세계의 과학자 47,알버트 에이브러햄 마이컬슨(Albert Abraham Michelson)(3)

세계의 과학자 47,

알버트 에이브러햄 마이컬슨(Albert Abraham Michelson)(3)

==유명한 실험을 행하여 <광속도 불변의 원리>를 밝혔다.==

 

 

5, 최후의 측정

1927년 이후, 전자광학 장비를 이용한 전혀 새로운 방식의 광속 측정법이 개발되었다. 이 방법으로 얻어진 광속 값은 1926년에 마이컬슨이 측정한 값보다 모두 낮은 수치를 나타냈다.

마이컬슨은 새로운 측정법을 모색하던 중, 대기의 영향을 피하기 위해 진공 상태의 튜브를 사용하는 방안을 떠올렸다. 1930년, 그는 프랜시스 피즈（Francis Gladheim Pease、1881- 1938, 미국의 천문학자, 대구경망원경 등 관측기계의 설계에 참여하고 간섭에 의한 항성의 시각측정에 공헌함)와 프레드 피어슨(Fred Stark Pearson, 1861-1915, 미국의 전기 기술자이자 기업가)과 함께 캘리포니아주 패서디나에 1.6km 길이의 진공 튜브를 건설하고 측정을 시작했다. 총 233회의 일련의 측정 중 36회를 완료한 시점에서 마이컬슨은 사망했다. 그 후 지질학적 불안정성 등 여러 문제에 직면했지만, 1935년에 발표된 측정값 299,774±11km/s는 전자광학적 측정법으로 얻은 결과와 거의 일치했다.

 

6, 간섭 측정

1887년, 웨스턴 리저브 대학의 에드워드 몰리（Edward Williams Morley、1838-1923, 미국의 물리학자)와 함께, 당시 광파의 매질로 가정되던 ‘에테르’를 검출하기 위해 지구의 공전운동과 에테르 사이의 상대운동에 따른 빛의 간섭 현상을 측정하는 실험을 반복했다(마이컬슨-몰리 실험). 그러나 만약 에테르가 광의 매질로 실제 존재한다면 당연히 발생해야 할 간섭 현상이 관측되지 않았다. 마이컬슨은 이 결과에 놀랐고, 이듬해에도 정밀도를 높여 실험을 반복했지만 역시 간섭은 발생하지 않았다.

이 실험 결과는 큰 영향을 미쳤으며, 간섭이 발생하지 않은 이유를 설명하기 위해 헨드릭 로렌츠（Hendrik Antoon Lorentz, 1853-1928, 네덜랜드 물리학자)는 ‘로렌츠 수축’의 방정식을 고안하기까지 했다.

이 사실은 ‘모든 방향으로 운동하는 물체에서 관측한 빛의 속도는 항상 일정하다’는 광속 불변의 원리의 발견으로 이어졌고, 이는 이후 알베르트 아인슈타인의 특수상대성 이론의 근거가 되었다. 그러므로 이 실험은 매우 의미 있는 실패였다고 할 수 있다. 참고로, 아인슈타인이 특수상대성이론을 구축할 때 마이컬슨-몰리 실험을 알고 있었는지에 대해서는 역사적인 논쟁이 있었으며(특수상대성이론에서는 에테르는 "불필요한 것"으로 간주된다).

 

7, 천문학에서의 간섭 측정

1920년부터 1921년에 걸쳐, 마이컬슨과 프레드 스타크 피어슨 (Fred Stark Pearson, 1861- 1915, 미국의 전기기술자, 기업가)는 세계 최초로 태양 이외의 항성(恒星)의 직경을 측정하는 데 성공했다. 그들은 윌슨산 천문대의 천체 간섭계를 사용해 베텔게우스의 직경을 측정하였다. 이 기술은 이후 앙투안 라베리에 의해 발전되었다. 이후 마이컬슨은 주로 천체의 직경이나 이중성(連星)의 거리 측정 등의 연구에 몰두하게 되었다.(계속)