빛의 속도를 처음 측정한 사람은 누구인가?
빛의 속력
현대 초기까지도 빛이 무한한 속도로 즉시 이동하는지, 굉장히 빠른 유한한 속도로 이동하는지 알려지지 않았다. 이 문제에 관한 최초의 기록은 고대 그리스에서 발견되었고, 고대 그리스인들 중 무슬림 학자들과 유럽의 고전 과학자들은 뢰머가 최초로 빛의 속력을 계산하기 전까지 오랫동안 토론을 했다. 아인슈타인의 상대성 이론에서는 빛의 속력이 일정하다고 말한다. 이때부터, 과학자들은 정확한 계산들을 제공하고 있다.
올레 뢰머
뢰머는 빛의 속도는 지구의 지름에 해당하는 거리를 1초보다 훨씬 적은 시간에 지날 수 있을 정도로 빠르다는 규모의 비교 증명으로 추론을 시작한다. 페르마의 원리
알렉산드리아의 헤론은 빛의 진행 경로는 최단 거리를 따른다고 생각했다. 이것은 빛의 속도가 항상 일정할 때에만 가능하며, 반사 현상은 설명할 수 있지만 굴절 현상은 설명하지 못한다.
17세기에 이르러 페르마는 굴절 현상을 설명하기 위해 '페르마의 원리'라 불리는 최소 시간 원리를 주장했고, 이를 이용하여 굴절 현상을 성공적으로 설명할 수 있었다. 존 커 (물리학자)
커 효과는 100ns정도의 아주 짧은 순간의 사진을 찍기위한 Kerr Cell에도 사용된다. 1928년 Karolus&Mittelstaedt는 Kerr cell을 이용해서 빛의 속도를 측정하기 위한 빛을 만들어 내었다. 기존의 기계적인 방법을 이용해서 만들수 있었던 최대 진동수는 10kHz였지만, Kerr cell은 10MHz로 훨씬 짧은 순간동안의 빛을 만들 수 있었다. 빛의 속력
아인슈타인의 특수상대성이론은 빛의 속력 불변의 원리[2]를 바탕으로 상대방에 대해 등속으로 움직이는 두 개의 기준틀에서 고전 전자기법칙이 변하지 않고 유지되는 새로운 시공간 개념을 제시한다. 모든 관성좌표계에서 빛의 속력이 일정하다고 가정하면, 서로 다른 속도를 가진 관성좌표계에서 자연법칙은 동일한 형태로 기술될 수 있다. 일반적으로 기본 상수 c 는 시공간 내에서 동일한 값을 가진다고 가정하고 있고 이것은 그것들은 위치나 시간에 비의존적임을 의미한다. 그러나 많은 이론에서 시간에 따라서 빛의 속력이 달라질 수 있다고 주장하고 있다. 아직 빛의 속력이 변한다는 결정적인 증거는 발견되지 않았지만 계속해서 연구가 진행 중이다. 일반적으로 빛의 속력은 등방성이라 가정한다. 이것은 빛의 속력을 측정하는 방향에 영향을 받지 않고 동일한 값을 갖는 것을 의미한다.[3] 적색편이
천문학에서의 도플러 효과에 의한 적색편이는 1848년에 피조(Hippolyte Fizeau)에 의해 처음으로 관측되었다. 그는 별빛의 선스펙트럼의 파장이 변하는 것을 발견했는데, 이 효과는 "도플러-피조 효과"라고 불리기도 한다. 1868년에는 영국의 천문학자 윌리엄 허긴스가 처음으로 지구로부터 멀어지지는 별의 속도를 측정했다.[8] 1871년에는 태양의 자전 때문에 프라운호퍼 선들이 약 0.1Å 정도 편이되는 현상이 관측되었다.[9] 1887년에는 보겔()과 샤이너()가 지구의 공전 때문에 별빛의 파장이 1년에 걸쳐 주기적으로 변하는 현상을 발견했다.[10] 1901년에는 Aristarkh Belopolsky가 실험실에서 회전하는 거울을 이용하여 도플러-피조 효과를 재현해냈다.[11] 헨리에타 스완 레빗
헨리에타 스완 레빗(, 1868년 7월 4일 ~ 1921년 12월 12일)는 미국의 천문학자이다. 래드클리프 대학을 졸업하고 1893년부터 하버드 대학교 천문대에서 항성의 밝기를 정리하기 위하여 사진건판을 검사하는 계산수로 근무했다. 레빗은 세페이드형 변광성의 변광 주기와 광도 사이에 상관관계가 있다는 것을 발견했다. 레빗은 생전에는 합당한 인정을 받지 못했지만, 그녀의 이 발견은 지구에서 멀리 떨어져 있는 은하들까지의 거리를 측정할 수 있는 최초의 방법을 제공한 것이었다. 레빗 사후, 에드윈 허블이 이 주기-광도 관계를 이용하여 우주가 팽창하고 있음(허블의 법칙)을 밝혀내게 된다. 알레산드로 볼타
알레산드로 주세페 안토니오 아나스타시오 볼타(, 1745년 2월 18일 ~ 1827년 3월 5일)는 이탈리아의 물리학자이다. 연속 전류를 공급해 줄 수 있는 전지를 처음으로 개발하였다. 전압을 측정하는 단위인 볼트는 1881년 볼타의 업적을 기려 그의 이름을 따서 지어진 것이다. 크리스티안 하위헌스
크리스티안 하위헌스는 빛에 관한 파동 이론으로 유명하다. 그는 빛의 반사, 굴절 그리고 회절과 같은 현상들을 하위헌스의 원리라고 불리게 되는 생각에 기반하여 설명하였고, 이러한 생각들을 정리한 《빛에 관한 논술》을 1690년에 출간하였다. 그의 이론은 아이작 뉴턴이 자신의 저서 《광학(Opticks)》에서 다룬 빛의 입자설과 대립되었지만, 1801년 토마스 영의 이중슬릿 회절 실험을 통해 파동 이론이 힘을 얻게 된다. 그러나 이후 광자의 개념이 도입되면서 다시 빛의 입자성과 파동성에 대한 논쟁이 벌어졌다.
이 외에도 하위헌스는 빛이 파동, 정확히는 횡파라는 이론에 기반하여 그는 복굴절과 편광이라는 광학적 현상을 설명해냈으며, 그와 동시에 단단하며 탄성이 있는 미립자의 모임의 에테르라는 개념을 상정하여 빛의 전파 현상을 설명했다. 1652년부터 망원경과 렌즈의 개발에 관심을 갖기 시작해, 자신의 형과 스피노자 등과의 협력을 통해 1655년에는 망원경 개량에 성공하였고 이후 천문학에서 다양한 업적을 세우게 된다. 홀로그램 우주
홀로그램 우주 가설은 미국 태생의 물리학자인 데이비드 봄이 처음으로 주장한 가설인데, 그 자체는 양자역학에 대한 의문점에서 출발했다. 그는 EPR 역설에서 양자역학의 측정 결과를 빛의 속도보다 빨라야만 측정할 수 있다고 알베르트 아인슈타인이 의문을 제기한 것에 대해서, 그것이 전자가 상호연결되어있기 때문에 가능한 것이라고 주장했다. 봄은 버클리 방사선연구소에서의 실험을 통해 플라스마 속에 전자들이 들어왔을 때 전자들이 개별로 활동하는 것이 아니라 서로 연결되어 있는 전체의 일부처럼 조직적인 활동을 한다는 것을 알아냈고, 이것을 플라스몬이라고 명명했다. 시간
1602년경 갈릴레오 갈릴레이는 진자의 진동 주기가 진폭으로부터 거의 독립적이라는 사실을 발견하였는데 이를 진자의 등시성이라 한다. 1656년에 네덜란드의 수학자이자 천문학자 크리스티안 호이겐스(1629~1695)는 진자의 위와같은 성질을 이용하여 시계의 시간조절기로 진자를 활용였고, 이전보다 정확하게 시간을 측정할 수 있게 되었다. 앨버트 에이브러햄 마이컬슨
또한 마이컬슨은 정확한 광속도를 구하는 실험을 반복하여 그가 얻어낸 초속 18만 6,153마일이라는 숫자는 당시 최고의 정밀도를 자랑했다. 요제프 폰 프라운호퍼
요제프 폰 프라운호퍼 기사 (, 1787년 3월 6일 ~ 1826년 6월 7일) 는 독일의 물리학자이다. 광학 기계를 제작한 외에 광학과 수학을 홀로 공부하여 태양과 별의 스펙트럼을 연구하였다. 여러 가지 유리의 굴절률을 연구하던 중 나트륨 스펙트럼 D를 발견하였다. 1814년 태양의 스펙트럼에서 324개의 검은 선을 발견하였다. 이 선을 '프라운호퍼 선'이라 한다. 또, 처음으로 회절 현상을 연구하여 빛의 파장을 계산해 냈다. 에테르 (물리)
마이켈슨-몰리 실험은 가장 유명한 부정실험으로 언급된다. 실험의 주 설계자인 마이켈슨은 정확한 빛의 속력을 측정하기위해 노력했던 미국의 실험물리학자였다. 그는 에테르의 존재를 지지했었는데 이 실험은 에테르를 빛의 속력이 c=300,000 km/s 로 일정한 정지좌표계로 보고 지구라는 계가 속력 v로 움직이고 있는 것으로 가정하고 있다. 즉 애초에 실험의 의도는 에테르의 존재를 증명하는 것이었지만 결과는 예상과 정반대로 나왔고 에테르가 존재하지 않는다는 반증이 되었다. 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. 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. 광년
다른 정밀한 수치들은 일관된 IAU 계를 바탕으로 도출되지 않았다. 일부 최근의 자료에서 볼 수 있는 값인 9.460536207 x 10 미터는 365.2425일 (31,556,952초)로 이뤄진 그레고리년과, 정의된 빛의 속도(299,792,458 m/s)를 바탕으로 나온 값이다. 시간
영국의 물리학자 폴 디랙(Paul Dirac, 1902~1984)은 전자가 빛에 속도에 가깝게 빨리 움직이면 슈뢰딩거 방정식으로는 부족하며, 상대론을 결합한 디락 방정식을 따라야 한다고 주장한다. 이렇게 나온 디락 방정식의 문제점은 양의 에너지 뿐만이 아니라 음의 에너지가 가능하다는 것이었다. 그러나 디락은 자신의 이론을 끝까지 포기하지 않았는데, 결국 1932년 미국의 물리학자 칼 앤더슨(Carl Anderson, 1905~1991)이 제로 우주에서 날아온 전자의 반입자(양전자)를 발견하게 됨으로써 이 이론은 참임이 밝혀졌다.  뉴턴 운동 법칙
뉴턴의 법칙들은 200년이 넘게 실험과 관측을 통해 입증되어 왔다. 이 법칙들은 인류의 척도(10~10m의 길이에서 0~10m/s의 속도를 갖는 척도)에서 일어나는 운동학을, 관측 결과보다 더욱 정확하게 설명해 주고 있다. 즉, 대략 모든 속도들이 빛의 속도의 1/3 이하라면 뉴턴의 법칙은 대부분의 경우 그 오차를 무시할 수 있는 정도로 정확하다. 빛의 속력
지금까지 빛의 속도는 광원에서 방출된 빛을 거울에 반사시키고 검출기로 검출하여 측정하였다. 빛은 광원의 원자에서 방출되고, 실험실에 놓인 거울의 원자에서 재방출된다. 빛을 입자라고 보고 원자에서 방출되는 빛의 속도가 원자에 대한 상대속도로 일정하다면, 그 원자가 실험실에 있는 한 측정값은 언제나 같을 수 밖에 없다. 어떤 별빛이라도 일단 거울에서 반사되는 순간 우리가 알고 있는 속도로 재방출된다. 빛
빛이 금속 표면에 충돌할 때 전자가 방출되는 현상을 광전효과라고 한다. 광전효과는 1887년 독일의 헤르츠가 우연히 발견하였다. 그 당시에는 빛이 파동인 경우 발생하는 현상으로 큰 관심을 갖지 않았다. 그러나 광전효과를 조사해 보면서 빛이 파동인 경우 설명하기 힘든 현상들이 나타났다. 방출되는 전자의 수는 빛의 세기가 아니라 빛의 진동수에 비례하는 것이 확인되었다. 게다가 어떤 특정 진동수보다 낮은 진동수를 가진 빛이 비추었을 때 빛의 세기에 관계없이 전자가 방출되지 않았다. 이 결과는 빛이 파동설로는 설명이 불가능한 것이었다. 마침내 1905년 알베르트 아인슈타인이 빛의 입자설의 부활을 통해 이 문제를 해결하였다. 아인슈타인은 빛 입자를 광자라고 불렀고 그의 주장을 광양자설이라 하였다. 그러나 압도적으로 많은 파동설의 증거 때문에 많은 물리학자들의 반론에 부딪혔다. 아인슈타인은 그의 주장을 뒷받침하는 많은 논문을 발표하는 노력을 통해, 결국 그의 광전 효과에 대한 설명이 인정받게 되었다. 아인슈타인은 광전효과를 설명한 공로로 1922년 노벨 물리학상을 수상하였다. 이것은 결정적으로 빛의 입자와 파동의 이중성과 양자역학의 기초를 마련하게 되었다. 에드윈 허블
에드윈 파월 허블(, 1889년 11월 20일 ~ 1953년 9월 28일)은 미국의 천문학자이다. 그의 업적은 크게 두 가지가 있다.
그는 1921년 경 세페이드 변광성을 이용하여 우주의 크기를 재었다. 이 발견은 후에 할로 섀플리와 히버 커티스의 대논쟁을 종결하는 데 근거로 쓰였다. 또한, 그는 1929년 경 은하를 관측하여 스펙트럼의 선에 나타나는 적색 편이를 시선 속도라고 해석하고, 후퇴하는 속도가 은하 간 거리에 비례한다는 허블의 법칙을 발표하였다. 이는 우주가 팽창한다는 사실을 뒷받침하여 이후 대폭발 이론의 기초가 된다.
그의 발견 때문에 그는 여러 영예를 누렸다. 허블 우주 망원경은 그의 이름을 따서 명명하였다. 조지프 존 톰슨
조지프 존 톰슨 경(, , FRS, 1856년 12월 18일~1940년 8월 30일)은 영국의 물리학자이며, 전자와 동위원소를 발견하였고 질량 분석계를 발명하였다. 그는 기체에 의한 전기 전도에 관한 실험적 연구, 전자를 발견한 것으로 1906년 노벨 물리학상을 수상하였다. 빛의 속력
엠페도클레스는 빛이 유한한 속도를 가진다고 주장한 첫 번째 사람이다. 그는 빛이 움직이고, 따라서 이동하는 데 약간의 시간이 필요하다고 주장했다. 아리스토텔레스는 반대로 빛이 움직임이 아닌 어떤 것의 존재 때문이라고 말했다. 에우클레이데스와 프톨레마이오스는 빛이 눈으로부터 나와서 볼 수 있다는 emission theory of vision을 발전시켰다. 이 이론에 기초하여 알렉산드리아의 헤론은 별과 같이 떨어진 물체들을 눈을 뜨자마자 바로 볼 수 있기 때문에 빛의 속력이 무한하다고 주장했다. 시간지연
이제 시속 100km 기차에 탄 새를 ‘빛’으로 바꾼 뒤, 기차의 이동 방향으로 ‘전등’을 켠다. 전등 불빛은 빛이므로 빛의 속도(광속)로 달린다. 기차 밖 정지한 관찰자에게 전등 빛의 속도는 얼마로 보일까. 고전적 계산법으론 전등 빛의 속도는 기차 속도에 광속을 더한 속도여야 하지만, 아인슈타인이 보기엔 우주의 어떤 물체도 광속을 넘을 수 없으므로, 그 속도(‘기차 속도+전등 빛 속도’)는 ‘전등 빛 속도,’ 곧 광속이 되어야 한다. 자비야바
이 별은 아인슈타인이 1922년 9월 21일 일식 때, 우주 공간에서 빛의 속도를 측정하기 위해 이용한 별이기도 하다. 진공 속 빛의 속도는 태양에 가까워지면서 느려진다. 프리드리히 빌헬름 아르겔란더
아르겔란더는 항성의 위치와 등급을 결정하는데 뛰어났으며, 해당 분야의 근대 천문학의 선구자라 할 수 있다. 또한 아르겔란더는 태양의로 항성의 거리를 측정했으며, 동료들과 함께 새로운 도구들을 체계적으로 사용하여 항성 목록 작성과 변광성 연구에 훌륭한 업적을 남겼다. 아르겔란더는 변광성을 주의 깊게 연구한 최초의 천문학자로, 한 줌도 채 알려지지 않았던 변광성을 분류하는 근대적 체계를 확립한 것은 아르겔란더의 공이다. 은하
1970년대에는 베라 루빈(Vera Rubin)에 의해 수소선의 관측에서 얻은 은하의 회전속도가 은하의 바깥쪽 부근에서도 늦춰지지 않는다는 것이 밝혀 졌다.[29] 이로써 은하의 회전속도 곡선을 은하에 있는 별이나 가스같은 물질 만으로는 설명할 수 없으므로 다른 물질이 필요하다는 사실이 알려졌다. 이렇게 "빛을 내지 않지만 질량을 가진 물질"을 암흑 물질이라고 한다. 암흑 물질의 정체에 대해서는 다양한 설이 있지만, 아직 명확히 밝혀지지 않고 있으며, 현대 물리학 및 천문학이 풀어야 할 가장 중요한 문제 중의 하나로 남아 있다.[30] 프란체스코 마리아 그리말디
그는 에서 프리즘에 의한 빛의 스펙트럼에 대해 처음으로 논하였다. 빛의 회절 현상·빛의 간섭·분산 등을 연구했으며, 빛의 파동 이론을 처음으로 생각해 냈다. 현대물리학
또, 미국의 마이컬슨과 몰리는 수직으로 교차하는 간섭계(Interferometer)를 만들어 에테르의 운동 방향과 빛의 운동 방향에 대한 실험을 하였다. 1887년에 그들은 지구의 운동과 각각 평행 방향과 수직 방향으로 운동한 두 빛이 한 지점에서 서로 만나 간섭 현상을 일으키도록 하는 장치를 만들었다. 그리고 만일 지구의 운동이 에테르에 영향을 준다면 그것은 빛의 속도 차이로 나타나고 간섭 무늬를 통해 파악될 것이라 예상하였다. 실험 결과 두 빛은 같은 속도로 움직였고 따라서 두 과학자는 지구 운동이 에테르에 영향을 주는 효과를 검출할 수 없었다. 이러한 현상들을 고전 역학과 전자기학의 틀에 맞게 설명하기 위해 네덜란드의 헨드릭 로런츠는 임시 방편으로 길이 수축 가설을 도입했다. 1904년에 로런츠는 수축 가설에 기초하여 움직이는 관찰자에게 물리 법칙이 불변이 되도록 만드는 로런츠 변환 수식을 제시하였다. 이 변환식은 길이 수축이라는 이해하기 힘든 가설을 포함하고 있었으나 현상에 대해서는 수학적으로 정확한 결과를 제시하였다.
알베르트 아인슈타인은 헨드릭 로런츠의 1904년 논문을 알지 못한 상태에서 1905년에 「움직이는 물체의 전기 동역학에 대하여」를 발표했다. 이 논문의 결과는 등속도로 움직이는 관찰자에 대해서만 다루고 있기 때문에 보통 특수 상대성 이론이라고 부른다. 이 논문에서 아인슈타인은 새로운 방식을 써서 일반적인 형태의 로런츠 변환식을 얻어냈다. 그는 아래와 같은 몇가지 가정을 도입하였다.알베르트 아인슈타인은 광속도 불변의 원리를 바탕으로 등속도로 움직이는 모든 관찰자들에게 전자기 법칙이 불변으로 유지되는 좌표와 시간의 변환식을 유도하였다. 그 결과는 로런츠 변환식의 일반적인 형태였으며 새로운 시공간 개념이었다. 또한, 이 과정을 통해 빛 에테르의 도입이 필요하지 않음이 증명되었다. 아인슈타인이 같은 해에 빛이 에테르의 파동이 아니라 입자처럼 전달된다는 광자 이론을 발표한 것은 특수 상대성 이론과도 관련이 있는 것이었다. 빛의 속력
빛의 속력에는 일방속력(one –way speed)과 쌍방속력(two-way speed)이 존재한다. One-way speed of light의 예로는 빛이 광원에서 먼 관측자로 이동하는 경우의 속력이 있다. Two-way speed of light의 예로는 빛이 광원에서 나가서 거울에 반사되어 다시 돌아오는 경우의 속력이 있다. 실험적으로는 two- way speed of light만이 측정가능하다. 하지만, 시계가 광원과 관측자의 위치에서 동기화된다는 가정이 없다면 one- way speed of light는 측정 불가능하다. 그러나 아인슈타인의 시계의 동기화의 개념을 채택하면, 빛의 one- way speed of light 는 빛의 two-way speed of light와 정의에 의해 같아진다. [7][8] 하인리히 루돌프 헤르츠
하인리히 루돌프 헤르츠( Heinrich Rudolf Hertz, 1857년 2월 22일 - 1894년 1월 1일)는 독일의 물리학자이다. 일상생활에서도 자주 쓰는 주파수의 단위 헤르츠는 이 인물의 이름에서 따온 것이다. 헤르츠는 라디오파를 만들어 내는 장치를 만들어 전자기파의 존재를 처음 실증해 보였다. 빛
네덜란드 출신의 프랑스 과학 아카데미 회원이었던 크리스티안 하위헌스는 빛의 파동설을 주장했다. 그는 하위헌스 원리를 통해 파동이 전해지는 방법을 설명한 것으로 그 이름이 알려져 있다. 빛의 파동설은 프랑스의 르네 데카르트와 영국의 로버트 훅이 기초하고 하위헌스가 완성한 이론이다. 하위헌스는 빛이 교차할 때 서로 방해를 받지 않고 투과한다는 이유로 빛의 파동설을 주장하였다. 만약 빛이 입자라면 충돌로 인해 반드시 빛이 흐트러지는 것이기 때문이다. 1690년 그의 빛에 관한 이론인 ‘빛에 관한 논문’을 발간하였다. 그는 빛의 파동을 전하는 매질로 우주 전체에 정지한 상태로 퍼져있는 에테르라는 물질이 있다고 주장했다. 뉴턴의 입자설과 하위헌스의 파동설은 둘 중 우세하다는 증거는 발견되지 않았으나, 뉴턴의 명성에 의해 입자설이 더 많이 지지를 받았다. 19세기가 되어 영국의 토머스 영이 ‘빛의 간섭 실험’을 발표하면서 빛의 입자설에 대한 확실한 반론이 나왔다. ‘파동의 간섭’이란, 두 파동이 중첩되었을 때 마루들은 보강간섭을 하고 골들은 소멸 간섭을 하여 줄무늬를 만드는 현상이다. 이런 파동의 간섭현상이 빛에서도 나타난 것을 영의 이중 슬릿 실험에 의해 밝혀졌다. 이런 줄무늬를 간섭 무늬라고 한다. 1803년 런던 왕립 학회에서 처음 이 실험을 발표했을 때, 학계의 권리에 부딪혀 받아들여지지 않았다. 그러나 이후 1818년 프랑스의 오귀스탱 장 프레넬은 빛의 회절을 파동설로 설명하였고, 1850년 프랑스의 레옹 푸코가 빛의 속도를 측정함으로써 파동설이 받아들어지게 되었다. 파동 이론의 또 다른 후원자는 레온하르트 오일러였다. 그는 파동이론에 의해서 회절이 더 쉽게 설명 될 수 있다고 논쟁 했다. 1815 암페어는 Fresnel에게 아이디어를 주었다. 아이디어 내용은 빛의 편광이 횡파라면 파동설에 의해 설명 될 수 있다고 하였다. 나중에, 오귀 스탱 장 프레 넬은 독립적으로 빛의 자신의 물결 이론을 일했으며, 1817 년 Académie des 과학에 발표했다. 1821년 까지 프레넬은 빛의 파동성을 수학적 방법을 통해 보여줄 수 있었다. 편광이 빛과 빛이 가로일 때 어떠한 진동이 일어나지 않을 때 파장이론에 대해 설명할 수 있었다. 파동이론의 약점은 음파와 같은 빛의 파동에서는 매질이 필요하다는 것이었다. 가상의 물질인 Luminiferous aeher은 1678년 Huygens가 마이 켈슨-몰리의 실험에 의해 19세기 후반 강한 의심을 하여 제안 되었다. 적색편이
광원과 관측자 사이의 속도가 빛의 속도에 가까워지게 되면, 특수상대론을 이용하여 적색편이를 구해야 한다.[주 3] 광원이 빛에 가까운 속도로 움직일 경우에는, 특수상대론의 시간지연현상(time dilation) 때문에, 다음과 같이 로런츠 인자(Lorentz factor)라고 불리는 γ {\displaystyle \gamma } 항이 적색편이 공식에 추가된다. 상대론적 도플러 효과는 1938년에 Ives-Stilwell 실험에서 처음으로 측정되었다.[20] 물리학의 발전
아이작 뉴턴보다 훨씬 앞서 1621년 빌러브로어트 스넬리우스(Willebrord Snellius)은 빛의 굴절에 대한 ‘스넬의 법칙’을 발견하고 빛의 굴절 현상을 아주 작은 빛 입자들의 흐름으로 설명하였다. 르네 데카르트와 아이작 뉴턴 역시 빛의 굴절 현상을 빛을 미세한 입자들의 흐름으로 간주하였다. 반면, 프란체스코 그리말디(Francesco Maria Grimaldi)는 호수의 물이 출렁이는 것처럼 ‘빛 액체’의 파동 운동으로 빛 현상을 설명하였고, 크리스티안 하위헌스도 빛의 반사와 굴절을 파동 이론으로 설명하였다. 앤서니 휴이시
그가 천문대에서 조사를 하던 중에 그의 제자였던 조슬린 벨이 최초로 펄서를 발견했다. 그러나 그것을 발표한 논문의 지은이 명단에서는 휴이시는 첫 번째, 벨은 두 번째로 올라갔다. 그 결과로 1974년의 노벨 물리학상 수상자는 마틴 라일과 휴이시로 결정되었다. 그 일은 이후 논쟁을 불러일으켰으며, 그의 동료 천문학자이던 프레드 호일은 이 점을 직설적으로 비판했다. 하지만 전파 천문학에 대한 그들의 공로 자체를 생각하면 그들이 수상하는 것이 맞다고 보는 사람들도 있었다. 보어 마그네톤
보어 마그네톤()은 원자나 전자 등의 미시세계에서 자기 모멘트의 크기를 나타내는 단위로, 덴마크의 물리학자 닐스 보어의 이름을 딴 것이다. 국제 단위계(SI)로는
가우시안 CGS 단위계로는
이다. 여기서 "e"는 기본 전하, "ħ"는 디랙 상수(플랑크 상수 "h"를 2formula_3로 나눈 값), "m"는 전자의 정지 질량, "c"는 빛의 속도이다. 전자의 스핀 자기 모멘트는 거의 formula_4와 같다. 안드로메다 은하
M31에 관한 첫 사진은 1887년 영국의 아이작 로버트가 서섹스에 있는 자신의 천문대에서 촬영한 사진이다. 그러나, 그 시각에 M31은 우리은하에 있는 성운의 일종으로 여겨졌으며, 로버트는 M31과 그와 비슷한 나선성운들이 실제로 새로 형성되는 태양계일 것이라고 잘못 생각하였다. 태양계에 대한 M31의 시선속도는 1912년 로웰 천문대의 베스토 슬라이퍼의 분광학적 연구를 통해 측정되었는데, 태양 방향으로 초당 300 킬로미터 정도로, 그 당시에 기록된 것 중 가장 큰 시선속도였다. 빛의 속력
빛의 굴절과 빛의 속도[27] 빛의 굴절과 빛의 속도[28] 측정 방법과 역사[29] 측정 방법과 역사[30] 측정 방법과 역사[31] 측정 방법과 역사[32] 측정 방법과 역사[33] 측정 방법과 역사[34] 측정 방법과 역사[35] 측정 방법과 역사[36] 측정 방법과 역사[37] [38] 측정 방법과 역사[39] 크리스티안 하위헌스
하위헌스는 빛의 파동설을 주장하면서 이전까지는 무한한 속도를 가지고 있다고 여겨졌던 빛이 매우 빠르기는 하지만 유한한 속도를 가지고 있다고 주장했다. 그의 동료로서 그와 함께 연구를 진행하던 올레 뢰머는 목성의 위성인 이오의 식들 사이의 간격이 일정하지 않다는 사실을 관측을 통해 발견해 냈다. 그는 이 현상이 지구가 목성에서 멀리 떨어져 있을수록, 식의 정보를 전달하는 빛이 목성에서 출발하여 망원경에 다다르기까지 걸리는 시간이 더 길어지기 때문이라고 주장하였다. 뢰머는 실제로 1679년 11월 9일에 발생한 이오의 식이 예상했던 시각보다 10분 늦게 일어날 것이라고 정확히 예측해 내었고, 이로써 빛의 속도가 유한하다는 것을 증명하였다.
하위헌스의 어릴 적 수학교육은 간간히 그의 집에 들렸던 데카르트의 영향을 많이 받았다. 그러나 1668년 탄성체 충돌에 관한 그의 연구는 충돌에 관한 데카르트의 법칙의 오류를 보였고, 그것은 영국의 왕립 학회에게 보내졌다. 그리고 그는 그 당시에 원운동에 관해 관심이 많았으나, 데카르트의 중력에 관한 이론에 대해 생각해보았다. 그는 비록 이 당시에 데카르트의 이론에 대한 부정적인 의견을 가진 듯 했으나, 결국 아카데미 데 시앙스에 이 주제를 제시했다.
1672년 그는 빛과 망원경에 대한 이론을 듣게 되었고, 그 이론, 그중 특히 색에 관한 아이작 뉴턴의 이론이 잘못되었다고 비판했다. 그 후 1689년 그는 왕립 학회에서 뉴턴을 만났다. 여기서 그는 뉴턴에 대한 존경심을 보임과 동시에 만유인력에 관한 그의 이론을 믿지 않았다. 실제로 뉴턴의 이론에는 어떻게 한 질량이 다른 질량을 인식할 수 있는지에 대한 어떠한 것도 설명되어 있지 않았다. 이후 프린키피아와 뉴턴에 대해 하위헌스는 빛
빛의 속력을 측정하려 한 사람 중에 17세기 갈릴레오 갈릴레이가 있다. 갈릴레이는 약 1km 떨어진 곳에서 서로 등불을 가지고, 상대방의 등불이 보이면 바로 등불을 열게 하는 방법으로, 그 시간차를 통해 광속을 측정하려고 했다. 그러나 이 실험에서는 빛이 왕복하는 데 걸린 시간이 10만분의 1초 정도로 매우 짧아 속력을 제대로 측정할 수 없었다. 진공에서 빛의 속력은 정확하게 299,792,458m/s (초당 약 186,282마일)으로 정의된다. SI 단위로 빛의 속력의 고정 된 값은 이제 빛의 속력의 관점에서 정의된다는 사실에 기인한다. 모든 형태의 진공에서 전자기 방사는 정확히 같은 속력으로 이동한다. 덴마크의 천문학자인 올러 뢰머는 1676년, 목성의 위성인 이오의 관찰을 통해서 빛의 속력을 측정하였다. 뢰머는 목성이 지구에 가장 근접했을 때 예측한 것보다 11분 일찍 이오의 월식이 일어난다는 것을 알았고, 가장 멀리있을 때는 예측보다 11분 늦게 일어난다는 사실을 발견했다. 뢰머는 그 22분이 빛이 지구의 공전궤도의 지름을 지나는 시간이라고 계산하여 빛이 2.12×10^8 m/s라고 추정했다. 프랑스의 물리학자 이폴리트 피조는 1849년 더 정확하게 빛의 속력을 측정하였다. 피조는 빛이 톱니바퀴를 통과한 후 8.9km 떨어진 곳의 거울에 의해 반사가 되어 다시 톱니바퀴로 돌아오는데, 그 각속도를 이용해 빛의 속력을 측정하였다. 피조는 빛의 속력을 3.13×10^8 m/s라고 측정하였다. 1862년 레옹 푸코는 회전하는 거울을 통해 실험을 하여 2.98×10^8 m/s라는 결과를 얻었고, 앨버트 에이브러햄 마이컬슨은 1877년부터 그가 죽은 해인 1931년까지 빛의 속력 측정실험을 했다. 마이컬슨은 푸조의 방법을 개량해 1926년에 2.99796×10^8 m/s라는 결과를 얻었다. 현재 사용하고 있는 빛의 속력은 진공에서 2.99792458×10^8 m/s이다. 실제로 오늘날에는 미터 자체를 1/299 792 458초 동안 빛이 이동한 거리로 정의하고 있다. 이 속력은 1초에 지구를 일곱 바퀴 반을 돌 수 있고 지구에서 달까지 가는 데 1초 정도 걸리는 매우 빠른 속력이다. 통상의 물질을 포함하는 각종 투명 물질에서 빛의 유효 속력은 진공에서보다 작다. 예를 들어 물에서 빛의 속력은 진공의 약 3/4이다. 극단적인 예를 들어서 자연에서 빛 둔화의 문제는 물리학의 두 개의 독립적 인 팀인 하버드 대학과 캠브리지의 과학 연구소, 하버드의 천체 물리학을 위한 스미스소니언과 캠브리지에서 원소 루비듐의 보즈 - 아인슈타인 응축을 통과하여 "완전한 정지"를 가져올 수 있었다 그러나 빛의 “중지”로 설명됐다. 이러한 실험에서 두 번째 레이저 펄스에 자극에 의해 원자의 흥분 상태에 저장되는 빛만을 의미하고 임의만이 나중에 다시 방출 된다. 이 시간동안 빛은 중단했다. 조석 가속
1695년 에드먼드 핼리는 고대의 일식 기록과 비교해 달의 운동이 점차 빨라지고 있다고 첫째로 주장했지만, 아무 데이터도 제시하지 않았다(무엇이 지구의 자전 속도를 늦추는지는 핼리가 살던 시기에는 알려지지 않았었다. 일정한 시간 단위가 아닌 태양시로 측정하면, 가속도는 양수가 된다.). 1749년 리처드 던손은 고대의 기록을 검토하여 핼리의 주장을 확인했고, 이 효과를 최초로 정량적으로 추산했다. 추산된 값은 달의 경도를 기준으로 10" (각초) 정도로 추산되었고, 이 값은 매우 정확하며 이후의 값과 크게 다르지 않다. 예를 들어, 1786년 드 랑드는 이 값을 10"에서 13" 사이로 추산했다. 갈릴레오 갈릴레이
피사에서 출생하였으며 11세에 수도원 학교에 입학하여 인문학을 배웠고, 여기서 아리스토텔레스의 논리학에 불만을 가졌다. 아버지의 뜻을 따라 의학을 배우기 위하여 피사 대학에 입학하여 공부를 하던 중, 진자의 등시성을 발견하고 이것을 이용하여 맥박계를 고안하였다. 피사 대학을 중퇴한 후, 피렌체에서 가정교사를 하면서 수학 연구를 계속하였다.[4] 1589년 피사 대학의 수학 교수가 되었으며 〈운동에 대하여〉를 저술하였다. 또한 높은 곳에서 무게가 각각 다른 물체를 떨어뜨리는 실험을 하여 낙체의 속도가 무게에 비례한다는 아리스토텔레스의 이론이 잘못되었음을 증명하였다. 이것이 유명한 '피사의 사탑에서의 낙체 실험'이다. 그러나 이 실험은 실제로 행해지지 않았다고 한다. 잘못된 과학 상식인 것이다.이 이야기는 갈릴레이의 전기 작가이자 신봉자인 비비아니가 갈릴레이를 돋보이게 하기 위해 지어낸것 이라고 한다. 사실은 논리적인 추론을 통해 아리스토텔레스의 이론을 반박했다고 전해진다. 오레스트 흐볼손
오레스트 다닐로비치 흐볼손(, 1852년 11월 22일(그레고리력 12월 4일) 상트페테르부르크 ~ 1934년 5월 11일 레닌그라드)은 러시아의 물리학자이다. 그는 중력렌즈 효과를 최초로 연구한 물리학자들 가운데 한 사람으로 주목받고 있다. 어니스트 로런스
1939년 11월에, 로런스는 높은 에너지를 얻는 첫 번째 입자 가속기인 사이클로트론에 대한 그의 업적으로 노벨 물리학상을 받게 된다. 그는 입자 가속기로 노벨상을 받은 두 사람 중 한 사람인데, 나머지 한 사람은 시몬 판 데르 미에르이다. 그는 버클리에서 최초의 노벨상 수상자일 뿐만 아니라, 주립 대학교에서 나온 첫 번째 수상자였다. 노벨상 수여식은 1940년 2월 29일 제 2차 세계 대전 때문에 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 윌러 홀의 강당에서 로런스가 그의 메달을 스웨덴 총영사인 칼 월러스테드에게 수여 받으며 이루어졌다. 이듬해인 1940년에는 아서 컴프턴, 반네바르 부시, 제임스 코난트, 카를 컴프턴, 알프레드 리 루미스가 버클리로 찾아와 로런스의 184 인치 사이클로트론과 4500 톤 자석에 대한 제안서에 대해 토의하였고, 록펠러 재단이 115 만 달러를 지원하면서 프로젝트가 시작되었다. 상대적 실재
빛의 속도가 일상적인 물체의 속도와 비교가 안 될 정도로 빠르기 때문이다. 시간 단위로 ‘초’를 사용하고 길이의 단위로 미터를 사용하는 단위계에서 빛의 속도 c는 c=299,792,458미터/초 이다. 조제프 니세포르 니에프스
조제프 니세포르 니에프스(, 1765년 3월 7일 ~ 1833년 7월 5일)는 프랑스의 발명가, 사진가이다. 특히 사진술의 선구자로, 세계 최초의 사진을 찍은 것으로 유명하다. 라이트 판타스틱
빛의 대한 연구는 2000년 전 [[시칠리아]] 섬에서 살고 있었던 [[그리스]] 당대 최고의 철학자들로부터 시작되었다. 그들에게 빛은 매우 흥미로운 주제였다. [[우주]]의 체계에 대하여 실마리를 제공해 주며, 세상을 꿰뚫어볼 수 있게 해줄 수 있었다고 여겼다. 그들은 처음으로 빛의 본질과 어떻게 빛을 볼 수 있는지에 대하여 질문을 던졌다. 그리스인들은 빛을 논리적으로 이해하기 위해서 그들 주위의 빛에서 색다른 빛을 추출하고, 빛이 특이한 또는 이상한 행동을 보이는 현상들을 관찰했다. 예를 들어, 왜 멀리 있는 사물은 훨씬 작게 보이고, 어떤 사물을 물 안에 넣으면 위치와 모양이 바뀌어 보이는지에 대한 것들이다. 이런 구체적인 질문들과 수수께끼에 대한 고찰들을 하면서 그리스의 철학자들은 빛을 이해하고 눈, 정신, 그리고 그 너머의 세상과 빛의 관계에 있어서 대단한 진보를 이루어냈다.
[[파일:Empedocles in Thomas Stanley History of Philosophy.jpg|100px|thumb|엠페도클레스]] 아이작 뉴턴
1667년 케임브리지 대학교가 다시 문을 열자, 뉴턴은 다시 케임브리지 대학교로 돌아와서 석사 학위를 받았고, 이듬해에는 반사 망원경을 만들었다. 이 공로로 뉴턴은 1672년 왕립학회 회원으로 뽑혔다. 이보다 앞선 1669년에는 뉴턴의 지도 교수였던 아이작 배로 교수의 뒤를 이어서, 케임브리지 대학교 수학과 교수가 된 후, 미적분학에 대한 연구를 시작하였다. 이 새로운 수학의 발견에 대해서 고트프리트 빌헬름 라이프니츠와의 우선권 문제로 오랫동안 논쟁이 계속되기도 하였다. 그는 새 망원경을 만들어 왕립 학회에 제출함으로써 능력을 인정받기 시작했다. 왕립 학회는 그것에 감명받아 1672년에 뉴턴을 회원으로 선출하였다. 1672년에 획기적인 발견을 했다. 캄캄한 방 안에서 가느다란 빛줄기가 프리즘을 통과하면 빨간색부터 보라색에 이르는 무지개 색과 똑같았다. 이렇게 갈라진 전체색의 빛을 렌즈에 통과시키면 다시 백색광으로 변했다. 뉴턴은 색은 빛의 기본 요소이며, 백색광은 스펙트럼상의 모든 색이 합쳐진 결과라고 결론 내렸다. 또, 스펙트럼상의 모든 색의 빛은 각각 굴절 정도가 다르며 고유하다는 사실도 알아냈다. 1675년 박막의 간섭 현상인 뉴턴 환을 발견하였는데, 여기서도 그의 "빛의 입자설"과 네덜란드의 크리스티안 하위헌스가 발표한 "빛의 파동설"의 엇갈린 주장으로, 두 사람 사이에는 한동안 논쟁이 계속되었다.(단, 오히려 라이프니츠와 뉴턴이 서로의 수학적인 업적들을 인정하고 존경했다고 하는 사람들도 있어서 어느 쪽이 사실인지는 아직도 확실하지 않다.) 의공학
이탈리아의 과학자 갈릴레오 갈릴레이는 유리관에 눈금을 그은 온도계를 1593년에 발명하였다. 1592년 갈릴레이가 만든 온도계는 온도가 오르면 공기가 부풀어올라 수위가 내려갔다. 1714년, 독일의 파렌하이트는 정확한 온도 눈금이 붙은 (화씨) 온도계를 만들었다. 이것은 얼음이 녹는 온도를 32도, 체온을 96도, 물이 끓는 온도를 212도로 하고 있다. 1742년 스웨덴의 셀시우스가 만든 수은 온도계의 눈금은 현재에도 그대로 섭씨 온도 눈금으로 쓰여지고 있다. 올레 뢰머
뢰머는 여러 번의 시행 착오와 여러 관측 결과를 이용하여 빛의 속도를 약 212,000km/s로 계산하였다. 현재의 빛의 속도 측정값인 2.997925*10^8 m/s와 비교하였을 때 큰 오차를 가지나 최초로 빛의 속도를 정밀한 방법으로 계산하였다는 데 큰 의의를 가진다. 뢰머의 빛의 속력 측정
뢰머가 쓴 대부분의 논문들은 1728년 코펜하겐에서 불이 났을 때 대부분 없어졌지만, 1668년부터 1768년까지 발생한 60번의 이오 식의 관측결과를 담고 있는 한 개의 논문은 불타지 않았다. 뢰머는 1677년 9월 30일에 1671년부터 1673년의 관측 자료가 그의 계산의 기초를 만들었다고 하위헌스에게 편지를 썼다. 하위헌스의 Opticks(1704) 책을 보면 아이작 뉴턴이 뢰머의 빛의 속력 계산값을 기록했고, 태양으로부터 지구까지 빛이 이동하는 데 “7~8분”이 걸린다고 했다. 뉴턴은 뢰머의 식 현상의 그림자가 색을 띤다는 것에 대해 의문을 가졌고, 다른 색의 빛이 같은 속력으로 이동한다고 결론지었다. 라이트 판타스틱
[[파일:Albert_Einstein_Head.jpg|200px|thumb|알버트 아인슈타인]]
하지만 그러한 과학자 들의 주장은 스위스의 특허 관리자 알버트 아인슈타인이 등장으로 인해 물거품이 되었다. 아인슈타인은 25세라는 어린 나이에, 빛이 에너지파라는 생각을 이용해, 모든 물리 법칙들이 수정되어야 한다고 결론을 지었다. 아인슈타인은 실제 세계에서도 [[시간]]을 조정할 수 있다고 생각하였고, 한 줄기 빛처럼 이동할 수 있다면 시간 조정이 가능할 것이라 생각하였다. 그리하면 여러 가지의 역설적인 일들이 일어날 것이라는 것을 깨달았다. 1915년, 그는 일반 [[상대성 이론]]에 관한 논문을 발표하였다. 이는 놀라운 업적으로 평가 받고 있으며, 사람의 원초적인 우주, 시간, 그리고 빛에 대한 직관은 믿을 수 없다고 선언하는 논문이 되었다. 아인슈타인의 생각은 빛이 태양과 같이 매우 무거운 물체 옆을 지나면 휘게 되고, 아주 무거운 물체의 [[중력장]]은 공간과 시간을 비튼다는 것이라고 주장 하였다. 아주 무거운 물체 옆에서 직선도 휘었다. 다시 말하자면, 별과 같은 거대한 독립체는 빈 공간을 휘게 만든다는 것이었다. 이러한 아인슈타인의 생각은 별의 관측을 통해서 증명될 수 있었다. 태양 근처에서 빛을 방향을 바꿔서 휘게 될 것이고, 태양보다 먼 별의 위치는 왜곡되어 보일 것이다.즉, 별들이 원래 없었던 위치에서 별들을 관측할 수 있을 것이라는 것이다. 일반적으로는 해는 매우 밝아, 하늘에 떠있는 별들의 불빛을 지워버린다. 어떤 한 희귀한 경우에는 태양 뒤의 별들을 목격할 수 있는데, 그것은 [[개기일식]]이 일어날 때 이다. 일식이 일어나는 동안, 태양은 완벽히 가려지게 되고, 온도가 떨어지며 하늘은 매우 어둡게 변할 것이다. 그렇게 태양의 빛이 너무 밝아 기존에는 관찰할 수 없었던 별들이 갑자기 보이기 시작하게 된다. 태양의 경계 옆에서 겨우 볼 수 있는 별의 사진을 찍으면 별에서부터 나온 빛의 파동이 태양과 매우 가까운 거리에서 온다는 것을 뜻할 것이다. 아인슈타인의 주장이 맞다면, 광선은 약간 휘게 될 것이고, 별의 위치는 태양이 없을 때와 비교해서 약간 이동할 것이다. 아인슈타인은 일식 때 천문학자들이 별을 관측할 수 있도록 엄청난 노력을 하였다. 별들의 위치가 약간이라도 바뀌었다면, 그의 가설이 증명되는 것이었기 때문이었다. 라이트 판타스틱
당시에 또 다른 난제였던 [[전기]]와 [[자기]]의 관계, [[마이클 패러데이]]가 [[코일]] 부근에서 [[자석]]으로 [[파장]]을 일으키면 [[전류]]가 발생한다는 것을 실험적으로 증명하였다. 이 [[현상]]에 대해 [[맥스웰]]은 [[수학]]을 이용하여 해답을 찾기 시작했다. 그는 새로운 방법을 고안했는데, 이는 정확하게 [[전기]]와 [[자기]]의 관계를 규명했다. 그가 발견한 4개의 방정식이 [[맥스웰 방정식]]이다. 또한 이것은 [[빛]]에 관한 진실을 담고 있었다. 이것은 [[전기]]와 [[자기]]의 현상에 대해 기술하면서 시작한다는 것이다. [[빛]]과 [[자기]]에 관한 현상을 4개의 방정식으로 풀어낸다면 [[맥스웰]]이 [[전기]]와 [[자기]] 사이에 무언가 관계가 있다고 하는 것처럼 특별한 [[상호작용]]을 발견할 수 있다. 이 뿐 아니라 [[맥스웰]]의 방정식에 나와있는 [[전자기파]]의 [[이동속도]]를 나타내주고 있는 숫자를 보면 [[전자기파]]가 이동할 때의 속도가 [[빛]]의 이동속도와 정확하게 맞아 떨어진다. 여기서 [[맥스웰]]은 [[빛]]과 [[전기]]과 [[자기]]는 같은 종류의 것이라는 결론을 이끌어 냈다. [[빛]]은 [[전자기파]]인 것이다. 이것은 [[만물]]의 [[원리]]와 [[법칙]]을 설명할 수 있는 위대한 발견이다.
[[맥스웰]]을 사람들은 이렇게 일컫는다. 그가 항상 옳았지만 그 이유를 알 수 없다고. 그는 절대 실수하지 않지만 어떻게 원리에 접근하는 아이디어를 얻는지는 알 수가 없다는 것이다. [[빛]]의 [[전자기파]]라면 [[스펙트럼]]의 다양한 색채도 각기 다른 [[주파수]]로 진동하는 [[파동]]이라고 볼 수 있다고 생각했다. 붉은 색은 느리게 진동하고 점차 진동속도가 증가하면서 보라색은 가장 빠르게 진동한다고 말이다. 우리가 볼 수 있던 [[가시광선]] 밖에는 비가시 광선이라고 하는 [[빛]]들이 존재하며 진동속도가 더 빨라진 [[자외선]], 빨강보다도 느리게 진동하는 [[적외선]] 등이 있다. [[맥스웰]]은 이것을 [[열]]의 근원이라고 생각했다. 그는 [[스펙트럼]]의 개념을 확장시켰고 [[열]]의 근원도 밝혀냈다. 그는 생각들을 요약하고 관계들을 하나로 묶어서 [[우주]]의 근본과 원리를 밝혔다. 시간이 흐르면서 이 방정식들은 엄청난 영향을 미치게 된다. 크리스티안 하위헌스
레이던 대학교와 브레다 대학교에서 배운 뒤 유럽 여러 나라를 돌았으며, 프랑스의 성직자이며 당시 학문의 정보 교환의 중심인물이었던 마랭 메르센과의 서신 교환을 통하여 학계의 소식을 얻었다. 1655년, 형인 콘스탄테인 하위헌스와 함께 망원경의 개량을 통해 토성의 위성인 타이탄 및 토성의 고리를 발견하였다. 또한 효율적이고 정확하게 시각을 나타낼 수 있는 새로운 설계의 진자 시계를 발명하여 1657년 특허를 얻었다. 1666년, 아카데미 데 시앙스가 창립됨과 동시에 그 회원으로 초청되었으며, 2번의 짧은 귀향을 빼고는 1681년까지 파리에 머물러 아카데미의 중심 인물로서 활약하였다. 1669년 충돌에 관한 문제를 논하여 월리스, 렌 등과 독립적으로 '운동량 보존 법칙'에 도달하였다. 1673년에는 《진자시계》를 저술하여, 시계의 제작, 사이클로이드에 따른 운동, 진자를 포함한 일반적 진동 시스템, 원심력 등에 대하여 논하였다. 특히, 진자 이론을 전개할 때는 현대에 에너지 보존의 원리로 알려져 있는 생각을 적용하였다. 광학에서는 이른바 '하위헌스의 원리'로 알려진 빛에 대한 해석을 이용하여 여러 가지 현상을 설명하고, 빛이 파동으로 구성되어 있다는 하위헌스-프레넬 정리를 발표하였다. 《빛에 관한 논술》은 1678년 완성되었고, 1690년에 출판되었다. 그는 어려서부터 데카르트의 영향을 받았는데, 실험이나 관측을 매우 중요시하였으며 또한 철저한 성격의 소유자였다고 전해진다. 물리학에서 처음으로 공식을 사용한, 최초의 이론 물리학자로 여겨지기도 한다. 네덜란드 헤이그에서 사망하였다. 빛의 속력
맥스웰은 그 이전에 물리학에서 따로 여겨졌던 전기와 자기를 묶어 통일적으로 설명할 수 있는 방정식을 만들었고, 이 방정식을 기초로 자신의 전자기장이론을 확립하였다. 맥스웰 방정식은 가우스 법칙, 가우스 자기 법칙, 패러데이 전자기 유도 법칙, 앙페르-맥스웰 회로 법칙으로 이루어져 있다. [1] 이는 원래 열 개가 넘었던 맥스웰 방정식들을 제자들이 4개로 정리한 것이다. 빛의 속력
1983년에 개최된 17회 CGPM에서 미터를 빛이 진공에서 1/299,792,458초 동안 움직인 거리라고 재정의하였다. 이 정의로 인해서, 진공에서의 빛의 속도는 정확히 299,792,458m/s [25]가 되었고, 이것이 현재의 SI 단위가 되었다. 향상된 실험적인 기술들은 더 이상 SI 단위로 지정된 빛의 속도에 영향을 주지 못했지만, 대신해서 더욱 정밀한 미터의 정의를 세울 수 있게 해주었다. [26] 즉, 빛의 속도가 오차가 있는 부정확한 숫자가 아닌, 정확한 값 이라고 말할 수 있는 이유는 빛의 속도를 정의 내렸기 때문이며, 이에 따라 미터의 정의가 내려진 것이기 때문이다. 등가원리
상대성 물리학에서 등가원리(equivalence principle)는 중력 질량과 관성 질량이 같음을 다루는 것과 연관된 몇가지 개념을 소개한다. 그리고 (지구와 같은)거대한 질량에 서 있을 때 국부적으로 느끼는 중력은 실제로비관성계(가속되는)의 관측자가 경험하는 가상의 힘과 같다고 아인슈타인은 주장한다. 중력 질량은 아이작 뉴턴의 만유인력의 법칙에 의해 힘을 작용하는 양이고, 관성 질량은 운동 제2법칙에 의해 정의되는 가속에 대한 저항이다. 이 둘이 선험적으로 같아야 할 이유는 없지만, 이들이 놀랍게도 아주 똑같은 값을 갖는다. 그 이유에 대해서 아인슈타인은 일반 상대성이론에서 이 둘을 완전히 같은 물리적 개념이라는 논리로 설명한다.
서로 다른 물체가 지상에서 똑같은 가속도로 떨어진다는 것을 가장 처음 보인 사람은 갈릴레오 갈릴레이이다. 갈릴레이는 중력에 의한 질량의 가속도 실험으로 물체가 가속되는 양은 질량의 양과는 상관없음을 보였다. 이 발견은 관성 질량과 중력 질량이 같다는 중력 이론을 이끌어냈다.
등가원리는 1907년에 아인슈타인에 의해서 확립되어 소개되었다. 그는 1g(g=9.81m/s²지구 표면에서의 표준적으로 사용되는 중력가속도)의 비율로 지구 중심 방향으로 향하는 물체의 가속도는 1g의 비율로 자유 공간으로 가속되는 로켓에서 관측되는 관성적으로 움직이는 물체의 가속도과 동등하다는 것을 관측하였다. 아인슈타인은 이를 통해
"우리는 [...] 중력장과 그와 상응하는 기준계의 가속도가 완벽히 물리적으로 동일함을 가정할 수 있다."(아인슈타인 1907)라고 주장하였다. 길이
1905년에 아인슈타인이 발표한 상대성이론에서 길이의 개념이 새롭게 정의된다. 물체의 고유길이란, 그 물체에 대해 정지한 관찰자가 측정한 거리이다. 상대성이론에 의하면 길이는 기준틀에 따라 다르게 측정된다. 즉, 길이수축(length contraction)에 의해서 물체에 대해 움직이는 기준틀에 있는 관찰자가 측정한 물체의 길이는 항상 고유길이보다 짧다.
아인슈타인의 특수상대성이론에 따르면 정지한 관찰자에 대하여 평행으로 운동하는 물체에는 길이수축 현상이 일어난다고 한다. 때문에 길이가 수축된 물체는 고유길이(Proper length)보다 짧게 측정된다. 이 때 측정되는 물체의 길이는 다음 식을 만족한다. formula_67일때, formula_68이다. 여기서 formula_69 는 로렌츠 인자, formula_70 은 고유길이이고, formula_71 는 빛의 속도, formula_72 는 움직이는 속도이다. 빛의 속력
여기서 c는 진공에서의 빛의 속도이며, 299 792 458 m/s 라는 값을 갖는다. v는 매질 속에서의 빛의 속도를 의미한다. 빛의 속도는 진공에서 가장 빠르기 때문에 n은 항상 1보다 큰 숫자라는 것을 알 수 있다. 이 식으로부터 굴절률이 클수록 매질에서의 속도는 작으며, 굴절률이 작을수록 매질에서의 속도는 커진다는 것을 알 수 있다. 라이트 판타스틱
[[파일:Ole roemer.jpg|thumb|150px|올레 크리스텐센 뢰머]]
빛의 속도는 [[그리스]]인들부터 논의되어 온 흥미로운 주제였다. 빛의 속도를 [[측정]]하는 방법의 해답은 태양계의 운동 속에 있는데, 그중에서도 특히 목성주위의 위성(갈릴레오가 망원경으로 발견한 위성)의 움직임에 있었다. 1676년에 젊은 [[덴마크]] 천문학자 [[올레 뢰머]]가 지구에서 [[목성의 위성]]을 관찰했다. 왜냐하면 뢰머는 위성들이 행성 주위를 도는데 걸리는 [[시간]]을 재고 싶었기 때문이다. 그리고 뢰머는 아주 놀라운 것을 찾아냈다. 뢰머가 측정한 시간은 지구와 목성 사이의 [[거리]]에 따라 달라졌다. 지구가 그 [[궤도]]에서 목성과 더 가까워지면, 목성주변의 위성들이 더 빨리 돌았고 멀어지면, 위성이 목성 주위를 더 천천히 돌았다. 그리고 뢰머는 그 차이를 빛이 목성에서부터 지구로 오는데 걸리는 시간 때문이라고 설명했다. 빛은 거리를 가는데 시간이 걸리고 뢰머는 그 속도를 측정할 수 있었다. 뢰머는 빛의 속도를 계산했고 빛의 실제속도인 300,000km/s에 아주 가까운 수치를 얻었다. 빛이 거리를 가는데 시간이 걸린다는 것과 [[빛의 속도|광속]]의 정확한 측정은 놀라운 발견이었다. 윌리엄 허셜은 정확한 빛의 속도가 그와 그의 연구에 어떤 의미가 있는지 깨달았다. 허셜은 계산을 하고 나서 은하수로부터 빛이 그의 반사장치에 도달하기까지 수백만 년이 걸린다는 걸 깨달았다. 그래서 허셜의 망원경은 타임머신 같은 것이었다. 허셜의 발견은 엄청나게 충격적이었으며 허셜을 유럽에서 가장 유명한 천문학자로 만들었다. 허셜의 망원경을 통해 수많은 별들을 보고, 여러 번에 걸쳐서 우주를 확장시키면서 [[은하수]] 전체를 기록했다. 전통적으로, [[태양계]]가 세계의 한계라고 생각되어 왔지만 허셜에게 태양계는 단지 은하수 안의 수많은 '계' 중 하나였다. 우주의 크기는 엄청나게 확장되어갔고 허셜은 엄청난 크기의 우주를 통해서 그가 보는 것이 옛날의 우주이라는 것을 깨달았다. 크리스티안 하위헌스
1649년 과학으로 전향한 이후 십 수 년 동안 하위헌스는 헤이그의 집에 머물면서 연구를 했다. 그러나 그 특유의 철저함 때문에 하위헌스는 자신의 탐구를 잘 발표하지 않았으며, 이 때문에 그의 이름이 널리 알려지기까지는 거의 10년이 걸렸다.
하위헌스는 천문학 연구를 위한 정확한 시각 측정 방법에 대해 고민하다가 진자시계를 발명하여 1657년 특허를 얻었다. 1658년 이후 그의 설계에 바탕을 둔 시계가 널리 활용되기 시작하면서 그는 대중적 명성을 얻게 되었다. 한편, 그는 1655년부터 형인 콘스탄테인과 함께 망원경을 개선하는 작업을 진행하고 있었는데, 색지움 렌즈()를 이용하여 망원경의 색수차를 획기적으로 줄이는 데 성공하였으며 이렇게 새로이 제작한 망원경을 이용해 토성의 위성인 타이탄을 발견하는 업적을 세웠다. 1650년대 말에는 그보다 더 큰 망원경을 만들어 토성의 고리와 그 성질을 분석하였다. 이로써 과학자로서 그의 명성은 확고하게 굳어지게 되었다.
하위헌스는 여러 차례 외국으로 여행을 다녔는데, 1655년 파리에서 5개월간 체류하면서 피에르 가상디를 포함한 선구적 과학자들을 만났다. 그는 또한 1661년 런던을 방문하였는데, 2년 후인 1663년에 외국인으로서는 처음으로 왕립학회의 회원이 되었다. 프랑스에서도 역시 그를 인정하여 1666년에 프랑스 왕립과학 아카데미, 즉 프랑스 과학 아카데미의 창립회원 7명 중 한 명으로 선정하였다.
그는 파리에서 오랜 시간을 보내며 연구를 했는데, 그의 주요한 업적들은 바로 이곳에서 이루어졌다. 훗날 《빛에 관한 논술》에 수록될 연구를 끝마친 것도 1678년 파리에서였고, 1679년에 프랑스 아카데미에서 동료 올레 뢰머와 함께 수행한 빛의 유한속도의 발견 역시 아주 중요하고 유명한 성과로 남아 있다. 그러나 네덜란드와 프랑스 간의 정치적 상황과 개인적 건강의 악화로 하위헌스는 불가피하게 1681년 네덜란드로 귀국하게 되며, 1685년 프랑스를 재방문하려 했으나 낭트 칙령의 폐지로 실패하고 만다. 그의 건강은 점점 나빠졌지만, 그는 계속해서 외국을 여행하였고, 1689년에는 런던을 방문하여 철학자 존 로크 및 아이작 뉴턴, 로버트 보일과 같은 과학자들과 만나 대립하며 논쟁을 벌이기도 했다. 야코뷔스 헨리퀴스 판트 호프
야코뷔스 헨리퀴스 판트호프(, 1852년 8월 30일 ~ 1911년 3월 1일)는 네덜란드의 물리화학자, 유기화학자이며 반응 속도·화학 평형·삼투압에 관해 연구한 공로로 1901년 최초의 노벨 화학상을 받았다. 적색편이
적색편이의 역사는 19세기 파동역학의 발전과 도플러 효과에 대한 연구로 거슬러 올라간다. 도플러 효과는 1842년에 이 원리를 처음으로 제시한 오스트리아의 과학자 크리스티안 도플러의 이름을 딴 것이다.[5] 도플러는 파동을 내는 물체가 관측자에 대해 움직일 경우, 관측되는 파동의 파장이나 주파수가 달라질 수 있다고 제안했는데, 이 가설은 1845년에 네덜란드의 과학자 Christophorus Buys Ballot이 음파를 이용하여 처음으로 확인하였다.[6] 한편 도플러는 이중성의 색깔이 별들의 운동속도 때문에 달리 보인다는 가설을 제시했지만, 실제로 별들의 색깔이 다른 이유는 별의 온도가 다르기 때문이며, 별의 속도는 별빛의 색깔을 바꿀 만큼 크지는 않다. 비록 그의 이중성에 대한 가설은 옳지 않음이 밝혀졌지만, 도플러가 제시한 원리는 현재 천문학에서 천체들의 속도를 측정하는데 널리 사용되고 있다.[7] 변광성
1786년까지 12개의 변광성이 확인되었다. 제미니아노 몬타나리가 1669년 알골이 식쌍성의 성질을 보임을 발견하여 최초로 식쌍성을 확인한 천문학자가 되었다. 존 구드리케는 1784년 알골의 밝기에 대해 정확한 분석을 했다. 1850년대 이후 변광성의 발견 속도는 매우 빨라졌으며, 특히 1890년대 이후 사진술에 의해 변광성을 발견하는 것이 가능하게 되었다. 갈릴레오 갈릴레이
1607년 케플러가 의도하지 않게 흑점을 발견하였지만, 그것을 수성의 변화로 착각했기에 갈릴레오가 유럽인 중 최초의 흑점 관측자가 되었다. 또한 갈릴레오는 이전에 수성의 변화로 간주되었던 샤를마뉴의 시대로부터 흑점의 관찰을 재해석했다. 그러나 바로 그 흑점의 존재는 아리스토텔레스의 전통적인 천체물리학에 의해 확립된 천체의 변하지 않는 완벽성에 관한 새로운 난점을 보여주었다. 하지만 흑점의 주기적인 변화는 지난 천체물리학의 성공적이고 놀라운 첫 번째 예측이 태양회전이라는 케플러의 아리스토텔레스적 천체역학에 대한 추측을 확실하게 해주었다. 그리고 Francesco Sizzi와 다른 사람들에 의해 1612년에서 1613년에 밝혀진 흑점 운동의 연간 변화는 티코브라헤의 지구중심설과 천동설에 대한 주된 논쟁을 불러일으켰다. 왜냐하면 계절적 변화는 태양이 매일 지구를 회전한다는 티코 브라헤의 지구중심적 모델과 같은 지구는 회전하지 않는다는 지구는 움직이지 않는다는 행성모델을 반박한다. 이러한 것처럼 변화는 매일 일어나야하지만 그렇지 않았다. 그러나 이러한 것은 롱고몬타누스의 티코 브라헤의 지구중심모형을 절충한 것과 케플러의 확장된 지구중심모형이 주장하는 매일의 지구 공전과 태양중심적 모델과 함께 명백히 설명될 수 있다. 흑점의 발견에 있어서 우월성에 대한 논쟁과 그리고 그들의 해석은 갈릴레오를 예수회와의 불화를 이끌었다. 사실 케플러의 태양의 회전에 대한 예측을 공고히 하는 것을 발견하던 이들인 David Fabricius와 그의 아들 Johannes에 의해 격파되었다는데에는 의심이 여지가 없었다. 유카와 히데키
더 나아가 1947년에 세실 프랭크 파월 등이 실제로 파이 중간자를 발견한 것에 의해서 1949년에 노벨 물리학상을 수상했다. 아시아인 노벨상 수상자로서는 작가 라빈드라나트 타고르나 물리학자 찬드라세카라 벵카타 라만에 뒤를 이은 세 번째의 수상자였고 일본인으로서는 최초의 노벨상 수상자였다. 이 뉴스는 패전과 연합국 점령하에서 자신감을 잃었던 일본 국민에게 큰 힘을 주었다. 2000년에 유카와의 노벨상 관련 문서를 조사한 오카모토 다쿠지는 추천장 대부분이 외국인 추천자로부터 받았다는 점 등을 들어 “노벨상 역사 가운데에서도 보기 드물게 연구 성과와의 관계가 명료한 것으로 보인다”라고 말했다. 빛의 속력
19세기 무렵 이폴리트 피조는 지구에서의 비행시간 측정- 기간 발사체가 공기 중에 떠 있는 시간을 말하는 용어- 땅에서 발사된 입자의 초기속도를 v {\displaystyle v} 라고 하고, 아래쪽을 향한 가속도를 a {\displaystyle a} , 발사체의 발사각도를 θ {\displaystyle \theta } 라고 할 때 s = v t − 1 2 a t 2 {\displaystyle s=vt-{\frac {1}{2}}at^{2}} , t = 2 v sin ⁡ θ a {\displaystyle t={\frac {2v\sin \theta }{a}}} 라는 식을 얻을 수 있다. 이를 이용한 방법이 바로 비행 시간 측정방법-에 기초한 빛의 속력 측정 방법을 개발하였으며 약 315 000 km/s로 보고하였다. 이때 시행된 실험을 피조의 실험이라고 부르며, 1851년에 움직이는 물에 대한 상대적 빛의 속도를 측정하는 실험이었다. 피조는 매질의 이동 효과를 측정하기 위한 특별한 간섭계의 배열을 사용했다. [9] [10] 자이로스코프
역사적으로 알려져 있는 최초의 자이로스코프는 요한 보넨베르거(Johann Bohnenberger)가 1817년 만든 것인데, 그 당시 자이로스코프는 단지 '기계(machine)'라 불렀다. 프랑스의 수학자 라플라스(Pierre-Simon Laplace)는 파리의 에콜 폴리테크닉(École Polytechnique)에서 근무하면서, 이 기계를 학습교재로 사용할 것을 추천하였고, 이는 푸코(Léon Foucault)의 관심을 끌었다. 푸코는 이를 지구의 자전과 관련된 실험에 사용하였으며, '자이로스코프'라는 이름을 생각해 내었다. 지구의 회전(gyros)을 보는(scopeein) 실험은 마찰로 실패하였다. 각 실험 시간은 변화를 관측하기 어려운 8 ~ 10분으로 제한되어야 했기 때문이다. 그로트 레버
그로트 레버(Grote Reber, 1911년 12월 22일 ~ 2002년 12월 20일)는 전파천문학 선구자로, 아마추어 무선과 아마추어 천문학에 대한 각각의 관심을 결합시킴으로써 선구자적 역할을 해내었다. 레버는 칼 잰스키의 작업에 영감을 받아 그 작업을 확장시키고, 최초의 전파 주파수 천문측량을 수행하였다. 그가 1937년에 개발한 전파 안테나는 천문학적 목적으로 사용된 안테나(즉 전파망원경)로는 세계에서 두 번째였으며, 최초로 포물면을 사용한 전파망원경이었다. 거의 10년 가까이 그는 세계 유일의 전파천문학자였다. 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. 광학
그러나 광학이 체계적으로 연구되기 시작한 것은 17세기 이후의 일로써, 안경 제작자였던 한스에 의해 망원경이 세상에 알려지면서 갈릴레이, 요하네스 케플러, 데카르트 등이 이를 발전시켰다. 당시에는 빛이 에테르(ether)라는 가상의 매질을 통해 전파된다는 에테르 설이 지배적이었다. 이후 아이작 뉴턴은 태양광을 프리즘에 통과시켰을 때 굴절률에 따라 색상이 분해된다는 것을 관찰하였고, 1704년 《광학》을 출판하면서 빛을 일종의 입자로 설명하였다. 한편, 크리스티안 하위헌스는 빛을 파동으로 여겼고, 이를 바탕으로 빛의 반사와 굴절을 완벽하게 설명하는 수리 모형을 수립하였다. 적색편이
베스토 슬라이퍼는 1912년에 당시에는 '나선 성운'이라고 불리던 은하들이 상당히 큰 적색편이 값을 보인다는 것을 발견했다.[14][15] 슬라이퍼는 이 논문에서 온 하늘에 고루 분포하는 나선은하들의 속도를 측정했는데, 그 중 3개를 제외하고는 모든 은하가 우리 은하로부터 약 수백 또는 천 km/s의 속도로 멀어지고 있는 것을 발견했다. 이 후에 에드윈 허블은 은하들의 적색편이(속도)와 은하들까지의 거리가 비례한다는 허블의 법칙을 발견하였다.[16] 이러한 발견들은 1922년에 알렉산드르 프리드만이 일반 상대성 이론으로부터 이론적으로 유도한 것처럼 우주가 정적이지 않고 팽창하고 있다는 것을 관측으로 뒷받침하는 것이었다.[17] 현재 이 발견들은 우주의 팽창과 대폭발 이론을 뒷받침하는 가장 중요한 근거로 받아 들여지고 있다.[18] 광년
1968년 부터 1983년까지는 IAU 1964 개정 천문 상수계가 사용되었고, 태양년(율리우스년이 아닌)과 관측된(정의된 수치가 아닌) 빛의 속도가 이에 포함되어있었다. 사이먼 뉴컴의 역기점(J1900.0) 기반의1 태양년(31,556,925.9747 역표시 초)과 299,792.5 km/s 의 빛의 속도로부터 계산된 1 광년은 9.460530 x 10 미터로, 이들 수치는 1973년 자료처럼 꽤 오래된 출처로부터 도출된 결과 에서 찾을 수 있는데 2000년까지는 갱신되지 않았다. 애덤 리스
그는 1998년에 브라이언 슈밋과 함께 연구를 시작하였다. 그들은 초신성을 관찰함으로써 지구의 팽창 속도가 줄어들고 있다는 기존 이론의 오류를 발견했다. 초신성이 지구에 보내는 빛의 색을 분석하여 우주가 가속 팽창을 한다는 이론을 세웠다. 솔 펄머터는 이 둘과 거의 동시에 유사한 결론을 도출했다. 따라서, 이 세 명의 과학자는 우주 가속 팽창 이론으로 노벨 물리학상을 공동으로 수상하게 되었다. 그들은 암흑 물질의 본질을 이해하기 위한 연구를 시작하기도 하였다. 은하수
아라비아 천문학자인 알하젠(965-1037 AD)은 은하수의 시차를 처음으로 관측하고 측정하려는 시도를 함으로써 이것을 반박하였다. 그리고 그는 은하수는 시차가 없는 것으로 보아, 지구에서 매우 멀고 대기권에 속하지 않는다고 결정 내렸다. 빛의 속력
측정된 운동 값은 항상 관찰된 오차보다 항상 작았다. 근대 실험들은 두 방향의 빛의 속도는 6 nm/s 안으로는 등방하다는 것을 가리키고 있다.[19] 이 실험 때문에, 헨드릭 로렌츠는 에테르를 통하는 어떤 기구의 운동이 그 기구로 하여금 운동방향으로 그 길이가 축소하게 만든다 생각하였고, 더 나아가 그는 운동하는 계의 시간 변수 또한 그에 의해 바뀌어야 된다고 예상했다. 이는 로렌츠 변환의 첫 걸음이었다. 레옹 푸코
푸코와 피조는 공동으로 빛의 속도 측정 장치의 개발을 시도했다. 당시 빛의 파동설 과 입자설이 대립하고 있었지만, 프랑소와 아라고는 공기 중의 광속과 수중의 광속을 비교하면 어느 설이 맞는지 알 수 있다고 주장했다. 즉, 공기 중의 광속이 크면 파동설이, 수중의 광속이 크면 입자설이 옳다고 생각했다. 따라서 푸코와 피조는 광속의 측정을 통해 빛의 정체를 밝히려고 시도한 것이다. 그들이 개발한 장치는 회전하는 거울을 이용하여 광속을 측정하는 장치로 프랑소와 아라고가 고안한 것이었다. 과학적 방법
1021년, 알하이삼은 빛이 직진한다는 것을 추측이 아닌 관찰을 통해 증명하였다. 이것은 최초로 과학적 방법을 사용하여 자연 현상을 설명한 기록 가운데 하나이다. 이븐 알하이삼의 《광학의 서》(1021년)는 동일 매질에서 빛이 직진한다는 것을 기록하고 있다. 이 책은 훗날 유럽에서 라틴어로 번역되었고 자연 과학 발전에 큰 영향을 주었다. 요한 게오르크 폰 졸트너
빛에 대한 중력의 효과에 대한 솔드너(Soldner)의 연구 즉 빛의 굴곡에 대한 그의 기술이있었으며, 
이후 알버트 아인슈타인 (Albert Einstein)은 1911년 태양의 영향을 제외하는 중력 굴곡 량에 대한 가치를 계산하고 발표하여 필리프 레나르트(Phillipp Lenard)가 아인슈타인이 솔드너(Soldner)의 결과를 모방 한 것이라고 비난했었다. 그러나 이에 대한 확인된바는 없다. 당시 아인슈타인은 솔드너의 작업을 진정으로 인식하지 못했을 수도 있고, 자신의 계산이 독립적이고 자유롭기 때문에 이전 연구에 대한 언급이없는 것으로 간주했을 수도 있었다. 아인슈타인의 이러한 1911년 계산은 중력에 대한 시간팽창의 아이디어에 기반을 두었다. 구스타프 달렌
닐스 구스타프 달렌(, 1869년 11월 30일 - 1937년 12월 9일)은 스웨덴의 물리학자이자, 기업가이다. AGA 회사를 설립하고, AGA 쿠커(AGA cooker)와 달렌등(Dalén light)을 발명하였다.
1912년 "등대외 부요에서 빛을 내는데 사용되는 기체 축적기와 연결해서 사용되는 자동 조절장치의 발명" 으로 노벨 물리학상을 수상하였다. 시간지연
아인슈타인은 ‘빛은 (전자기) 파동’임을 입증했던 영국의 물리학자이자 수학자인 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell)의 길을 따라 생각 실험을 이어갔는데, 그 과정에서 광속으로 빛을 쫓아가보니 빛은 파동성을 잃는다는 딜레마에 빠지게 된다. ‘광속 불변의 원리’(초속 30만km)와 빛이 파동이라는 전제는 이미 입증된 사실이었다. 그는 뉴턴 고전 역학의 속도 개념을 뿌리부터 재해석해 들어간다. 시속 100km로 달리는 기차 안에서 새가 같은 방향으로 시속 10km로 난다고 했을 때, 고전적 계산법을 따르면 새의 속도는 100+10, 곧 시속 110km가 된다. 빛
르네 데카르트는 빛이 lbn al-Haytham과 Witelo의 "형태"뿐만 아니라, 베이컨, Grosseteste, 케플러의 "종"을 거부하고, 발광체의 기계적 특성이었다고 말했다. 1637년에 그는 빛의 굴절 이론을 발표했다. 그의 이론은 불확실했다. 빛이 중간 밀도보다 적은 밀도보다 더 빠르게 이동한다고 가정하였다. 데카르트는 음파의 행동을 비유하여 결론에 도착했다. 비록 데카르트는 상대 속도에 대해 잘못이 있었지만, 그는 빛이 굴절을 다른 물질의 빛이 속도에 대해서 정확한 가정을 했다. 데카르트는 처음으로 기계적 비유를 사용하지 않았지만 그가 분명히 빛 발광체 및 전송 매체의 기계적 특성이라고 주장하기 때문에, 데카르트의 빛 이론은 현대 물리 광학의 시작으로 간주 한다. 빛의 속력
1856년, 빌헬름 베버와 루돌프 콜라우시는 레이덴 병을 방전하면서 전자기와 정전기적 전하의 단위의 비 ( ϵ 0 μ 0 ) {\displaystyle ({\sqrt {\epsilon _{0}\mu _{0}}})} 를 구하였다. 그리고는 그것이 피조가 측정한 빛의 속도와 매우 비슷하다는 것을 깨달았다. 이듬해, 구스타프 키르히호프는 저항이 없는 전선을 타고 흐르는 전기신호의 속도를 측정하였다. [15] 초전도 현상
최초의 초전도체는 1911년 헤이커 카메를링 오너스가 고체 수은의 저항을 당시 발견된 액체 헬륨을 이용하여 저온에서 측정하는 도중 발견하였다. 4.2 K의 온도에서 그는 저항이 갑자기 사라지는 것을 관찰하였다.[1] 이후 초전도체는 여러 다른 물질에서 발견되었다. 1913년 납의 초전도가 7 K에서 발견되었고, 1941년에는 질화 나이오븀(NbNi)의 초전도가 16K에서 발견되었다. 초천도체를 이해하는 그 다음 중요한 진전은 1933년 발터 마이스너와 로베어트 오흐젠펠트()가 마이스너 효과로 알려진 초전도체가 자기장을 밀쳐내는 것을 발견한 것이었다.[2] 1935년 프리츠 론돈()과 하인츠 론돈()은 마이스너 효과가 초전도 전류가 운반하는 전자기적 열역학적 자유 에너지를 최소화하려는 데에서 나타난다는 것을 보였다.[3] 에드윈 허블
허블은 타임지의 표지 모델이 된 최초의 천문학자였다. 그는 허블법칙이라고 불리는 은하들의 멀어지는 속도가 거리에 비례한다는 것을 다양한 은하들의 분포를 측정하여 알아낸 뒤, 엄청난 명예를 얻게 되었다. 그는 타임지의 표지 모델이 된 것 뿐만 아니라 영화 배우나, 작가들과 모임을 가지게 되었다. 1937년에 허블은 아카데미 영화상 시상식에 프랭크 캐프라의 주빈으로 참석하기도 했다. 운동 (물리학)
빛의 속력은  299,792,458 m/s 이다. 빛의 속력(또는 c)는 질량이 없는 입자와 진공에서 그것과 관련된 장의 속도이며 에너지, 물질, 정보가 가질 수 있는 속력의 상한이다. 따라서 빛의 속력은 물리적 계의 최고 속력이라고 볼 수 있다. 항성
이탈리아 천문학자 제미니아노 몬타나리는 1667년 알골의 밝기가 변화하는 것을 기록으로 남겼다. 에드먼드 핼리는 지구 근처 ‘고정된’ 항성 한 쌍이 고유 운동을 보이는 것을 측정했다. 이 별들은 고대 그리스 천문학자 프톨레마이오스와 히파르코스가 살던 시절의 자리로부터 일정량 이동했다. 항성까지의 거리를 직접 측정한 최초의 사례는 1838년 프리드리히 베셀이 시차법을 이용하여 11.4광년 떨어진 백조자리 61을 측정한 것이었다. 시차 관측법을 통해 항성과 지구 사이의 거리는 매우 멀다는 것이 밝혀졌다.[10] 빛의 속력
여기서, n 1 {\displaystyle n_{1}} 과 n 2 {\displaystyle n_{2}} 는 각각 매질1, 매질2 에서의 굴절률을 나타내며, 이 관계를 굴절의 법칙 또는 스넬의 법칙이라고 한다. 1621년 네덜란드의 스넬(Willeord Snell,1591~1626)이 실험을 통해 밝혀냈다. 빛의 속력
17세기에 들어서 요하네스 케플러가 빈 우주가 장애물이 없다는 것을 안 뒤부터 빛의 속력이 유한하다고 믿었다. 데카르트는 만약 빛의 속력이 유한하다면, 태양, 지구, 그리고 달이 월식 때 일렬에서 벗어날 것이라고 주장했다. 하지만 그 당시는 일렬이 아니라는 것을 관찰하지 못한 시기였기 때문에 데카르트는 빛의 속력이 무한하다고 결론지었다. 데카르트는 빛의 속력이 유한하다면, 그의 철학 전체가 붕괴될 것이라고 말했다. 1629년, 아이작 베크만은 빛의 속력을 측정하는 실험을 설계했다. 한 사람이 1.6km 떨어져 있는 곳에서 거울에 반사되는 빛을 관찰하는 실험이었다. 1638년에는 갈릴레오 갈릴레이가 빛의 속력을 측정하기 위해서 두 개의 떨어진 랜턴의 빛이 도달하는 차를 이용하려고 했다. 하지만 그는 빛이 유한한 속도로, 또는 무한한 속도로 이동하는 것을 알지 못하였고, 빛의 속력이 유한하다면 그것은 굉장히 빠를 것이라고 결론지었다. 갈릴레오의 실험은 이탈리아 플로렌스의 Accaedmia del Cimento에서 1마일 떨어진 랜턴을 사용하여 시행되었으나 빛의 시간차는 보이지 않았다. 이 실험의 실질적인 시간차는 11마이크로초이다. 빛
고대 인도에서 Samkhya 와 Vaisheshika의 힌두교 학교에서 초기 세기 CE를 빛의 이론을 개발했다. Samkhya 학교에 따르면 빛은 총 요소의 밖으로 가장 기본이 되는 5가지 “미묘한” 요소이다. 이들 원소의 자성은 특별히 언급되지 않고, 그것은 실제로 연속으로 촬영 한 것으로 보인다. 한편 Vaisheshika학교는 시간과 공간 두 개의 비 원자의 물리적 이론을 주었다. 기본 원자는 지구, 물, 불, 공기이다. 광선은 테자스 원자의 높은 속도를 가져온다. 빛의 입자는 속도와 테자스 원자의 배열에 의해 다른 특성을 나타 낼 수 있다. 비슈누 푸라는 햇빛을 “태양의 일곱 광선”으로 말한다. 5세기의 Dignāga와 7세기의 Dharmakirti 같이 원자론의 유형을 개발한 인도의 불교는 실제로 원자 단체로 에너지 혹은 빛으로 깜빡이게 구성 되어있다. 그들은 빛같은 동등한 에너지의 원자를 보았다. 올레 뢰머
파리 시에서 그는 1675년부터 목성에 의한 위성의 식을 관측하여 식에 걸리는 시간이 지구가 목성과 가까워 질 때는 이론치에 비해 짧고 지구가 목성과 멀어질 때는 길어진다는 사실을 알게 되었다. 그는 이 현상이 빛의 속도가 유한하기 때문이라고 생각하고, 빛의 속도를 계산하여 1676년에 이를 논문으로 발표하였다. 그의 관측에 따르면 지구와 목성이 충의 위치에 있을 때 목성과 목성의 위성 이오의 식이 일어나는 시간은 이론치에 비해 11분 늦어졌고, 합의 위치에 있을 경우 11분 빨라졌다. 따라서 빛이 지구 궤도의 지름을 통과하는 데 22분이 걸린다는 결론을 내렸으며, 이를 통해서 빛의 속도를 계산할 수 있었다. 타원계측법
독일의 물리학자 드루드(, 1863년 7월 12일 –1906년 7월 5일)에 의해 빛이 시료에서 반사되면 물질의 광학적 성질과 층의 두께 등에 의해 반사광의 편광상태가 달라진다는 사실이 발견되었다. 이 변화를 측정해 정보를 얻게 되는데, 이를 통해 물질의 기본적인 물리량인 복소 굴절률이나 유전함수 텐서를 측정하고 물질의 형태, 결정상태, 화학적 구조, 전기 전도도 등도 유도할 수 있다. 파벨 알렉세예비치 체렌코프
박사 과정 지도 교수였던 세르게이 바빌로프 밑에서 일하는 동안 그는 물병에서 방사성 충격을 향해 나아가던 청색의 빛을 발견하게 되었다. 이 현상은 빛보다 빠른 속도로 이동하는 원자들에 의한 것으로, 핵물리학 및 우주선에 대한 연구에 있어서 대단한 중요성을 갖는 실험적인 성과로 알려져 있다. 이 현상은 또한 그의 이름을 따서 체렌코프 효과로 명명되었고, 고속 입자의 속도를 측정하거나 존재를 증명하기 위한 장비 또한 그의 이름을 따서 체렌코프 계수기로 명명되었다. 이 장치는 스푸트니크 3호에도 설치되었다. 시간
이러한 시간지연 효과는 시간은 어디서나 누구에게나 일정한 속도로 흘러간다는 기존의 관념을 통째로 뒤엎는 것이었다. 시간은 속도와 움직임이 다른 개체들에게 모두 다르게 흘러가며 누구에게나 동일하게 흘러가는 시계란 처음부터 존재하지 않게 되는 것이다. 이러한 시간지연 효과는 인간의 감각으로는 알아 챌 수 없을 만큼 미미하기 때문에 처음에 사람들은 이러한 아인슈타인의 주장을 받아들이지 못하였다. 그러나 이 효과는 1971년, 비행기로 지구를 동쪽과 서쪽방향으로 돈 후 시계를 비교해 본 결과 실제로 서쪽으로 돈 시계는 0.000027초, 동쪽으로 돈 시계는 0.000006초 느려진 것이 확인 되어 사실로 증명되었다. 또한 오늘날에는 우리들이 쓰는 스마트폰, 인공위성 등 다양한 기기에 정확한 시간을 조절하는 원리로 광범위하게 사용되고 있다.
상대성 이론에 의하면 절대적 동시라는 것은 있을 수 없다. 멈춰있는 어떤 사람에게 다른 방향에서 오는 두 불빛이 동시에 반짝인다면 이것은 그 사람에게 ‘동시에’ 일어난 사건이라 할 수 있다. 그러나 앞이나 뒤로 이동하고 있는 사람에게 이 불빛은 동시에 반짝이지 않는다. 빛의 속도는 항상 일정하기 때문이다. 즉, 움직이고 있는 사람 입장에서는 어느 순간 한 불빛과는 점점 가까워지는 반면, 다른 한 불빛과는 점점 멀어지기 때문에 가까이 다가가고 있는 불빛을 먼저 보게 되고, 멀리 떨어져가는 불빛은 나중에 보게 된다. 결론적으로, 운동 상태와 위치에 따라 서로 다른 개체들에게 ‘동시’란 모두 다르게 관측된다. 빛의 속력
20세기 중반부터 말까지 빛의 속도를 점점 더 정확하게 측정하는 실험들이 생겨났다. 1972년, 레이저의 간섭을 이용한 기술로 빛을 측정하는 방법과 1960년 당시의 미터의 정의를 이용하여 콜로라도에 있는 NBS에 속한 한 단체가 진공에서의 빛의 속도는 c=299 792 456.2±1.1 m/s라고 결정하였다. 이 측정값은 이전에 널리 사용되던 값보다 백배 정도 불확실한 값이었다. 이 불확실성은 미터에 대한 정의 때문이었다. 다른 비슷한 실험들에서 c의 값이 계속 비교되자, 1975년, 제 15회 Conférence Générale des Poids et Mesures(CGPM)에서 빛의 속도를 299 792 458 m/s라고 지정하였다[24] 자기
패러데이의 자기와 전기현상에 대한 발견 이후, 스코틀랜드 과학자인 제임스 클러크 맥스웰은 이때까지 관측된 자기현상과 전기현상을 바탕으로 전자기학 이론 을 도입하였다. 전자기학 이론은 물리학에서 위대한 이론 중의 하나로 평가되고 있는데, 왜냐하면 자기와 전기 현상에 대한 이론을 통합했으며 나아가 빛이 전기장과 자기장 진동의 형태로 진행한다는 성질을 설명하기 때문이다. 더욱이 전자기학 이론은 빛이 관성계에 관계없이 일정한 속도로 진행한다는 것을 설명했고, 이는 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성 이론으로 이어진다. 이중 슬릿 실험
이 실험이 최초로 행해진 것은 19세기 초 토머스 영이 광자를 대상으로 한 이중 슬릿 실험이었다. 17세기의 뉴턴은 빛이 입자임을 주장하였고 이것은 오랫동안 정설로 여겨졌으나, 이 실험을 통해 간섭이 확인됨으로써 반증되었다. 이 실험 결과는 당시 뉴턴 역학에 큰 영향을 주었으며, 에테르 이론에 바탕을 둔 빛의 파동이론을 촉발하는 계기가 되었다. 물리학의 역사
앨버트 마이컬슨과 에드워드 몰리는 에테르가 존재한다는 가정 하에 빛에 속도를 측정하기 위한 장치를 고안하였다. 1887년 실행하였던 마이켈슨-몰리 간섭계를 이용한 실험에서 지구의 회전과 에테르의 방향에 따른 빛의 속도를 측정하였다. 하지만 여기서 에테르의 영향을 확인하지는 못하였다. 당시의 과학자였던 로렌츠는 이러한 실험적 사실을 고전 전자기학을 통해 증명하기 위해 미봉가설을 제기하였다. 천체물리학
스펙트럼을 처음으로 분석한 것은 허긴스와 세키(P.Secchi)였다. 허긴스는 도플러 효과에 의한 스펙트럼선의 편이(偏移)를 검출, 1868년에 항성의 시선 속도를 측정하였고, 세키는 1866년에 다수의 항성을 조사하여 스펙트럼형으로 분류했다. 길이
애니 캐넌(Annie Canon)이 세페이드 변광성의 주기와 광도를 발견하면서 다른 은하에 있는 별까지의 거리를 계산할 수 있게 되었다.
세페이드 변광성, RR Lyrae형 변광성등에 사용될 수 있는 방법으로, 별의 밝기가 변화하는 주기를 관측을 통해 알아내 표준성으로써 주어진 주기-광도 관계에 맞추어 별의 실제 밝기를 계산할 수 있다. 이렇게 계산한 변광성의 절대등급을 포그슨 방정식에 대입해 변광성 까지의 거리를 계산할 수 있다. 실제로 윌리엄 허블은 이 방법을 사용해 안드로메다 은하까지의 거리를 최초로 구했고, 그때까지는 성운으로 알려져있던 M31 안드로메다 은하가 우리은하와 별개인 은하라는 것을 밝혀냈다.