의 상호작용을 수학적 토대 위에서 연구함으로써 놀랄만한 결론을 도출했다. 장에서의 변화는 매우 빠르지만 유한한 광속으로 전달된다는 것이다. 따라서 만약 장을 발생시키는 전하가 움직이거나 사라진다면, 이러한 변화의 효과는 멀리 떨어진 전하에 대해 직접적으로 (원격으로) 전달될 수 없을 것이다. 이것은 두 물체의 상호작용에서, 한 물체의 변화에 의한 힘의 효과는 일시적으로 다른 물체가 느끼지 못한다는 것이다. 이것은 일시적이나마 전기력이 뉴턴의 제 3 법칙에 위배된다. 또한 두 입자가 동시에 움직인다면 운동량 또한 보존되지 않음을 알 수 있다. 아인슈타인의 상대성 이론은 이러한 현상을 설명하는 이론이다. 양자역학 개론
전체 스펙트럼의 열복사를 설명할 수 있었던 첫번째 모델은 1900년에 막스 플랑크가 제안한 열복사가 조화진동자와 같이 행동한다는 모델이다. 모델을 통해 실험 결과를 재현하기 위해서 그는 각 진동자가 임의의 에너지를 방출하는 대신에 고유한 특성 주파수의 정수배의 에너지를 방출해야 한다고 가정해야했다. 다시 말해서, 진동자에 의해 방출되는 에너지는 "양자화"되어있다. 플랑크에 따르자면, 각 진동자에 대한 에너지의 양자는 진동자의 진동수에 비례하는데, 그 비례상수는 오늘날 플랑크상수로 알려져 있다. 보통 "h"로 쓰여지는 플랑크 상수는 6.63×10^(−34) J s 의 값을 가지고 있다. 그러므로 주파수 f를 갖는 진동자의 에너지 E는 다음과 같이 주어진다. 전기근육자극요법
전기근육자극요법 (Electrical muscle stimulation (EMS), neuromuscular electrical stimulation (NMES) 또는 electromyostimulation 라고도 불린다.) 은 전기적 신호를 통해 인위적으로 근육의 수축을 유도하는 것을 말한다. EMS 는 최근 몇 년 사이 크게 각광받고 있는 기술로써 큰 잠재성을 지니고 있는데 이를 접목시킬 수 있는 분야들의 몇 가지 예시는 다음과 같다. 운동선수나 일반 사람들의 트레이닝 도구, 신체의 일부나 전신을 움직일 수 없는 환자들의 회복이나 이차적으로 따라오는 증상에 대한 예방, 생명체의 근육이나 신경 테스트를 위한 도구, 선수들의 운동 후 회복.[1] 전기신호는 장치에 의해 발생되며 피부의 전극을 통해 근육에 직접 전달되어 자극이 가해지게 된다.[2] 이 신호는 근육의 수축을 유도하면서 중추신경계로부터의 활동전위가 생긴 것 처럼 보이게 만든다. 전극은 보통 피부에 부착하는 패드 형태이다. EMS의 활용은 유명한 스포츠 과학자들이 스포츠 트레이닝의 대안적인 기술로 언급한 바있으며[3] 이에 대한 출판물은 주석을 통해 확인할 수 있다.[4] 현재 미국 식품의약국에서는 EMS 장치에 규제를 가하고 있는 상태이며[5] (2010년 6월 16-19, 덴마크 올보 개최)에서 '운동에서의 훈련과 시험을 위한 전기적 자극'이라는 제목으로 이 주제에 대해 다룬 바 있다. 이 후 다양한 출판물과 저서들이 나오고 있는 추세다.[6][7] 조지프 헨리
조지프 헨리(, 1797년 12월 17일 ~ 1878년 5월 13일)는 스미스소니언 협회의 첫번째 총무였던 미국의 물리학자이다. 원래 시계 기술자였으나, 후에 물리학을 연구하였다. 1830년에 패러데이와는 다르게 전자 유도와 전류의 자기 유도 현상을 발견하여 전자기학을 발전시키는 데 크게 이바지하였다. 유도 계수의 단위인 헨리는 그의 이름을 딴 것이다. 제임스 프레스콧 줄
맨체스터에 가까운 설포드에서 조부 때부터 양조업을 하는 집에서 태어났다. 16세 때부터 수 년간, 화학자 존 돌턴에게 배웠으나 그밖에는 독학하였다. 20세부터 집에서 실험연구를 시작, 전기에 의한 동력의 능률 문제를 통하여 전류의 발열 작용에 관한 법칙(줄의 법칙)을 발견하였다(1840). 그로부터 열과 일과의 관계를 깊이 연구하였고, 열의 일당량을 측정하는 실험을 면밀하게 또 여러 가지 방법으로 실행하여(1843-1849), 에너지 보존 법칙의 확립에 큰 기여를 하였다. 그러나, 그 업적이 세상에 알려지게 된 것은 1847년 학회에서 윌리엄 톰슨이 줄의 발표에 대하여 흥미를 보인 데서부터였다. 두 사람은 그 후 오래도록 협력하여 연구를 진전시켰다. 공동 성과 중에는 줄-톰슨 효과의 발견(논문은 1852년)이 유명하다. 자기장
자석과 자기가 훨씬 더 이전에 알려져 있었음에도 자기장에 대한 연구는 1269년 프랑스의 학자 페트루스 페레그리누스(Petrus Peregrinus de Maricourt)가 철 바늘을 이용하여 구 모양의 자석 표면에 자기장을 배치시키면서 시작되었다.[nb 1] 솔레노이드
전기와 자기에 대한 연구를 본격적으로 시작한 사람은 영국의 윌리엄 길버트이다. 길버트가 1600년에 출판한 자석에 대하여라는 책은 근대 전기 자기학의 출발점이 되었는데, 그는 이 책에서 처음으로 기존에 진행되었던 자석에 대한 실험 결과들을 집대성하여 전기와 자석의 성질을 종합적으로 정리했다. 또한 그는 전기와 자기가 서로 다른 현상이라고 주장하였는데, 이는 후에 외르스테드가 전류의 자기작용을 발견하고, 패러데이가 전자기 유도법칙을 발견하여 전기와 자기가 통합되기 전까지 전기학과 자기학이라는 독립된 연구 분야가 만들어지는 결과를 가져왔다. 물리학의 역사
1785년 쿨롱이 실험을 통해 전기력은 두 전하량의 곱에 비례하고, 그들 사이의 거리의 제곱에 반비례한다는 쿨롱의 법칙을 발견하였다.
1799년에는 볼타가 연속 전류를 공급해 줄 수 있는 최초의 전지인 볼타 전지를 만들었다. 이를 발전시켜 오늘날의 건전지가 만들어지고 있다. 유체정역학
부력의 법칙을 처음으로 발견한 것은 아르키메데스이다. 전하
고대 그리스 시대에 이미 호박을 문지르면 옷자락이나 먼지 같은 것들이 달라붙는 다는 것이 알려져 있었다. 유럽의 언어들에서 전기를 뜻하는 단어들(, , )은 호박을 뜻하는 에서 기원하였다. 18세기 중엽 벤저민 프랭클린은 뇌우 속으로 연을 날리는 매우 위험한 실험을 통해 번개가 호박에 의해 발생되는 것과 동일한 전기임을 입증하였다.[3] 뉴턴주의
전기분야에서 이와 비슷한 시도는 성공으로 이어졌다. 쿨롱은 전하를 띤 물체들 사이에 작용하는 힘인 전기력을 찾아냈다. 쿨롱이 금속공과 비틀림 저울을 이용하여 수행한 실험 결과에 의하면, 두 전하 사이에 작용하는 힘은 두 전하의 크기의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례했다.(쿨롱의 법칙) 쿨롱은 이를 바탕으로 전기현상을 수학적으로 훌륭하게 기술해 내었다. 갈릴레오 갈릴레이
갈릴레오는 실험과 수학의 혁신적인 조합을 통해 운동에 관한 과학에 기여를 했다.[12] 당시 더욱 전형적이었던 과학은 자기와 전기에 관한 윌리엄 길버트(William Gilbert)의 성질 연구였다. 류트 연주자이자 음악 이론가였던 갈릴레오의 아버지 빈센초 갈릴레이(Vincenzo Galilei)는 물리학에서 아마도 가장 오래된 비선형 관계로 알려진 팽팽하게 당겨진 줄에서 음색이 장력의 제곱근에 따라 달라진다는 것을 성립함을 보이는 실험을 시행하였다.[13] 이러한 관찰은, 악기 제작자들에게도 잘 알려져있고, 현을 구멍의 번호에 따라 나누면 화음을 제공한다는 사실 또한 포함하는 피타고라스 학파의 음악에 대한 기초에 근거한다. 따라서 제한된 양의 수학만이 음악과 물리학을 연관지어왔고, 젊은 갈릴레오는 그 전통의 확장에 따른 그의 아버지의 관찰을 볼수 있었다. 알브레히트 폰 할러
그의 업적 가운데서 특히 유명한 것은 자극 감응성설(感應性說)이다. 그는 동물체의 근본 현상으로서 자극성과 감응성을 상정(想定)했다. 자극성은 근육의 특성이며, 근육은 기계적·전기적 등의 자극에 의해서 수축한다. 또 자극을 전달하는 성질, 즉 감응성은 신경의 특성이다. 그리고 이들은 근육 및 신경에 내포된 특성이며, 물리학·화학에 의해서 해명할 수 없는 종류의 것이다. 이와 같은 할러의 설은 생물에 자연과학의 힘을 초월한 어떤 것을 상정하는 생기론(生氣論)의 입장이며, 후대의 학계에 미치는 영향은 지극히 컸다. 할러는 망향(望鄕)의 심정이 강하여, 1753년 스스로 직을 사임하고 고향으로 돌아와 1777년 고향에서 병사했다. 전자석
덴마크의 과학자 한스 크리스티안 외르스테드는 1820년 전류가 자기장을 만든다는 것을 발견하였다. 영국의 과학자 윌리엄 스터전은 1824년 전류에서 발생하는 자기장을 이용하여 전자석을 만들었다. 스터전이 처음 만든 전자석은 말굽 모양의 철심을 자기 코어로 이용한 것이었다. 스터전은 자기 코어에 굵은 구리 전선을 18 번 감아 전자석을 만들었다. 당시에는 오늘날과 같은 절연체가 없었기 때문에 스터전은 구리 도선에 바니시를 발라 절연체로 사용하였다. 스터전의 전자석은 약 200g을 들어올릴 수 있었으며 전지들을 연결하여 전류를 높이자 약 4kg의 물체도 들어올렸다. 1827년이 되자 미국의 과학자 조지프 헨리가 대중적으로 널리 알려지게 된 전자석을 선보였다. 헨리가 만든 전자석은 비단을 여러겹 감아 절연한 구리선을 자기 코어에 수천 번 감아 만든 것으로 강한 전류를 사용하여 2063 파운드를 들어 올렸다. 전자석을 처음으로 응용한 기계는 전신음 발생기였다. 자기장
맥스웰은 자신의 네 가지 방정식을 통해 전기와 자기를 합치는 데 많은 공헌을 했다. 하지만 맥스웰이 만든 체계에서도 전기와 자기는 각각 독립적인 다른 현상으로 존재한다. 하지만 실제로 전기장과 자기장은 전자기 (2차) 텐서라는 한 대상의 두 가지 모습으로, 알베르트 아인슈타인이 특수 상대성 이론을 사용하여 이를 입증했다. 이 이론에 따르면 한 관성계에 있는 관찰자가 자기력을 느낄 때 다른 관성계에 존재하는 관찰자는 전기력을 느낄 수도 있는 것이다. 따라서, 특수상대성이론을 적용하면 자기력은 운동하는 전하의 전기력에 불과함을 보일 수 있고, (특정 관찰자에 대해 상대적인) 운동과 정전기력에 대한 지식으로부터 자기력의 성질을 예측하는 것도 가능하다. 어니스트 월턴
어니스트 토머스 신턴 월턴(Ernest Thomas Sinton Walton, 1903년~1995년)은 아일랜드의 물리학자이다. 워터퍼드주의 던가번에서 출생, 1932년에 콕크로프트와 함께 입자를 인공적으로 가속시켜 원자핵을 변환시키는 현상을 발견했으며, 50만 볼트(V)를 내는 통제할 수 있는 입자가속기를 처음으로 만들었다. 월턴과 콕크로프트의 실험은 질량과 에너지가 같다는 아인슈타인의 이론을 확인해 주었다. 1951년에 콕크로프트와 함께 노벨 물리학상을 받았다. 활동전위
동물 신경계의 전기 활성은 1791년에서 1797년 사이 루이지 갈바니가 개구리를 해부하면서 처음으로 관찰하였다.[lower-alpha 51] 갈바니의 관찰 결과는 알레산드로 볼타를 자극하였고, 그는 최초의 전지인 볼타 전지를 개발하였다. 볼타는 전기뱀장어 같은 동물의 전기와 직류 전압에서 생리학적 반응을 연구하였다.[lower-alpha 52] 근육계통
신경세포에서 온 자극 하나는 Ca을 방출시켜서 근육을 짧게 한 번 수축시키는데, 이를 근육 연축()이라 한다. 활동전위가 짧은 간격으로 근육을 자극하거나 신경근육이음부에 이상이 생기면 수축이 연장되면서 강축()이라는 최대 수축 상태가 된다. 신경근육이음부가 기능을 잃으면 마비를 일으킨다. 흑체
1886년 미국의 천문학자인 랭글리(S. P. Langley, 1834-1906)는 적외선의 강도를 잴 수 있는 볼로미터(bolometer)를 개발해서 흑체구리에서 발생하는 에너지와 태양에서 발생하는 에너지를 비교하는 실험을 통해 정량적인 흑체 복사 법칙을 발전시킬 수 있는 토대를 마련해 주었다. 볼로미터를 이용한 랭글리의 실험은 여러면에서 정성적이고 상당히 엉성한 것이었지만, 곧 여러사람들에 의하여, 실험적 차원에서 더욱 정교한 정량적 수준으로 발전했다. 그리고 1888년 하인리히 헤르츠가 전자기파의 존재를 발견한 뒤에야 많은 사람들은 가시 광선이나 열복사에 맥스웰의 전자기 법칙을 적용하기 시작할 수 있었다. 전기
이후 오토 폰 게르니케, 로버트 보일, 스티븐 그레이, 샤를 프랑수아 드 시스테르네 등이 전기에 관한 연구를 계속했다. 18세기 벤저민 프랭클린은 사재를 팔아가면서 전기에 관한 광범위한 연구를 수행했다. 프랭클린은 1752년 6월 물에 적신 연줄 끝에 금속 열쇠를 매달고 천둥치는 날 연을 띄웠다고 흔히 알려져 있다(다만 프랭클린이 이 실험을 정말 했는지 여부는 확실하지 않다). 열쇠를 통해 그의 손등으로 전달된 스파크는 번개가 전기적 현상임을 확실히 알게 하였다. 또한 프랭클린은 음전하와 양전하라는 개념을 내놓아 전하 저장 장치인 라이덴병의 역설적인 것처럼 보이는 성질이 사실 역설이 아님을 설명해냈다.
1791년 루이지 갈바니가 생물전기의 발견을 발표했다. 이는 전기가 뉴런을 통해 근육에 신호를 전달하는 수단임을 의미하는 것이다. 1800년 알레산드로 볼타는 아연판과 구리판을 겹쳐 만든 볼타 전지를 개발하여 과학자들이 그전까지 사용되던 정전기 기계보다 안정적으로 전기를 사용할 수 있게 하였다. 1819년-1820년에는 한스 크리스티안 외르스테드와 앙드레마리 앙페르가 전기 현상과 자기 현상이 사실 같은 것이라는 전자기 개념의 단초를 발견했다. 1821년 마이클 패러데이는 전동기를 발명했고, 1827년에는 게오르크 옴이 전기회로를 수학적으로 분석해냈다. 그리고 1861년-1862년, 제임스 클러크 맥스웰이 유명한 논문 〈물리적 역선에 관하여〉에서 전기와 자기(와 빛)을 하나로 통합하였다. 전자레인지
1940년 영국 버밍햄대학의 존 란달 경과 해리 부트 박사가 극초단파(microwave) 에너지를 발생시키는 마그네트론을 발명하였다. 이 마그네트론은 원래 제2차 세계대전에 활약하였던 레이다의 개발에 중요한 역할을 하였다. 레이다는 전자파를 발사함과 그 반사파를 측정하면서 대상물과의 거리를 측정하는 장치인데 파장이 짧은 고주파를 사용할 경우 가까운 거리에서 정밀한 측정이 가능해진다. 마그네트론은 이런 극초단파 전자기파를 만들어내는 장치로 레이다 성능 강화에 큰 기여를 하였다. 물리학의 발전
1845년 주변 공간에 자기장이라는 이름을 붙이고 이 선들의 상호 작용으로 전자기 현상을 설명하였다. 패러데이는 정규 학교 교육을 받지 못했기 때문에 전자기 현상에 대한 자신의 이해를 엄밀한 수학적 형태로 나타내지는 못했다. 그러나 그는 전자기 현상의 본질을 꿰뚫는 통찰력을 갖고 있었다. 전기 습윤 현상
정지한 수은과 같은 유체의 전기 습윤 현상에 대해서는 노벨물리학상 수상자인 가브리엘 리프만박사가 1875년에 발표한 "Relation entre les phénomènes électriques et capillaires"에 나와 있다. 러시아의 과학자 알렉산더 프럼킨은 1936년 이 현상을 이용해 물방울의 모향을 변형하는 것을 시도하였다. “전기 습윤 현상”이라는 개념은 1981년 새 타입의 디스플레이를 개발하면서 생겨난 용어이다. 루이지 갈바니
루이지 알로이시오 갈바니(Luigi Aloisio Galvani, 1737년 9월 9일 ~ 1798년 12월 4일)는 이탈리아의 해부학자, 생리학자이다. 볼로냐에서 태어났다. 볼로냐 대학에서 신학과 의학을 공부하고, 후에 모교의 해부학 교수가 되었다. 1780년 해부한 개구리의 다리가 해부도에 닿자 경련이 일어남을 보았다. 그는 그것이 생체전기때문에 일어난 현상이라고 생각하고, 종류가 다른 금속들 사이의 전위차 때문에 일어난다고 한 알레산드로 볼타와 논쟁했다. 그것은 볼타로 하여금 전지를 발명하게 한 계기가 되었다. 그는 전기생리학, 전자기학의 발전에 크게 이바지했다. 물리학의 발전
19세기 초반에 전기와 자기는 밀접하게 연결된 것임을 보여주는 현상들이 연이어 발견되었다. 1819년에 코펜하겐의 한스 크리스티안 외르스테드는 실험을 하던 중 전류가 흐르는 도선 주위에 놓인 나침반의 바늘이 움직이는 것을 관찰했다. 전류의 세기가 달라질 때나 전류의 방향이 달라질 때, 나침반의 바늘이 바뀌는 것이다. 나침반의 바늘이 움직인 것은 주변에 자기력이 작용했다는 의미이다. 외르스테드가 놀란 것은 전류의 변화 때문에 나침반의 바늘을 움직인 자기력이 발생했기 때문이었다. 발전 (전기)
자석의 양극(兩極)은 서로 잡아당기기도 하고 반발하기도 하면서 서로 힘을 미친다. 이 자기의 힘은 퍽 오랜 옛날부터 알려져 있었지만, 전기가 동력으로서 이용되기 위해서는 우선 전류와 자기(磁氣)의 힘 간의 관계가 발견되지 않으면 안 되었다. 이 중요한 관계를 우연히 발견한 사람은 외르스테드이다. 그는 전류가 열과 빛을 일으키는 것으로부터 유추하여, 전류가 자기적(磁氣的) 영향을 일으킬 수 있을지도 모른다고 생각하고 많은 실험을 하였다. 그러다가 1820년 봄 코펜하겐 대학에서 물리학 강의를 하고 있을 때, 학생들과 대화를 하던 중, 우연히 자석을 전류가 흐르고 있는 전선과 평행으로 놓았더니, 자석의 바늘은 마치 요술에 걸린 것처럼 흔들리다가 전류와 직교(直交)하는 위치에서 멈추었다. 전류는 그 둘레에 자석의 바늘을 움직이는 힘을 미치고 있었던 것이다. 이렇게 해서 전기와 자기 사이의 제1 관계가 발견되었다. H 반사
H 반사(H-reflex)는 전기적으로 발생하는 신경반사신호의 하나로서 근전도 검사에 사용된다. 말초신경에 전기적 자극이 가해지면 운동신경을 통해 직접 근육으로 전달되는 M-wave (근육파)와, 자극이 감각말초신경을 따라 척추로 전달되어 단일시냅스 연결을 통해 운동신경으로 전달되어 근육으로 되돌아오는 H-reflex의 지연정도 및 문턱값을 정상인과 비교하여 그 차이를 정량화하는 검사법이다. 독일의 생리학자 폴 호프만에 의해 최초로 발견되어 호프만 반사(Hoffmann reflex)라고도 불린다. 니콜라이 바소프
니콜라이 겐나디예비치 바소프(, 1922년 12월 14일 ~ 2001년 7월 1일) 는 러시아의 물리학자이다. 1953년 러시아의 물리학자 프로호로프와 함께 전파를 증폭시킬 때 분자의 에너지를 이용하는 원리를 알아냈다. 이 두 사람은 또한 1955년에 이 증폭기의 작동 방법을 고쳐서 메이저라는 새로운 증폭기를 발명했다. 이 업적으로 두 사람은 1964년 미국의 물리학자 타운스와 함께 노벨물리학상을 받았다.
1963년 소련 물리학자 니콜라이 바소프와 올렉 크로힌 소련과학원 학술회원은 레이저로 핵융합을 일으키는 방법을 제안하였다. 전자석
1906년 프랑스 과학자 피에르 바이스는 강자성을 띄는 자기 코어에 의해 전자석의 자기장이 강해지는 것을 설명하기 위해 자구 이론을 도입하였다. 1920년대에 이르러 베르너 하이젠베르크, 레프 란다우, 펠릭스 블로흐 등의 과학자들은 강자성을 양자역학으로 설명하는 이론을 제시하였다. 프랑크-헤르츠 실험
프랑크-헤르츠 실험은 보어의 원자 모형의 근거가 되었고, 양자 역학의 전조가 되었던 물리학 실험이다.
1914년 독일의 물리학자 제임스 프랑크와 구스타프 헤르츠는 원자의 에너지 레벨을 실험적으로 관측하려고 하였다.
이 실험은 전자들이 불연속적인 특정한 에너지를 가지고 원자핵 주위를 돌고 있다는 닐스 보어의 원자 모형을 뒷바침해 주었다.
프랑크와 헤르츠는 이 업적으로 1925년 노벨 물리학상을 수상하였다. 끈 이론
1969년에, 난부 요이치로 와 홀게르 베크 닐센(), 레너드 서스킨드 등이 독자적으로 이중 공명 모형이 사실 진동하는 끈들을 나타낸다는 사실을 증명하였고, 이후 이중 공명 모형은 "끈 이론"이라는 이름으로 불리게 되었다. 1970년에 피에르 라몽이 초대칭을 발견하여, 이론에 페르미온을 추가할 수 있다는 사실을 보였다. 1974년에 요네야 다미아키() 와 존 헨리 슈워츠, 조엘 셰르크 가 끈 이론은 필연적으로 중력자를 포함하고, 따라서 양자 중력을 포함한 모든 것의 이론이라는 사실을 보였다. 이 즈음에, 강입자를 끈 이론 대신 양자 색역학으로 더 효과적으로 다룰 수 있다는 사실이 발견되었다. 가면라이더 스트롱거
최강의 개조 마인 집단 델저 군단에 의해서 중상을 입은 죠 시게루가, 전 블랙 사탄의 과학자인 마사키 요이치로 박사가 연구하고 있었던 초전자 에너지를 얻기 위한 파츠, 초전자 다이나모를 신체에 이식한 것에 의해서 변신 가능해진 전기 인간의 100배의 파워를 발휘하는 초전자 인간, 즉 스트롱거의 강화체이다. 통상의 스트롱가를 훨씬 더 능가하는 파워를 가져, 지금까지 모든 전기 기술이 통용되지 않았던 델저 군단의 개조 마인도 훨씬 더 능가해 일격으로 쓰러뜨릴 정도의 파워를 가진다. 다만, 그 초전자의 사용에는 1분간이라고 하는 시간제한이 있어, 이것을 넘으면 산산조각나며 자폭하는 위험성을 가진다. 또, 초전자 상태에서의 기술의 사용은 종래의 십수배의 에너지를 소비한다. 차지 업시의 외관은 카부텍터(흉부의 붉은 프로텍터)에 은빛의 라인이 들어가고, 카부토 쇼크(이마의 뿔)가 은빛으로 변화하는 등의 차이가 보인다. 「차지 업」의 구령과 함께 가슴의 「S글자」가 회전한다. 또한 이 개조 후에는 차지 업 전의 스트롱거도 강화된 것 같아서 델저와 거의 호각으로 싸울 수 있게 되어 전기 기술도 효과가 있게 되었다.(뱀 여자나 자석 단장은 스트롱거의 전기 기술로 나름대로 데미지를 받고 있었다). 가면라이더 사상 최초의 폼 체인지이다. 복사압
전자기파에 노출된 물체 표면에 전자기파가 압력을 가한다는 사실은 1871년 제임스 클러크 맥스웰, 1876년 아돌포 바톨리가 이론을 세웠으며, 뒤이어 1900년 표트르 레베데프 와 어니스트 폭스 니콜스, 고든 페리 헐이 1901년 실험을 통해 복사압의 존재를 증명했다. 복사압의 강도는 매우 작지만, 니콜스 라디오미터 속에 반사성 금속 날개를 정교하게 균형이 잡히도록 설치한 뒤 여기에 복사 에너지를 쏘아서 그 존재를 알 수 있다.(니콜스 라디오미터는 크룩스 라디오미터와는 다르다. 후자의 독특한 움직임은 복사압 때문에 생기는 것이 아니기 때문이다) 엑스선
엑스선(-線, )는 파장이 10 ~ 0.01 나노미터이며, 주파수는 30 × 1016헤르츠에서 30 × 1019헤르츠 사이인 전자기파다. 이는 자외선보다 짧은 파장의 영역이다. 독일의 물리학자 빌헬름 콘라트 뢴트겐이 처음 발견하여 이름붙였으며, 그의 이름을 따라 뢴트겐선</b>으로도 부르기도 한다.[1] 뢴트겐은 이 발견으로 최초의 노벨 물리학상을 수상했다. 엑스선은 투과성이 강하여 물체의 내부를 볼 수 있으므로, 의료 분야 및 비파괴 검사 등에 널리 쓰인다. 전하
샤를 드 쿨롱은 금속공과 비틀림 저울을 이용하여 두 점전하 사이에 작용하는 힘을 측정하고, 두 전하 사이에서 작용하는 힘은 두전하 크기의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다는 쿨롱의 법칙을 발견하였다.[5] 레옹 푸코
장 베르나르 레옹 푸코(, 1819년 9월 18일 ~ 1868년 2월 11일)는 프랑스의 물리학자이다. 지구의 자전을 실험으로 증명해 보인 최초의 과학자이다. 이탈리아의 소설가 움베르토 에코의 소설 《푸코의 진자》(1988년)의 모티브가 된 인물이다. 제임스 클러크 맥스웰
제임스 클러크 맥스웰(, FRS, 1831년 6월 13일 ~ 1879년 11월 5일)은 스코틀랜드의 에든버러에서 태어난 영국의 이론물리학자이자 수학자이다. 그의 가장 중요한 성과는 전기 및 자기 현상에 대한 통일적 기초를 마련한 것이다. 전기와 자기를 단일한 힘으로 통합해 뉴턴 역학과 함께 과학 발전의 초석이 되었다. 맥스웰의 전자기학의 확립은 19세기 물리학이 이룩한 성과로 높게 평가받고 있다. 수학에 뛰어났던 그가 기존에 존재했던 패러데이의 유도 법칙, 쿨롱의 법칙 등 전자기 이론을 수식적으로 정리하여 나타낸 식이 ‘맥스웰 방정식’ 이다. 이 방정식은 전자기학의 기초가 되는 미분 방정식으로 이는 볼츠만의 통계역학과 함께 19세기 물리학이 이룬 큰 성과로 높이 평가받고 있다. 관성 모멘트
최초로 관성 모멘트란 개념을 사용한 사람은 레온하르트 오일러이다. 그가 1730년에 발표한 책 《고체 또는 강체의 운동론》 에서 관성 모멘트란 개념이 최초로 등장하고, 관성 모멘트의 주축과 같은 이와 관련된 여러 개념들이 이 책을 통해 발표되었다. 전기 경련 요법
전기 경련 요법(電氣痙攣療法, , ECT, 과거 명칭: 전기 충격 요법/electroshock therapy)은 환자에게 발작을 전기적으로 유도함으로써 정신 질환으로부터 안정을 제공하는 정신의학적 치료이다. 충격 치료(쇼크 치료)라고도 부른다. 전기 경련 요법은 1938년 처음 수행되었으며 정신의학에서 유일하게 사용되는 형태의 충격 요법이다. 이 요법은 환자의 동의가 필요할 수 있는데, 주요 우울 장애, 조증, 긴장증에 대해서 그러하다. ECT 머신은 1976년부터 미국 식품의약국(FDA)에 의해 고위험 분류(클래스 III)으로 분류되고 있다. 교류전동기
장거리 고전압 전송에서 교류의 장점 때문에, 19세기 후반 미국 및 유럽에서 많은 교류전동기 개발을 시도한 발명가가 있었다. 회전 자기장을 처음으로 고안한 사람은 월터 베일리였다. 월터 베일리는 1879년 6월 28일에 정류자가 런던의 물리 학회에 도움을 준 배터리로 작동하는 다상 전동기를 시연했다. 근전도 검사
근전도검사(, EMG)는 골격근에서 발생하는 전기적인 신호를 측정하고 기록하는 기술이다. EMG는 근전도검사기(electromyograph)라는 장치를 통해 측정한다. 근전도검사기는 근육 세포가 전기적으로 혹은 신경적으로 활성화될 때 발생하는 전기적인 포텐셜을 감지한다. 이 신호는 의학적인 비정상 혹은 활성 정도 등의 측정이나 인간 혹은 동물의 행동에 대한 바이오메카닉스 분석에 활용될 수 있다. 아우라 (에너지)
1939년, 정신과 의사 빌헤임 라이히는 생명 에너지인 오르곤의 개념을 제창했다. 이것은 성 에너지와 관련이 있다고 여겨져 병치료에 유효하다고 생각했다. 라이히는 오르곤 에너지가 공간이나 생물·무생물에 맥동하는 것을 확인했다. 라이히는 지그문트 프로이트의 분석법을 응용해, 육체 안의 오르곤 에너지를 자연스럽게 흐르게 하기 위한 물리 요법을 개발했다. 근육
센트 죄르니는 근육을 50% 글리세롤에 담가 수축계는 파괴하지 않고 세포막만 선택적으로 파괴하는 방법을 생각해냈다. 이와 같은 표본을 '글리세롤근'이라 하는데, 근수축계의 표본으로 종종 쓰이고 있다. 이 글리세롤근에 ATP를 가하면, 근육 수축이 일어나는데 이것으로 보아 근수축의 에너지원은 ATP이고 ATP와 근세포 안에 있는 수축성 단백질과의 반응이 근수축을 일으키는 것으로 볼 수 있다. 근육 안에는 ATP 외에 크레아틴인산이라는 고에너지 인산 화합물이 있다. 이것은 직접 근육을 수축시키는 ATP 에너지의 저장 물질로서, 로망(1934년)에 의해 확인되었다(로망 반응). 한편, 크레아틴인산이 척추동물의 근육 조직에서 발견되는 데 비해, 대개의 무척추동물 근육에서는 이를 대신하는 아르기닌인산이 있어서 크레아틴인산과 같은 작용을 하고 있다. 바이오메카트로닉스
바이오메카트로닉스의 한 예로는 휴허, MIT 교수의 업적을 살펴볼 수 있다. 그는 개구리의 다리의 근육을 수술하여 기계 물고기에 부착했고 전기적 자극을 근육 섬유에 흘려줌으로써 그 물고기가 헤엄칠 수 있도록 하였다. 이 실험의 목적으로는 사람의 근육, 골격 그리고 신경 시스템과 상호작용할 수 있는 기기를 만들고자 하는 것이다. 그리고 결국 이러한 기기들이 트라우마 또는 선천적으로 손상되거나 잃어버린 사람의 운동 능력을 도와주기를 기대하고 있다. 전기근육자극요법
EMS는 훈련, 치료의 목적도 있지만 최근에는 미용의 목적으로도 쓰이기 시작했다. 의학계에서 EMS는 뼈나 관절, 근육 등의 부상을 입은 사람들이 근육을 사용하지 않음으로써 일어나는 근육 위축을 예방하기 위한 치료 목적으로 사용되었다. 이는 통증 치료에 이용되는 전기 치료의 한 방법인 경피적 전기 신경 자극(transcutaneous electrical nerve stimulation, TENS)과는 구분된다. 근육이 눈에 띄게 강해지고 이에 따라 체형이 보정되는 효과로 인해[23] EMS는 미용목적으로 트레이닝 분야에 새로운 바람을 일으키고 있다. [24][25][26] EMS는 부수적인 효과인 칼로리 소모에 있어서 최고의 효율을 자랑한다. 칼로리는 오로지 육체적인 운동에 대부분의 신체가 활용될 때 엄청난 양이 소모된다. 하지만 어떤 학자들은 EMS가 그러한 운동을 앞설 것으로 보고 있다. 이는 전기적 자극을 이용해 체형관리를 하는 사람들의 운동효과는 육체적인 운동을 할 때의 몇 배에 달하며 육체적인 운동을 할 때에도 최적의 몸 상태를 가지고 있기 때문이다. EMS 트레이닝은 목적에 맞는 특정한 근육들을 동시에 훈련할 수 있다. 이 때문에 각자의 체형에 맞는 일대일 트레이닝이 가능하다. 이 효과에 대해서는 여전히 의견이 분분하지만 시간이 많이 없는 현대인들이 단시간에 맞춤형 트레이닝으로 체형관리를 할 수 있다는 장점때문에 점점 더 많은 인기를 얻고 있는 추세다. 정상욱
정상욱은 한국의 물리학 과학자이다. 그는 물리학계에서 저명한 상에 해당하는 James C. McGroddy상을 한국인 최초로 수여 받았다. 주목할 만한 업적으로는 'Enhanced physical functionalities in complex materials originating from collective correlations and collective phase transitions such as colossal magnetoresistive and colossal magnetoelectric effects in complex oxides' 관련 논문을 게재하였다. 국제적인 학회지들의 논문 피인용수에 근거하면 노벨상 수상에 근접한 과학자이다. 브라운 운동
물질은 원자로 만들어져 있다는 원자론은 1808년 영국의 돌턴(John Dalton)의 주장에서부터 시작해 아보가드로(Amedeo Avogadro)와 볼츠만(Ludwig Eduard Boltzmann)이 그 계보를 이어왔다. 아보가드로와 볼츠만은 원자론을 바탕으로 아보가드로의 가설과 통계물리학을 만들어냈지만 원자의 존재를 직접 증명해내지는 못했기 때문에 눈으로 볼 수 없고 경험적으로 증명할 수 없는 개념을 반대한 마흐(Ernst Mach)와 같은 물리학자들에게 격렬하게 반대 당했다.  물리학의 역사
19세기 말 독일에서 많은 물리학자들은 전등의 필라멘트에서 방출되는 스펙트럼의 가시영역과 비가시영역에 대해 더 많은 정보를 얻기 위한 실험으로 복사 현상에 대해 연구하였다.
이 실험결과를 만족하는 새로운 이론을 제시한 것이 1900년 막스 플랑크였다. 아인슈타인이 광양자 가설을 제시하였던 것과는 다르게 막스 플랑크는 처음부터 빛은 입자로 되어 있다고 생각했고, 이때 플랑크는 흑체복사의 에너지가 특정한 상수(플랑크 상수)의 정수배가 되어야 한다는 이론을 제시하는데 이것은 훗날 불연속적인 에너지를 전제로 하는 양자역학의 시발점이 되었다. 어니스트 로런스
어니스트 올란도 로런스(Ernest Orlando Lawrence, 1901년 8월 8일 - 1958년 8월 27일)는 미국의 물리학자이자 노벨 물리학상 수상자이다. (선형 입자가속기를 최초로 특허를 내고 작동시킴)의 연구에 기반한 그의 실험에서 1929년에 시작된 사이클로트론 입자 가속기에 대한 발명, 상용화, 발전 그리고 맨해튼 계획에서의 우라늄 동위원소 분리라는 그의 후기 업적으로 알려져 있다. 로런스는 그가 물리학 교수로 재직하던 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스에서 오랜 시간 재직했다. 1939년에 로런스는 사이클로트론 개발과 그것의 적용으로 노벨 물리학상을 받는다. 또한 엔리코 페르미 상, 실바너스 테일러 상 등의 많은 상들을 수상하기도 하였다. 화학 원소 103번은 로런스의 업적을 기리며 '로렌슘'으로 명명되었다. 그의 형제인 존 H. 로런스는 핵의학 분야의 선구자로 유명하다. 힘 (물리)
고전 고대의 철학자들은 정역학적이고 동역학적인 물체에 관한 힘에 대해 연구했고 단순 기계를 발명했지만, 사상가 아르키메데스와 아리스토텔레스의 힘에 대한 이해는 근본적인 오류가 있었다. 이러한 부분은 때때로 마찰력과 같은 명백하게 힘이 아닌 성분에 대해 불완전히 이해하거나 자연 운동에 대한 본질과 같은 것에 대한 불충분한 결과로 인해 나타난다. 이 근본적인 오류는 힘이 심지어 일정한 속도(등속도)로 운동하더라도 힘이 필요하다는 믿음이었다. 이전의 운동과 힘에 관한 오류의 대부분은 결국 아이작 뉴턴에 의해 수정되었다. 그의 수학적 통찰력으로 만들어진 뉴턴 운동 법칙은 거의 3백 년동안 이보다 더 뛰어난 법칙이 나오지 않았다. 20세기 초반에는 알버트 아인슈타인이 상대성 이론을 발표하면서 빛의 속도에 가까운 운동량을 가진 물체에 대한 제대로 된 힘의 움직임을 예측하고 중력은 관성으로 인해 생성된 힘이라는 통찰력을 가져다주었다. 자기
1581년에 영국의 로버트 노먼()은 저서 《새로운 인력》()에서 나침반 바늘이 아래로 살짝 기울어지는 현상을 발견했다. 처음에 그는 나침반의 불균형을 그 이유로 생각했지만 반복적인 실험으로 단순 나침반의 불균형이 아니라 실제로 아래쪽으로 힘을 받음을 발견했다. 노먼은 생각하지 못했지만, 이 실험은 나침반 바늘을 움직이는 힘이 하늘에 의한 것이 아니라 지구에 의한 것임을 발견하는데 큰 역할을 하게 된다. 필라테스
필라테스(Pilates)는 1910년대 중반기를 전후한 제1차 세계 대전 중에 영국의 랭커스타 포로 수용소 병원에서 근무중이던 독일인 요제프 필라테스(Joseph H. Pilates)가 포로들의 운동 부족과 재활 치료, 정신 수련을 위해 침대와 매트리스 등 간단한 기구만으로 할 수 있도록 고안된 근육 강화 운동이다. 운동 에너지
"운동 에너지" 와 "일" 이라는 용어의 현대의 과학적 의미는 19세기 중반으로 거슬러 올라간다. 코리올리는 1829년에 "Du Calcul de l'Effet des Machines" 를 발표하는데 여기에서 운동 에너지를 수학적으로 기술하려고 시도하였다. 윌리엄 톰슨은 약 1849-51년도에 "운동 에너지(kinetic energy)"라는 용어를 처음 쓴 것으로 알려져있다. 조지프 프리스틀리
프리스틀리는 워링턴에서 거주할 때부터 과학에 많은 관심을 가지기 시작했다. 그는 1763년부터 1765년까지 리버풀의 의사였던 매슈 터너에게서 화학 강의를 들었고, 1765년부터는 해마다 한 달씩은 런던에 체류했다. 런던에서 그는 미국의 벤저민 프랭클린을 비롯한 많은 과학자를 만날 수 있었다. 벤저민 프랭클린과 그의 친구 존 캔턴을 비롯한 윌리엄 왓슨, 리처드 프라이스의 도움으로 그는 전기(電氣)에 대한 많은 책을 구할 수 있었고, 그 결과 전기에 대한 연구에 몰두할 수 있었다. 1766년 프리스틀리는 전기에 대한 연구로 인하여 왕립 학회의 회원이 될 수 있었다. 또한 1767년 그는 당시에 알려진 전기에 대한 지식과 실험에 대한 책인 《전기의 역사와 현 단계》("The History and Present State of Electricity")를 출간했다. 그밖에도 속이 빈 구(求)의 내부는 전하를 띠지 않는다는 사실을 발견하고, 전기력은 거리의 제곱에 반비례한다는 역제곱 법칙을 예측하였고, 숯에 전기가 통한다는 것과 전기와 화학 반응이 서로 관련이 있다는 사실을 발견했다. 화학에도 관심을 가져 연소와 호흡의 유사성에 대해여 연구했다. 물리학의 발전
톰슨은 장이 에테르의 소용돌이 운동으로 이루어졌다고 보고 소용돌이 운동을 수학적으로 풀이하였다. 맥스웰 역시 초기에는 에테르의 운동 모형을 생각하고 그것을 기초로 전자기장의 작용을 역학적으로 설명하였다. 그 결과 그는 맥스웰의 전자기 방정식을 완성할 수 있었다. 맥스웰의 전자기 방정식은 큰 호응을 얻었다. 물리학의 발전
1840년대 영국의 제임스 프레스콧 줄은 역학적 일과 열의 정량적 관계를 측정하기 위한 장치를 고안하였다. 그는 역학적 일에서 전류를 만들고 전류에서 다시 열을 발생시키는 장치를 만들어 열과 역학적 일 사이의 변환 관계, 즉 열의 일당량을 숫자로 제시하였다. 줄은 ‘역학적 힘이 소모되면 언제나 정확히 같은 양의 열이 발생한다.’고 결론지었다. 그는 1847년 영국 과학 진흥 협회에서 이 결과를 발표하였다. 제임스 프레스콧 줄
“열의 원동력에 대한 모든 이론은 줄과 카르노와 클라우지우스의 두 제안에 기초한다.”
줄은 논문을 읽자마자 톰슨에게 그의 코멘트와 질문을 써서 보냈다. 줄은 실험을 하고 톰슨은 결과를 분석하여 다른 실험을 제시하는 식의 글로서 지속되는 두 학자 사이의 관계가 시작되었다. 이 협력은 1852년부터 1856년까지 지속되었고, 줄-톰슨 효과를 발견하고 줄의 업적과 운동학 이론에 대해 일반적 수용을 가능케 했다. 물리학의 발전
전기와 자기 현상은 고대부터 알려져 있었지만 19세기가 될 때까지도 두 현상은 각기 다른 것으로 여겨졌다. 과학자들은 과학 혁명기 이후 전기와 자기 현상에 대해 여러 가지 실험을 수행하면서 두 현상을 이해하려고 노력하였다. 특히, 18세기 동안 전기와 자기 실험에 쓸 수 있는 측정 도구가 개발되었고, 전기와 자기 현상을 조작할 수 있는 여러 가지 장치가 고안되었다. 1799년에는 마찰을 통해 얻은 정전기 외에 전류를 지속적으로 공급할 수 있는 볼타 전지가 발명되어 전기 현상에 대한 실험이 비약적으로 발전하는 계기가 되었다. 리에나르-비헤르트 퍼텐셜
리에나르-비헤르트 퍼텐셜()은 움직이는 대전된 입자가 만드는 뒤처진 전자기 퍼텐셜이다. 프랑스의 알프레드마리 리에나르(, 1869〜1958)가 1898년 에, 독일의 에밀 요한 비헤르트(, 1861〜1928)가 1900년 에 독립적으로 유도하였다. 촉매
일반적으로 이야기하자면,[3] 프로세스의 속도를 증가시키는 것이라면 무엇이든 "촉매"라 할 수 있으며, 이 용어의 영어 낱말 카탈리스트(catalyst)는 "(매듭 등을) 풀다"를 뜻하는 그리스어 낱말 καταλύειν에서 비롯되었다. 촉매의 개념은 화학자 엘리자베스 풀람에 의해 발명되었으며 1794년 책에서 그의 산화-환원 실험에 대한 업적에 기반한다.[4] 촉매 작용이라는 용어는 이후 1835년 Jöns Jakob Berzelius에 의해 사용되었는데 반응 후 변하지 않는 물질에 의해 촉진되는 반응을 기술한다. Berzelius 이전의 Fulhame은 감축 실험에서 금속이 아니라 물로 작업했다. 촉매 작용을 연구한 18세기의 다른 화학자들에는 그것을 접촉 과정이라고 언급한 Eilhard Mitscherlich와 접촉 반응이라고 말한 Johann Wolfgang Döbereiner가 있다. 그는 수소와 백금 스폰지를 기반으로 한 라이터인 Döbereiner의 램프를 개발했는데, 이는 1820년부터 오늘날까지 상업적으로 성공했다. Humphry Davy는 촉매 작용에서 서금의 사용을 발견했다. 1880년에 라이프 치히 대학의 Wilhelm Ostwald는 산과 염기의 존재에 의해 촉매 작용을 받은 반응을 체계적으로 조사하기 시작했으며, 화학 반응이 유한 속도로 일어나고 이러한 속도가 산과 염기의 강도를 결정하는 데 사용될 수 있음을 발견했다. 이 업적으로 Ostwald는 1909년 노벨 화학상을 수상했다. 페란티
세바스찬 지아니 드 페란티는 1882년에 Ferranti, Thompson and Ince를 창업하였으며 이는 그의 최초의 사업이다.[1] 이 기업은 페란티-톰슨 교류 발전기를 개발하였다. 페란티는 최초의 영국의 몇 안 되는 전문가들 가운데 한 명으로서 일찍이 교류 송전에 집중하였다. 페란티라는 기업명과 자신의 이름을 구별하기 위해, 그는 페란티 박사(Dr Ferranti)로 불리기도 한다. 1885년 페란티 박사는 프란시스 인스(Francis Ince)와 찰스 스팍스(Charles Sparks)와 함께 새로운 기업 S. Z. 드 페란티(S. Z. de Ferranti)를 설립하였다.[2] JF 윌슨에 따르면,[3] 페란티 박사의 전력량계와의 연계는 이 새로운 벤처에서 인스를 자신의 파트너로 설득시켰으며 전력량계 개발은 그의 사업이 앞으로 수십년 간 생존하고 성장하는데 필수적이었다. AC 페란티의 지지자였음에도 수많은 전기공영기업과 송전기업들에 AC 및 DC 전력량계를 제공하는 중요한 기업이 되었다.[4] 1887년 LESCo(London Electric Supply Corporation)는 뎃퍼드의 자사의 발전소 설계를 위해 페란티 박사를 고용하였다. 그는 건물, 발전소, 발전기를 설계하였으며 1890년 10월 진정한 최초의 현대적인 발전소가 완공되었다. 10,000 볼트에 이르는 고압의 교류 전력을 공급하였으며 필요한 곳에 고객이 이용할 수 있도록 더 낮은 전력으로 변환되었다.[1] 성공이 잇따르면서 페란티는 전자 장비(특히 변압기)를 판매, 생산하기 시작하였다. 곧 이 기업은 더 많은 제조용 지역을 찾고 있었다. 런던의 지가가 너무 높았으므로 이 기업은 1896년에 올덤의 홀린우드로 이사하였다.[2] 1901년 7월, S. Z. 드 페란티 유한회사의 자산을 인수하고 자본 증대를 위해 페란티 유한회사가 설립되었으나 가족이 독점적으로 운영하였기 때문에 잠재적인 새로운 투자자들에게 인상을 주는 것에는 실패하였다. 소득과 유동성 문제가 줄어든 1896년부터 1903년의 붐 기간 중에 지나치게 낙관적인 시장적 예상은 1903년 기업의 은행가 Parrs가 이 기업을 법정 관리 상태로 들어가게 만들 수 밖에 없었다.[3] 이 기업은 1905년에 제건되었고 페란티 박사의 주식 보류량은 10% 미만으로 줄어들었다.[2] 그 뒤로 11년 간 이 기업은 파산 관재인에 의해 운영되었으며 페란티 박사는 상업적인 금융 전략에서 제외되었다. 그는 이 기간 대부분을 면사 방적 기계에 대해 J P Coats of Paisley, 재과열 터빈에 대해 비커스 등과 파트너십을 맺는 일을 보냈다.[3] 볼타 전지
볼타전지는 1800년 볼타에 의해 발명된 세계 최초의 전지이다. 묽은 황산을 전해액(電解液)으로 하여 그 속에 구리판(+극)과 아연판(－극)을 세우면, 약1.1V의 기전력(起電力)이 생긴다고 알고 있는 사람이 많으나 이는 잘못된 설명이다. 아우라 (에너지)
1939년, 예일 대학의 해롤드 바()가 식물의 종의 에너지 필드(아우라)를 측정했다. 새싹의 주위에 있는 전기장은 원래의 종자의 형태가 아니고, 벌써 「생장 후의 초목의 모습」을 나타냈다. 즉, 이 필드를 측정하는 것으로써, 식물이 어느 정도 자랄지를 예측할 수 있다고 했다. 또 바는 개구리의 알의 에너지 필드를 측정하고, 성장한 개구리의 신경계의 위치를 예측할 수 있는 일도 발견했다.. 그리고 바는 도롱뇽의 주위에, 신체와 같은 형태를 한 전기장이 존재해, 그 전기장이, 뇌와 척수를 통과하는 한 개의 「전기적인 축」을 갖고 있는 것을 발견했다. 줄 발열
줄 발열은 1841년 제임스 프레스콧 줄이 처음 연구하였다. 줄은 일정량의 물에 일정길이의 전선을 담근 후 30분 동안 일정전류를 흘려 보내고, 물의 상승온도를 측정하였다. 전류의 양과 전선의 길이를 다양하게 실험한 결과, 발생한 열은 전류의 제곱과 전선의 전기저항의 곱에 비례함을 추론했다. 이러한 관계를 우리는 줄의 제 1법칙 이라고 부른다. 에티엔 르누아르
에티엔 르누아르(Étienne Lenoir, 1822년 1월 12일 – 1900년 8월 4일)는 벨기에 태생의 프랑스 발명가이다. 1860년 최초로 실용적인 내연 기관을 만들었다. 이 기관은 실린더가 하나였으며, 증기 기관과 비슷하지만 가로등을 켜는 가스를 연료로 사용했다. 또한 르누아르의 기관은 축전지 점화장치가 있어 증기 기관보다 빠르고 쉽게 시동되었으며, 사용하기에도 편리했다. 원자
1897년 영국의 과학자 조지프 존 톰슨은 양극에서 음극으로 음극선을 쏘면서 진행경로에 장애물을 놓거나 전기장과 자기장을 걸어주는 음극선 실험을 수행하였다. 이 실험결과로부터 음극선은 질량이 있고 직진을 하며 전기적으로 (-)전하를 가지는 입자임을 알아냈고, 이를 전자라 명하였다. 이 실험을 바탕으로 1907년에 톰슨은 양전하를 가지는 물체에 음전하를 가지는 전자가 빵 속의 건포도처럼 박혀있는 원자모형을 제시한다. 전자의 발견은 돌턴의 원자 모형에서 전기적으로 양성을 띤 부분과 전기적으로 음성을 띤 부분을 구별했다는 점에서 의의가 있다. 활동전위
19세기 과학자들은 신경 다발에서 일어나는 전기 신호 전파를 연구하고 신경 조직이 서로 연결된 관으로 된 망(reticulum)이 아니라 세포로 이루어져 있다는 것을 증명하였다.[53] 카를로 마테우치()가 갈바니의 뒤를 이어 세포막 안팎으로 전압이 형성되어 있으며 직류 전류를 생산할 수 있다는 것을 증명하였다. 마테우치의 작업은 독일의 생리학자인 에밀 뒤 부아레몽(Emil du Bois-Reymond)에게 영감을 주었고, 그는 1848년 활동전위를 발견한다. 활동전위의 전도 속도는 1850년 뒤 부아레몽의 친구인 헤르만 폰 헬름홀츠가 처음 측정하였다. 신경조직이 개개의 세포로 형성되어 있다는 것을 증명하기 위하여 스페인 의사 산티아고 라몬 이 카할은 카밀로 골지가 발명한 염색법을 이용하여 뉴런의 수많은 형태를 밝혔다. 골지와 라몬 이 카할은 그 공로로 1906년 노벨 생리학상을 수상하였다.[lower-greek 4] 그들의 연구는 19세기 신경해부학 분야의 오랜 논쟁을 종식시켰다. 특히 골지는 신경계가 신경망으로 구성되어 있다고 주장하였다. 하프
앰프가 달린 하프를 최초로 사용한 사람은 미국 하프 연주자 로이드 린드로스로 1964년 전기 하프를 처음으로 선보였다. 그 후로도 그는 하프의 음을 굽어지게 만드는 와와 페달을 장착하는 등 전기 기타를 개조했다.` 근수축
17세기에 이르러 보렐리는 여러가지 행동에서 근육과 뼈가 어떻게 작용하는지 연구하였고,이를 일반화하고자 노력하였다. 하지만 근육의 길이가 수축할 때 순간적으로 부피의 확장이 일어난다고 주장하였다. 활동전위
활동전위의 전압과 전류에 대한 정확한 모형은 앨런 로이드 호지킨과 앤드루 헉슬리가 1952년에 만들었고,[lower-alpha 7] 그 공로로 1963년 노벨 생리의학상을 수상하였다.[lower-greek 2] 이 모형은 전압 민감성 이온 채널 단 두 종만을 고려하고, 내부적인 문(gate)은 서로에게 독립적으로 여닫힌다고 가정하였다. 실제로는 이온 채널의 종류가 더 많으며[26] 반드시 독립적으로 여닫히는 것은 아니다.[lower-alpha 8] 에른스트 베르너 폰 지멘스
에른스트 베르너 폰 지멘스(Ernst Werner von Siemens, 1816년 12월 13일 ~ 1892년 12월 6일)는 독일의 발명가 또는 물리학자이다. 1841년 금과 은의 전기 도금법을 발명하였으며, 열대 나무의 진을 말린 물질인 구타페르카의 절연성을 발견하여 그것으로 거죽을 싼 전선을 만들었다. 이 전선을 응용하여 베를린과 프랑크푸르트 사이에 독일 최초의 전선을 설치하였다. 1847년 동생과 함께 지멘스 AG를 창립하여 전신·전동 기계 등을 발명 제작하였다. 그는 베를린에 처음으로 전기 철도를 만드는 등 독일의 공업 발전에 크게 이바지하여 공업가로 칭송받았다. 장기강화
스페인의 신경해부학자 산티아고 라몬 이 카할(Santiago Ramón y Cajal)은, 새로운 신경세포의 형성을 가정하지않고 학습의 메커니즘을 주장한 최초의 인물이다. 1894년의 크루니안 강의(Croonian Lecture)에서 그는, 이미 존재하고 있는 신경세포 간의 신호전달 효과가 향상하는 것에 의하여 신경세포의 결합이 강화되어 기억이 생겨난다고 주장하였다. 도널드 헵(Donald Olding Hebb)에 의하여 1949년에 주장된 헵의 법칙은 카할의 아이디어에 답하는 것이며, 신경세포는 새로운 결합의 형성이나 대사 변화 등에 의하여 그 신호전달 능력을 향상하는 것으로 여겨졌다. 양자역학의 역사
1905년에 아인슈타인은 빛, 더 일반적으로 모든 전자기파들을 공간상의 유한개의 점에 위치하는 에너지 양자들로 분리될 수 있다고 가정함으로써 광전효과를 설명하였다. 아인슈타인의 1905년 3월 양자 논문 "빛의 방출과 변형에 대한 발견적 관점(On a heuristic viewpoint concerning the emission and transformation of light)"의 도입 부분에서 아인슈타인은 다음과 같이 말했다.이 문장은 20세기 물리학자에 의해 쓰여진 가장 혁명적인 문장으로 불린다. 이러한 "에너지 양자들"은 나중에 "광자"로 불리게 되었으며, 이 용어는1926년 길버트 뉴턴 루이스에 의해 소개되었다. 양자적인 관점에서 각각의 광자가 에너지로 이루어져야한다는 생각은 놀라운 성과였다. 이 생각은 빛이 오로지 파동으로만 설명될때 생기는 문제인 흑체 복사에서 무한한 에너지에 도달하는 문제를 효과적으로 해결하였다. 1913년 7월에 보어는 그의 논문 ""원자와 분자의 법칙에 관하여(On the Constitution of Atoms and Molecules)" "에서 양자화를 이용하여 수소 원자의 스펙트럼 선들을 설명하였다. 론서스턴 엘리엇
이러한 성공은 21세의 엘리엇을 첫 근대 올림픽이 열리는 아테네로 가기에 충분했다. 당시에는 국제적으로 공인받은 규칙이나 체중제한이 없었으며 1896년 올림픽 때는 더 나아가서 다양한 종목을 선보이기도 했다. 양손 경기가 첫 번째로 열렸으며 긴 경기 끝에 덴마크의 비고 옌센과 엘리엇이 111.5kg을 들어서 공동 1위가 되었다. 그러나 요르요스 1세는 덴마크 선수의 동작이 더 좋았다며 덴마크 선수를 1위로 했다. 옌센은 역기를 완벽하고 우아한 자세로 들어올린 반면에 엘리엇은 뜻밖의 어려움과 직면해서 제대로 된 동작을 하지 못했다. 한편 한손 종목은 짧고 금방 끝났다. 엘리엇은 요르요스 1세가 약간의 휴식을 취하는 게 좋지 않겠냐는 제안을 정중히 거절했으며 대신에 양손 경기에서 엘리엇보다 늦게 들어서 이익을 본 옌센을 이번 경기에서는 자신보다 더 빨리 경기 하게 해달라고 요청했다. 이 요청(순서)이 결과에 물질적인 영향을 기치지는 않았지만 수용되었다. 엘리엇은 아무 문제 없이 71.0kg을 든 반면에 양손 경기에서 112.5kg를 시도하다가 어깨에 경미한 부상을 입은 옌센은 57.0kg을 드는 데에 만족해야했다. 이로써 영국의 첫 올림픽 우승자가 탄생하였다. 전기
전기에 관한 지식이 존재하기 오래 전부터 사람들은 전기물고기의 전기충격 능력을 인지하고 있었다. 기원전 2750년의 고대 이집트 문헌에는 이 물고기들을 "나일 강의 뇌신"이라 부르며 다른 모든 물고기의 "수호자"라고 했다. 이후 1천년기가 지난 뒤 고대 그리스, 로마, 이슬람 박물학자들과 의사들도 전기물고기의 존재를 기록했다. 대 플리니우스나 스크리보니우스 라르구스 같은 고대 사람들은 전기메기 및 전기가오리의 전기충격 효과 및 그 충격이 충격을 전달(오늘날 용어로 전도)할 수 있는 물체를 따라 이동한다는 것을 알았다. 통풍이나 두통이 있는 환자들에게 정신이 번쩍 들어 치료가 되라고 전기물고기를 만지게 하는 처방도 이루어졌다. 번개와 여타 출처의 전기가 같다는 것을 최초로 발견한 이들은 아랍인들일 것이다. 15세기 이전부터 아랍어에서는 전기가오리를 가리키는 말로 "번개()라는 말을 사용했다. 자전관
자전관(磁電管) 또는 마그네트론(Magnetron)은 고출력 2극 진공관으로 강한 극초단파 전자기파를 만들어내며 레이다, 전자레인지 등에 활용된다.
1921년 미국 제너럴 일렉트릭사의 Albert Wallace Hull이 최초의 자전관을 발명하였으며, 1940년 영국 버밍햄대학의 존 란달 경과 해리 부트 박사가 공동자전관을 개발하였다. 유사한 원리로 만들어진 Crossed-field amplifier와 클라이스트론이 있다. 원자력
1938년 독일의 과학자 프리츠 슈트라스만과 오토 한이 핵분열 에너지를 발견하고 1942년 미국의 페르미가 핵분열 연쇄반응을 발견하던 당시, 전 세계는 온통 전쟁의 소용돌이에 휘말려 있었다. 핵무기를 가장 먼저 개발하기 시작한 나라는 독일이었다. 1939년 4월에 독일은 향후 전쟁에 사용할 핵무기를 만들기 위해 우라늄클럽이라는 핵에너지 프로젝트를 시작하였고, 이 프로젝트에는 하이젠베르크, 보테, 한 등 당시 독일의 저명한 과학자들이 참가하고 있었다. 공학
월리엄 길버트는 1600년에 "De Magnete"을 저술하고, electricity(전기)라고 하는 단어를 세계 최초로 사용했다는 점에서 전기공학자의 창시자로 여겨지고 있다. 마이클 패러데이
1821년, 패러데이는 의 편집장 리차드 필립스(Richard Philips)로부터 전기와 자기에 대해 아는 모든 것에 대한 글을 써달라는 부탁을 받았다. 이보다 조금 전인 1820년, 외르스테드는 전류에 의해 자침이 흔들리는 것을 발견하였었다. 꼼꼼한 성격의 패러데이는 그의 연구실에서 직접 외르스테드의 실험을 실시해 보았다. 전자기학의 획기적인 발전을 이룬 그의 글은 그의 요청대로 익명으로 1821년 9월, 10월에 에 개시되었다. 패러데이는 전류가 흐르는 도선을 고정시키고 그 주위에서 자석을 움직이는 실험을 고안해냈고, 9월 3일, 드디어 처음으로 그 실험에서 “도선은 항상 자석막대기와 직각을 이루며 움직이려 하고 확실히 그 주위를 원형으로 돌게 된다.”라는 결과와 함께 성공하였다. 같은 달, 그의 발견은 에 출판되었다. 패러데이가 발견한 “전자기력에 의한 회전(Electromagnetic rotation)”은 훗날에 전동기의 발전에 없어서는 안될 존재였다. 마이스너 효과
1911년 네덜란드의 과학자 카멜린 오네스 라이덴대학교 물리학과 교수는 절대온도 4.2K(영하 268.8도)에서 수은의 전기 저항이 0에 가까워지는 초전도현상을 처음으로 발견했다. 활동일 주기
최초에 생체 시계에 대해 고려된 것은 기원전 4세기경으로 알렉산더 대왕 휘하의 선장이 낮 동안에 콩과 식물(tamarind)의 잎의 움직임을 관찰하면서였다. 현대에 이르러 18세기 프랑스 과학자 드 메랑(Jean-Jacques d’Ortous de Maran)은 "Mimosa pudica"라는 식물이 지속적인 어둠 속에서두었을 때도 24시간을 주기로 계속해서 잎이 움직인다는 것을 발견하였다. 한 세기 후에는 스위스의 박물학자 드 캉돌(Augustin Pyramus de Candolle)은 자연상에서는 미모사의 잎이 24시간을 주기로 움직이지만 불규칙하게 조명을 주었을 때는 20-28시간을 주기로 움직임을 알아내었다. 일주기 생체 시계에 대한 연구는 식물뿐만 아니라 동물에서도 이루어졌다. 1894년에 명암이 주어지지 않은 상태에서 절지동물의 지속적인 색의 변화를 키셀이 관찰하였다. 브래디는 바퀴벌레를 비 주기적인 환경에 두면 외부의 자극 요인 없이도 일주기로 리듬이 유지되지만 완벽하게 24시간에 맞지 않으며 주기적 환경에 다시 둘 경우 원래의 리듬을 회복함을 실험을 통해 밝혀냈다. 또한 초파리는 계속 빛이 공급되는 환경에서도 700세대에 걸쳐 일주기 생체 리듬이 유지되었으며 메추라기는 실험적으로 빛을 제거하였을 때 행동뿐만 아니라 생리적으로도 리듬이 유지된다는 것이 알려져 있다.  리튬 이온 전지
리튬 이온 전지는 빙엄턴 대학의 위팅엄 교수와 엑슨 사(社)에 의해 1970년대에 처음 제안되었다.[3] 위팅엄 교수는 이황화티탄을 양극으로, 금속 리튬을 음극으로 사용하였다. 이후 1980년에 야자미(Rachid Yazami)를 필두로 하는 그르노블 공과대학(INPG)과 프랑스 국립 과학 연구센터의 연구진에 의해 흑연 내에 삽입된 리튬 원소의 전기화학적 성질이 밝혀졌다. 그들은 리튬과 폴리머 전해질, 흑연으로 이루어진 반쪽 전지 구조에 대한 실험을 통하여 흑연에 리튬 원소가 가역적으로 삽입됨을 밝혀냈고, 1982년과 1983년에 해당 연구 내용이 출판되었다.[4][5] 이 연구는 리튬의 흑연 내 가역적 삽입에 관해 열역학적인 내용과 이온 확산에 관련된 동역학적인 내용을 모두 포함하고 있다. 기존의 리튬 전지는 음극이 금속 리튬으로 이루어져 있었고, 그 때문에 안전성이 낮았다. 따라서 리튬 이온 전지는 금속의 리튬 덩어리가 아니라 리튬 이온을 포함하는 물질을 음극과 양극으로 사용하는 방향으로 개발되었다. 1981년 벨 연구소에서는 리튬 전지에 금속 리튬 대신 사용 가능한 흑연 음극을 개발하여 특허를 획득하였다.[6] 그 후 굿이너프(John B. Goodenough)가 이끄는 연구팀이 새로운 양극을 개발[7]함으로써 비로소 1991년 소니에 의해 최초의 상업적 리튬 이온 전지가 출시되었다. 당시의 배터리는 층상 구조의 산화물(리튬코발트산화물)을 이용하였으며, 당시 가전제품 분야에 혁명을 일으켰다. 1983년 새커리와 굿이너프, 그리고 그 협력자들이 망간으로 이루어진 스피넬을 양극 물질로 사용할 수 있음을 발견하였다.[8] 스피넬은 가격이 싸고 전기전도도와 리튬 이온 전도도가 우수하며 구조적으로 안정적이기 때문에 매우 각광받았다. 비록 순수한 망간으로 이루어진 스피넬은 반복되는 사용으로 인해 성능이 저하되지만, 이러한 점은 스피넬을 구성하는 화학 원소에 변화를 줌으로써 해결할 수 있다.[9] 망간 스피넬은 오늘날 상업적인 리튬 이온 전지들에 사용되고 있다.[10] 1989년 오스틴 텍사스 대학교의 만티람(Arumugam Manthiram)과 굿이너프는 폴리음이온을 함유하는 양극이 유도 효과를 갖기 때문에 산화물을 사용하는 양극보다 더 높은 전압을 낼 수 있음을 발견하였다.[11] 1996년 파디(Akshaya Padhi)와 굿이너프, 그리고 그 협력자들이 인산철리튬과 감람석 결정구조를 갖는 인산금속계 리튬을 리튬 이온 전지의 양극 물질로 사용할 수 있음을 발견하였다.[12] 인산철리튬은 여느 양극 물질과 비교해도 저렴한 가격과 뛰어난 안전성, 성능, 그리고 안정적인 작동 성능을 보였다. 또한 인산철리튬은 전기 자동차에 사용되는 거대한 전지와 같이 안전성을 요구하는 에너지 저장 장치로서 적합하다. 인산철리튬은 오늘날 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기 등에 널리 사용되고 있다. 2002년 MIT의 치앙(Yet-Ming Chiang)과 그 연구팀은 전극에 알루미늄이나 니오브, 또는 지르코늄을 도핑함으로써 전기전도도를 크게 증가시켜 리튬 이온 전지의 성능을 극대화할 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나 이 도핑 처리에 의해 성능이 향상되는 원리가 실제로 어떻게 되는지에 대해서는 많은 논쟁이 있다.[13] 2004년 치앙의 연구팀은 또 다른 기술을 개발하는데, 100나노미터의 지름을 갖는 인산철 입자를 전극에 도핑하는 것이다. 이를 통하여 밀도가 100분의 1 이하로 감소하였고 전극의 표면적과 전지의 용량이 증가하는 효과를 얻었다. 인산철을 이용하는 기술의 상업화는 치열한 시장 경쟁을 낳았고, 또한 치앙과 굿이너프 간의 특허 침해 분쟁을 야기했다.[13] 전기근육자극요법
전기근육자극요법(EMS)을 통한 근력운동은 신경과 근육이 자발적인 근력운동을 할 때와 동일한 효과를 이끌어낼 수 있다. 실질적인 적용에 대한 추가적인 연구는 EMS가 효과적인 기술인지 그렇지 않은지라는 문제에 있어서의 중요한 요인을 지적했다. [20][21] 돌아보면 이 연구는 과거의 학자들이 다른 사람들이 얻지 못한 결과를 얻어낸 이유를 알 수 있게 해준다는 사실을 알게 된다. 또한 저명한 대학들에서 이에 관한 연구가 계속되면서 EMS가 근섬유의 발달을 유도한다는 사실이 널리 알려지게 되었다.[22] 골근섬유의 특성때문에 다양한 종류의 섬유는 다양한 종류의 EMS에 의해 다양한 단계로 활성화될 수 있다. 또한 EMS 활동의 패턴에 따라 수정을 계속해나간다. 이런 패턴들을 프로토콜 또는 프로그램이라고 지칭하는데 이 패턴이 다양한 섬유들의 수축으로부터 다양한 반응을 보이게 될 것이다. 몇몇 프로그램은 지구력을 향상시킬 것이고 어떤 프로그램은 근력 향상을 유도할 것이다. 브라운 운동
1905년 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein)은 4월에 독일의 학술지 에 발표한 그의 박사 학위 논문인 을 기초로 해서 같은 해 5월 역시 같은 학술지에 발표한 논문 에 브라운 운동에 대한 이론을 발표했다. 아인슈타인은 당시로서는 파격적으로 원자의 실재와 통계적 요동을 바탕으로 브라운 운동을 설명했다. 이후 그는 1908년 이라는 논문을 발표했고, 1905년에 발표한 논문에서보다 더 상세하게 브라운 운동에 대한 이론을 제시한다.
1906년에는 폴란드의 마리안 폰 스몰루초프스키(Marian von Smoluchowski)가 방법은 전혀 다르지만 분자운동론을 고려한 본질적으로는 아인슈타인과 같은 공식을 유도해낸다. 아인슈타인의 공식은 이후에 장 바티스트 페랭(Jean Baptiste Perrin)등에 의해 실험적으로 증명된다. 세포 이론
세포는 1665년 로버트 훅이 처음으로 발견하여 《마이크로그래피아》에 수록하였다. 훅은 이 책에 그가 관찰한 60 건의 다양한 생물 그림을 실었다. 그 중 하나는 코르크 병마개를 아주 얇게 저며 관찰한 것이는데, 훅은 코르크 조직에서 보이는 격자를 “세포”(cell)라고 불렀다. cell은 라틴어 cella에서 연원한 낱말로 작은 방을 뜻하였다. 훅의 시대에 cell은 벌집의 방과 같은 것을 가리키는 낱말로 쓰이고 있었다. 그러나 훅은 그가 관찰한 구조가 갖는 기능을 알지는 못하였다. 훅이 세포라고 생각한 것은 실은 살아있는 조직은 모두 사라지고 세포벽만 남은 빈 공간이었다. 당시 현미경의 배율이 그리 크지 않았기 때문에 훅은 세포안의 더 작은 구조들을 관찰할 수는 없었다. 따라서 훅은 세포가 살아있는 것이라고 생각할 수도 없었다. 훅이 관찰한 세포에는 세포핵이나 다른 세포소기관 역시 없었다. 《마이크로그래피아》에는 가죽 위에 핀 곰팡이를 관찰한 그림도 수록되어 있는데 훅은 포자를 관찰할 수 없었기 때문에 어떻게 곰팡이가 번식하는 지 알 수 없었다. 이러한 관찰 결과 훅은 자연발생설을 지지하게 되었다. 당시에는 아직도 아리스토텔레스 물리학이 통용되던 시절이었고, 보다 세밀한 관찰은 안톤 판 레이우엔훅이 고배율 현미경을 발명할 때가 되어서야 가능해졌다. 근육
근육에 자극을 가하면 먼저 근섬유 막에 흥분이 생긴다. 즉, 운동 신경의 말단이 근섬유와 접하는 부위를 '신경근 접합부'라고 하고, 특히 이 부위의 근섬유막을 '운동 종판'이라고 하는데, 근육에 자극을 가하면 운동 뉴런의 말단에서 아세틸콜린이 분비되어 운동 종판의 이온에 대한 투과성이 증가되므로 활동 전류가 발생한다. 척추동물의 가로무늬근에서는 흥분이 근섬유막에서 근원 섬유로 전해져 근육의 수축이 일어난다. 근육의 흥분과 수축의 기작은 최근에 와서야 해명되고 있다. 헉슬리 등은 도마뱀이나 개구리 등의 근원 섬유를 둘러싼 내부 원형질의 망상 구조가 흥분과 수축의 과정에 중요한 역할을 하고 있다고 말하고 있다. 전자기학
전기와 자기는 아주 오래전부터 알려진 현상이었지만, 이 둘이 사실은 같은 상호 작용이란 것은 19세기에 와서야 밝혀졌다. 1820년 덴마크의 과학자 한스 크리스티안 외르스테드는 전류가 흐르는 도선 가까이 나침반을 두면 나침반의 바늘이 가리키는 방향이 변하는 것을 관찰하고 전류와 자기 사이에 연관이 있음을 밝혀냈다. 프랑스의 과학자 앙드레마리 앙페르는 외르스테드의 논문을 읽고 자신도 같은 실험을 하여 전류가 흐르는 도선에 생기는 자기장의 방향을 관찰하였다. 앙페르는 전류가 오른손의 엄지손가락 방향으로 흐를때 자기장은 나머지 네 손가락을 말아쥔 방향으로 형성된다는 것을 밝혔는데, 오른손 엄지를 위로 치켜 든다면 나머지 말아 쥔 네손가락은 반시계방향을 나타내게 된다. 이러한 발견은 앙페르의 오른나사 법칙이라는 이름으로 널리 알려지게 되었고, 훗날 수리 모형이 만들어져 앙페르의 회로 법칙이 수립되었다. 1824년 영국의 과학자 윌리엄 스터전은 전류에서 발생하는 자기장을 이용하여 전자석을 만들었다. 스터전이 처음 만든 전자석은 말굽 모양의 철심을 자기 코어로 이용한 것이었다. 스터전은 자기 코어에 굵은 구리 전선을 18 번 감아 전자석을 만들었다. 당시에는 오늘날과 같은 절연체가 없었기 때문에 스터전은 구리 도선에 바니시를 발라 절연체로 사용하였다.
전류가 자기장을 만든다는 사실이 알려지자, 자기장에서도 전류를 만들 수 있지 않을까 하는 의문을 갖는 것은 어찌보면 당연한 것이었다. 1831년 마이클 패러데이는 자석을 도선 가까이에서 움직이면 전류가 생긴다는 것을 밝혀내었다. 패러데이는 영구 자석이든, 전자석이든 자기장을 형성하는 것이기만 하면 도선가까이에서 움직이면(즉, 자기장의 변화가 일어나면) 전류가 생긴다는 것을 알아내고 이를 정리하여 패러데이 전자기 유도 법칙을 발표하였다. 자기에서 전기가 유도될 수 있다는 것이 알려지자, 이것을 이용한 많은 기술들이 발명되었다. 니콜라 테슬라는 전자기 유도를 이용하여 교류 발전기를 발명하였다. 자기장
1882년, 니콜라 테슬라는 처음으로 회전 자기장의 개념을 창안했고, 1885년에는 갈릴레오 페라리스(Galileo Ferraris)에 의해 독립적으로 회전 자기장의 개념이 연구되었다. 1888년, 테슬라는 자신의 작업을 통해 미국특허 381968번을 취득했고 같은 해 페라리스는 자신의 연구업적을 토리노의 왕립아카데미에 논문으로 제출했다. 소나
1827년 스위스의 물리학자 다니엘 콜라돈(Daniel Colladon)과 프랑스의 수학자 찰스 스트름(Charles Sturm)에 의해 전등 불빛과 수중의 종소리와의 시간차로 수중음파의 속도를 측정한 것을 시초로, 1880년 자크(Jacques)와 피에르 퀴리(Pierre Curie)가 압전효과를 발견하고 제임스 줄(James Joule)이 자왜현상(Magnetostrictive Phenomena)과 유사한 변환현상을 발견했다. 이들을 이용하는 것이 현재 소나의 기본 원리이다. 근수축
19세기 현미경을 통한 근수축의 미시적 구조에 대한 관심과 1930년대 아치볼드 힐에 의한 근육 내 열생산 이론은 근수축에 대한 이해에 바탕이 되었다. 그 이후 1950년대 앤드루 헉슬리에 의한 교차결합이론은 활주가 일어나는 원리를 설명하고 있으며 현재까지 근수축기작을 잘 설명해주고 있는 이론이다. 이처럼 생리학적 기작과 함께 근육의 역학적 성질도 연구되는 가운데, 근수축과 관련된 역학적 연구로 근육의 길이-장력과의 관계, 부하-근수축 속도와의 관계에 대한 연구가 있다. 아치볼드 비비언 힐
그는 브리스톨의 도시에서 태어나 케임브리지 대학 트리니티 칼리지에 입학했다. 생리로 전향하기 전에는 3 년간 수학을 공부했다. 그의 초기 연구는 미하엘리스-멘텐 식 이나 힐 계수가 있다. 그는 생물 물리학의 창시자 중 한 명인 헤르만 폰 헬름홀츠와 함께 신경 과 근육의 물리적 특성에 관한 다양한 측정을 실시했다.
1913 년에 경제학자 존 메이너드 케인스와 외과의사 제프리 케인즈의 동생인 마가렛 케인즈와 결혼해 2 남 2 녀를 낳았다. 장녀의 폴리 힐( 1914 년 ~ 2005 년 )은 경제학자이고, 아프리카 시험 협의회 (WAEC)의 시험관인 KAC 험프리와 결혼했다. 장남인 데이비드 케인즈 힐( 1915 년 ~ 2002 년 )은 물리학을, 차남인 모리스 힐 ( 1919 년 ~ 1966 년 )은 해양학자이다. 둘째 딸 재닛 힐은 소아 정신과 의사로, 면역학자 존 허버트 험프리와 결혼 했고, 심리학자 니콜라스 험프리를 낳았다.
1914 년 제 1 차 세계 대전이 발발하면서 그는 영국 육군에 소속되어, 탄도학 및 운영을 연구하는 팀을 구성했다. 이 팀에는 랄프 호우라, 더글라스 하틀리, 에드워드 아서 밀른 등의 저명한 물리학자가 있었다.
아치 볼드는 1919 년에 케임브리지로 돌아와 1920 년에 맨체스터 빅토리아 대학 (현 맨체스터 대학)의 생리학 교수가 됐다. 오토 프리츠 마이어 호프의 연구와 병행하여 그는 근육의 기계적 작동 원리를 해명했다. 두 사람은 1922년 노벨 생리학 의학상을 수상했다.
1923 년 그는 어니스트 스털링의 뒤를 이어 유니버시티 칼리지 런던의 생리학 교수의 직에 종사했고, 1951 년에 퇴임 할 때까지 이 자리를 맡았다. 1966 년까지 정력적으로 연구를 계속했다.
제 2 차 세계 대전을 계기로 아치 볼드는 공적인 일에 종사하게되었다. 1935 년에는 패트릭 브래킷, 헨리 티자도 등과 함께 레이다를 만드는 위원회에 참여했다. 1940 년에서 1945 년 사이에는 캠브리지 대학의 이사회의 일원이 되었고 아돌프 히틀러의 박해를 피해 온 과학자들을 지켜주었다. 또한 미국 정부의 많은 과학 위원회에 소속되어 있었다.[
1977 년에 캠브리지에서 사망했다. 코네티컷주
1808년, 이스트 윈저의 일라이 테리는 다량 생산을 통해 시계를 만든 첫 사람이 되었다. 1810년, 로드니 행크스와 그의 조카 호레이쇼는 맨스필드에 국가의 첫 비단 제조 공장을 지었다. 하트퍼드의 새뮤얼 콜트는 첫 성공적인 되풀이 되는 피스톨을 발명하였고 1836년 미국 특허권을 얻었다. 콜트는 자신의 하트퍼드 공장에서 피스톨과 다른 화기들을 만들었다. 1839년, 찰스 굿이어는 고무를 경화시키는 방법을 찾았다. 그는 1844년 자신의 고무 경화 방법을 특허받았다. 코네티컷 주에서 온 주민들은 자전거, 엽궐련, 구리 동전, 너트와 볼트, 핀과 바늘, 실과 고무 신발들을 만든 개척자가 되었다. 토스터
전기 토스터에 대한 최초의 미국 특허 출원은 디트로이트의 미국전열회사(American Electrical Heater Company)의 조지 슈나이더(George Schneider)에 의해 마쉬(Marsh)와 공동으로 제기되었다. Hoskins 회사가 크로멜(chromel)로 고려한 첫 번째 지원중 하나는 토스터이지만, 결국에는 전선 자체를 만드는 데 집중하기 위해 지원을 포기했다. 열
또 다른 이론은 1738년에 스위스의 물리학자이자 수학자인 다니엘 베르누이의 유체역학으로부터 나온 기체 분자 운동론이다. 이 연구에서 베르누이는 처음으로 기체가 모든 방향으로 운동하고 있는 엄청나게 많은 분자들로 이루어져 있다고 주장하였다. 표면에 대한 그들의 영향이 우리가 느끼는 기체의 압력을 일으키는 것이다. 한 물질의 내부에너지는 각각의 분자와 연관되어 있는 운동에너지의 합이고, 활동적인 분자들로 이루어져서 매우 높은 내부에너지를 가진 지역에서 덜 활동적인 분자들로 이루어져 있고 내부에너지도 더 낮은 지역으로 열전달이 이루어지는 것이다. 에너지 보존 법칙
1842년 역학적 에너지 보존의 법칙은 가장 먼저 독일의 J.R.마이어에 의해 제시되었다. 그는 열대지방을 여행하던 도중 선원들의 동맥 색이 붉은 것을 보고 에너지와 열의 관계를 처음 추측하였다. 후에 1850년 마이어는 열의 일당량이라는 개념을 적용시켜 을 발표하였다. 수소들을 용기에 집어넣고 한 쪽면을 피스톤으로 막은 뒤 추를 올려 놓아 일정한 압력을 준다. 이 상태로 가열하게 되면 기체는 팽창하여 부피가 증가한다. 밀폐하여 가열하였을 경우에는 열용량이 2.4cal이였지만 팽창을 자유롭게 하였을 때는 3.4cal이였다. 마이어는 "열량이란 압력에 저항하여 부피를 증가시키는 능력이다"라고 결론을 내렸다. 압력에 대하여 부피를 증가시키는 것은 일을 한다는 것과 동일하여 "열이란 일을 하는 능력이다"라고 결론을 내릴 수 있다. 이러한 능력은 [에너지]라고 정의가 되어있었는데 "열은 에너지다"라고 결론을 내렸다..
마이어의 실험에 앞서 1842년 영국의 줄이 비슷한 실험을 고안하였다. 마이어가 일을 시켜서 열에너지를 계산한 것과는 반대로 열에너지를 통해 일을 계산하였다. 줄의 장치를 잘 살펴보면 인간이 핸들을 돌려 추를 끌어올려 위치에너지를 증가시킨다. 그리고 핸들을 놓게 되면 추가 떨어지면서 물 속의 교반기를 회전시키는데 이는 추의 위치에너지가 교반기의 운동에너지로 전환되는 과정이다. 모든 실험이 끝난 후 물이 잔잔해지면 물의 온도가 전체적으로 증가한 것을 관찰할 수 있는데 이는 정확히 위치에너지의 양과 같다. 줄의 실험은 열이 에너지라는 것을 입증함과 동시에 에너지의 형태가 변하고 여러 과정을 거쳐도 그 전체 양은 줄지 않는 다는 것을 증명하였다. 초기 인류의 불의 이용
섬네일|225px|불을 다룰 줄 알았던 것으로 알려진 최초의 인류 호모 에렉투스의 복원 두상 초기 인류의 불의 이용</b>은 인간 문화 진화적인 면에서 전환점이다. 불을 처음 사용한 시기는 호모 에렉투스가 살았던 142만 년 전으로 거슬러간다. 그 증거를 보여주는 아프리카의 유적은 최소한 열세 군데가 있다. 그 가운데 시대가 가장 이른 케냐의 체소완자에서는 짐승의 뼈가 올도완 석기, 불에 탄 진흙과 함께 나왔다. 고생물학자들은 50여 개의 불탄 진흙 조각들의 배열로 미루어 화로가 아니었을까 하고 추측한다. [1] 이제 인간은 불을 겁내지 않고 이용하게 되면서 날것보다는 익힌 것이 더 좋다는 사실을 깨달았다.[2] 또한 불은 따뜻함과 외부로부터의 안전을 가져다 주었다. 또, 불은 추운 밤 시간대에도 인간이 활동할 수 있도록 확장해 주었으며 포식자나 곤충으로부터 보호할 수 있게 도와주었다.[3]