흥미진진 과학이야기 <48> 빛은 무엇을 타고 흐르는가?

흥미진진 과학스토리 <48>

빛은 무엇을 타고 흐르는가?

독일의 작센안할트 주의 주도(州都)가 마그데부르크다. 이곳에는 오토 폰 케리케(1602 ~1686)의 유명한 실험이 조각으로 구현되어 있는데 그는 마그데부르크의 시장이면서 물리학자이기도 했다. 1618년부터 30년간 진행된 ‘30년 전쟁‘은 로마 가톨릭을 따르는 국가와 개신교 국가 사이의 전쟁이었다. 마그데부르크는 그 최대 피해자로 3만에 육박하던 인구가 5천 명으로 줄어든다. 황폐한 도시의 재건을 담당했던 케리케는 최초의 루터파 대학인 ‘마그데부르크 대학교’를 육성하기도 하는 등 행정가로써의 업적도 대단하다. 하지만 그의 진공실험은 더더욱 유명하다.

청동으로 만든 반구(半球)를 서로 마주보게 한 다음 자신이 개발한 진공펌프를 이용하여 공기를 뺀다. 그런다음에 8마리의 말을 이용하여 서로 잡아 당기도록 한 것이다. 4마리의 말이 서로 잡아 당겨도 반구는 떨어지지 않았다. 진공의 성질에 대한 가장 화끈한 실험이었다. 이후 진공은 과학자들의 연구대상으로 떠오르게 된다. 

 그는 한걸음 더 나아가 소리나는 종이 들어 있는 투명한 유리그릇을 만들어 진공을 만들었다. 공기가 모두 뺀 다음에 종을 흔들자 더 이상 들리지 않았다. 진공 속에서는 소리가 전달되지 않는다는 것을 증명한 것이다. 그러나 투명한 유리 속의 종은 뚜렷하게 보였다. 소리는 공기를 타고 흐르는 것이다. 그렇다면 유리 속의 종은 왜 보이는 것일까? 진공 속의 그 무엇이 빛을 전달해 주는 것일까? 당연한 질문이다.

이 시대의 과학자들은 온 우주가 ‘광학 에테르’라는 물질로 가득 차 있어서 빛이 아무런 저항도 없이 빠르게 전달된다고 믿고 있었다. 우리는 공기가 있어서 서로에게 말을 할 수 있고, 고래는 물을 매질로 음파를 전달한다. 쇠나 바위 역시 고체의 물질을 매질로 사용하여 진동을 전달한다. 그러니 빛 역시 무언가를 통해서 전달되는 것이 마땅하고 자연스러운 일이다. 천동설이 자연스러웠던 것처럼 우리의 직관은 광학 에테르가 당연히 존재해야 한다. 당시의 과학자들로서는 최선의 합리적인 추론이었다. 과학자들은 그 ‘광학 에테르’를 찾으려고 노력하였다. 그리고 광학 에테르의 실험적 검증은 미국인으로서 최초로 노벨상을 받았던 앨버트 마이컬슨(1852~1931)의 몫이었다.

(참고: 사이먼 싱 저, 영림카디널 출판, ‘빅뱅 : 우주의 기원’ )

 과학책을 읽는 보통사람들 회원 허심

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