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과학

20세기 최고의 물리학자 아인슈타인의 업적


알베르트 아인슈타인은 독일 태생의 이론 물리학자입니다. 20세기 최고의 물리학자이자 현대 물리학의 아버지로 평가 받고 있고 특히 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론은 그의 대표적인 업적이며 광양자 가설에 기반한 광전 효과의 이론적 해설로 1921년에 노벨 물리학상을 수상하기도 했습니다.



 미국 시사주간지 타임은 20세기 마지막 해인 1999년에 20세기의 인물로 아인슈타인을 선정했습니다.




■ 업적

20세기 물리학 사상 2대 혁명이라고 불리는 두가지 이론이 있는데 바로 양자 역학과 상대성 이론입니다. 

이중 아인슈타인의 상대성 이론은 이미 증명된 상대성 원리(앙리 푸앵카레,조지프 라모어등)와 뉴턴 역학, 맥스웰 방정식을 기초로해 물리학 체계를 근본적으로 재구성했다는 평가를 받고 있습니다. 


특수상대성 이론은 질량, 길이, 시간과 같은 개념은 관찰자의 위치에 따라 달라지는 상대적인 속성을 갖고 있으며 유일하게 불변하는 것은 광속도(c)뿐이라는 것을 알려줍니다.



아인슈타인은 26살 되던해인 1905년에 무중력 상태에서 관성의 특성에 관한 특수 상대성 이론을 발표했고, 1915년~1916년 시기에 가속도 운동과 중력에 관한 일반 상대성 이론을 발표했습니다. 그리고 후반생 30년 가까이 중력과 전자기의 힘을 통합하는 통일장 이론을 구축하기 위해 최선을 다했지만 안타깝게도 완성을 하지 못하고 사망하게 됩니다.하지만 그가 주장한 힘의 통합이라는 개념은 현대 물리학이 근간이 되었습니다.


일반 상대성 이론의 계산에 따르면 우주가 팽창 또는 수축을 하고 있는 것이 맞는데 아인슈타인은 우주가 움직이지 않는다고 여겨 중력의 영향을 상쇄할 수 있는 우주항Λ을 설정함으로써 정적 우주이론을 내놓습니다.



하지만 에드윈 허블이 우주가 팽창중이라는 사실을 발견하게 됨에 따라 우주항Λ를 철회하게 되는데 후에 아인슈타인은 우주항Λ의 도입이 인생 최대의 실패라고 회고 하기도 했습니다.


그런데 최근 우주 망원경이 초신성의 적색편이 등을 관측한 결과 우주의 팽창이 가속화되고 있다는 결론에 이르렀는데 이 가속의 원인이 아인슈타인이 설정한 우주항Λ의 영향으로 인한 것이라고 주장하는 학자들이 있기도 합니다.


아인슈타인의 광양자 가설에 따른 광전 효과의 이론적 해설은 초기 양자 이론의 확립에 큰 공헌을 했습니다. 하지만 양자가 확률적으로 움직이는 양자 역학 자체에 대해서 아인슈타인은 "신은 주사위를 던지지 않는다."라는 말을 하며 회의적인 입장을 보였는데 이에 대해 닐스 보어는 "신이 주사위를 가지고 뭘하든 이래라 저래라 하지마라."는 말을 하며 반론을 재기하기도 했습니다.


또한 국소 실재론을 지지하고 있던 아인슈타인은 양자 역학의 모순의 하나로서 EPR 역설을 주장했지만 추후에 벨 부등식의 깨짐이 입증 되면서 국소 실재론은 힘을 잃고 EPR 상관 관계가 지지를 얻게 됩니다. 감사합니다.

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