⚛️전설의 인물들

물리학자 · 물질과 에너지, 공간과 시간을 지배하는 수학 법칙을 이끌어내고 검증한다. 혼자 칠판 앞에 선 연구자에서 3,000명이 공동 저자로 이름을 올리는 입자가속기 논문까지 그 모습은 다양하다.

물리학의 정전은 다른 거의 모든 현대 직업보다 더 오랜 시간에 걸쳐 있다. 독학으로 익힌 제본공 견습생이 말솜씨로 실험실 일자리를 얻어낸 이야기에서부터, 단 몇 주 만에 핵물리학의 기본 가정 하나를 뒤엎은 결과를 낸 중국계 미국인 실험물리학자의 이야기까지 이어진다.

여기 소개하는 여덟 명은 일곱 개 나라, 삼백 년이 넘는 시간에 걸쳐 있으며, 그중 몇몇의 이야기는 단순한 영웅 서사로 담아내기 어렵다. 대학평의회가 여성이라는 이유로 반대해 4년간 무보수로 강의한 여성, 망명지에서 핵분열을 규명해 냈지만 그 공로로 노벨상을 받지 못한 물리학자, 그리고 자신의 실험이 증명해 낸 바로 그 이론에 주어진 상에서 제외된 실험물리학자까지.

역대 최고의 시상대

알베르트 아인슈타인
알베르트 아인슈타인
독일/스위스/미국
2
아이작 뉴턴
아이작 뉴턴
잉글랜드
1
마이클 패러데이
마이클 패러데이
잉글랜드
3

정점에 오른 8인

1
Portrait of Isaac Newton Godfrey Kneller · Public domain

아이작 뉴턴

잉글랜드 · 1643~1727

1687년 『프린키피아』에서 운동 법칙과 만유인력의 법칙을 정립해 지상과 천체의 역학을 하나의 수학적 틀 안에 통합했으며, 정확한 법칙과 검증 가능한 예측이라는, 이후 모든 물리학자가 따르게 될 본보기를 세웠다.

일화

1665년 페스트가 유행하는 동안 울즈소프에 고립되어 있던 뉴턴은 무딘 바늘인 보드킨을 자신의 눈알과 안와 뼈 사이에 밀어 넣어 눈 뒤쪽을 눌렀고, 그 압력이 만들어낸 색색의 고리들을 노트에 기록했다. 이 노트는 지금도 케임브리지대학교 도서관에 보존되어 있으며, 빛과 시각을 이해하기 위해서라면 자기 자신을 실험 대상으로 삼기를 마다하지 않았던 그의 성향을 섬뜩하지만 전형적으로 보여주는 사례다.

“진정한 이해를 얻으려면 때로는 그 방법이 남들 눈에 아무리 불편하고 이상해 보이더라도 아이디어를 직접 시험해 봐야 한다.”

『프린키피아』 출간
1687년
왕립학회 회장
1703~1727년
케임브리지대 교수 재직 기간
약 33년
2
Portrait of Albert Einstein Oren Jack Turner · Public domain

알베르트 아인슈타인

독일/스위스/미국 · 1879~1955

1905년 베른에서 특허청 심사관으로 일하며 특수상대성이론, 광전효과, 브라운 운동을 다룬 논문 네 편을 한 해에 발표했고, 이후 10년에 걸쳐 상대성이론을 중력 자체로 확장하며 공간과 시간, 질량에 대한 물리학의 기본 개념을 다시 세웠다.

일화

1919년 5월 29일, 영국 천문학자 아서 에딩턴은 서아프리카 앞바다의 프린시페섬에서 일식을 촬영해, 태양의 중력에 의해 휘어진 별빛의 각도를 측정했다. 그 값은 아인슈타인의 일반상대성이론이 예측한 값과 거의 정확히 일치했다. 그해 11월 결과가 발표되자 런던의 《타임스》는 '과학의 혁명'이라는 헤드라인을 실었고, 아인슈타인은 거의 하룻밤 사이에 세계적인 유명인사가 되었다.

“이론은 반증할 수 있는 독립적인 검증을 통과하고 구체적인 수치 예측이 확인될 때에야 비로소 신뢰를 얻는다.”

기적의 해(1905년) 논문 수
4편
노벨상
1921년, 광전효과
에딩턴의 일식 관측 확인
1919년
3
Portrait of Michael Faraday Unknown author Unknown author · Public domain

마이클 패러데이

잉글랜드 · 1791~1867

대학 교육을 받은 적 없는 제본공 견습생이었던 패러데이는 그 시대 최고의 실험물리학자가 되어, 1831년 이후 모든 발전기와 변압기의 원리가 된 전자기 유도를 발견했고, 대중에게 과학을 알리기 위해 왕립연구소의 크리스마스 강연을 창설했다.

일화

1812년, 20세의 제본공 견습생이던 마이클 패러데이는 화학자 험프리 데이비가 왕립연구소에서 진행한 강연 네 편을 들으며 꼼꼼하게 필기했다. 그는 이를 거의 300쪽에 달하는 책으로 제본해 데이비에게 보내며 일자리를 청했다. 몇 달 뒤 실험실 폭발사고로 일시적으로 시력을 잃은 데이비는 패러데이를 자신을 돕는 실험 보조로 고용했고, 이것이 패러데이 과학 경력의 시작이었다.

“꼼꼼하게 독학으로 준비한 것이 정규 자격증으로는 결코 열리지 않았을 문을 열어 줄 수 있다.”

전자기 유도 발견
1831년
크리스마스 강연 창설
1825년
왕립연구소 재직 기간
약 54년
4
Portrait of James Clerk Maxwell Unknown author Unknown author · Public domain

제임스 클러크 맥스웰

스코틀랜드 · 1831~1879

1865년 논문 「전자기장의 동역학 이론」에서 전기와 자기, 빛을 하나의 방정식 체계로 통합해 빛 자체가 전자기파임을 예측했으며, 이후 등장한 라디오와 레이더, 모든 무선 기술의 이론적 토대를 놓았다.

일화

1861년 5월 17일, 맥스웰은 왕립연구소 강연에서 최초의 내구성 있는 컬러 사진을 시연했다. 사진가 토머스 서턴이 빨강·초록·파랑 필터를 통해 격자무늬 리본을 세 번 촬영한 뒤, 이를 함께 투사해 리본의 실제 색을 재현한 것이다. 컬러 사진이 실용화되기 몇 년 전, 그의 삼색 시각 이론을 입증한 순간이었다.

“신뢰할 만한 이론은 대개 방정식으로만 방어되는 것이 아니라, 단순하고 물리적인 증명으로도 보여줄 수 있다.”

전자기 이론 발표
1865년
최초의 내구성 있는 컬러 사진
1861년
맥스웰 방정식의 개수
4개
5
Portrait of Marie Curie Henri Manuel · Public domain

마리 퀴리

폴란드/프랑스 · 1867~1934

1898년 남편 피에르와 함께 폴로늄과 라듐을 발견하고 '방사능'이라는 용어를 만들었으며, 방사능 연구 분야를 거의 맨손으로 개척하는 한편 1903년 물리학상과 1911년 화학상으로 서로 다른 두 과학 분야에서 노벨상을 받은 유일한 인물이 되었다.

일화

1911년 말, 물리학자 폴 랑주뱅과의 관계를 둘러싼 공개적인 스캔들이 불거지자 노벨위원회는 비공식적으로 그녀에게 시상식에 오지 말라고 권했다. 그럼에도 퀴리는 스톡홀름으로 가서 강연을 했고, 위원회에 서면으로 상은 자신의 과학적 업적에 주어진 것이며 사생활과는 무관하다고 밝혔다.

“자신을 둘러싼 스캔들 소동과 과학을 분리하라. 연구는 오직 그 자체의 증거로 평가받아야 한다.”

수상한 노벨상 수
2회, 물리학상·화학상
발견한 원소
폴로늄, 라듐
최초의 여성 노벨상 수상자
1903년
6
Portrait of Emmy Noether Unknown author Unknown author Publisher: Mathematical Association of America [3] , Brooklyn Museum [4] , Agnes Scott College [5] , [6] · Public domain

에미 뇌터

독일/미국 · 1882~1935

1918년 물리계의 모든 대칭성이 하나의 보존량과 대응한다는 사실을 증명했다. 이른바 '뇌터의 정리'로, 아인슈타인은 이를 그 세기의 가장 중요한 수학 정리 중 하나라 평했으며, 오늘날에도 현대 물리학자들이 새로운 이론을 세우고 검증하는 방식의 밑바탕을 이루고 있다.

일화

다비트 힐베르트와 펠릭스 클라인이 1915년 뇌터에게 괴팅겐대학교의 유급 강의직을 마련해 주려 했을 때, 대학평의회는 여성이 남학생들을 가르치는 것에 반대했다. 전해지는 바에 따르면 힐베르트는 모인 교수들 앞에서 '후보자의 성별이 그가 사강사로 임용되는 것을 막을 이유가 된다고는 생각하지 않습니다. 평의회는 목욕탕이 아니지 않습니까'라고 말했다고 한다. 뇌터는 힐베르트의 이름으로 4년간 무보수로 강의한 끝에, 1919년 마침내 자신의 이름으로 된 유급 자리를 얻었다.

“아무리 뛰어난 연구라도 제도 안의 부당한 편견을 넘어서려면 힘있는 지지자가 필요할 때가 있다.”

뇌터의 정리 발표
1918년
괴팅겐 무보수 강의 기간
1915~1919년
아인슈타인의 평가
'가장 중요한... 천재'
7

리제 마이트너

오스트리아/스웨덴 · 1878~1968

1938년 12월 조카 오토 프리슈와 함께 핵분열에 대한 이론적 설명을 밝혀내, 우라늄 원자핵이 분열할 때 방출되는 막대한 에너지를 정확히 계산해 냈다. 그러나 이 업적으로 1944년 노벨 화학상을 받은 것은 공동연구자였던 오토 한 혼자뿐이었다.

일화

유대인 과학자로서 나치 독일에서 추방된 마이트너는 1938년 크리스마스에 스웨덴 쿵엘브에 머물고 있었다. 그때 조카 오토 프리슈가 찾아와, 우라늄이 바륨으로 쪼개지는 듯 보인다는 오토 한의 수수께끼 같은 실험 결과를 전했다. 둘은 눈 속을 함께 걸으며 종이쪽지에 물리학을 풀어냈고, 아인슈타인의 E=mc²을 이용해 이 과정이 방출할 막대한 에너지를 계산해 낸 뒤 이를 '핵분열'이라 이름 붙였다.

“공로를 인정받지 못했다고 해서, 그 물리학을 처음 밝혀낸 사람이 자신이라는 사실이 사라지는 것은 아니다.”

핵분열 규명
1938년 12월
카이저빌헬름연구소 재직 기간
약 30년
핵분열 연구로 받은 노벨상
0회(한 혼자, 1944년)
8

우젠슝

중국/미국 · 1912~1997

1956년 약한 핵상호작용에서 홀짝성 보존 법칙이 성립하지 않음을 입증한 실험을 설계하고 수행해, 리정다오와 양전닝의 가설을 확인시켜 주었다. 그러나 1957년 노벨상은 이 아이디어를 낸 두 사람에게만 돌아갔고, 실제로 이를 실험으로 증명해 낸 우젠슝은 제외되었다.

일화

1956년 크리스마스 연휴 동안 우젠슝은 워싱턴의 국립표준국에서 코발트-60 베타붕괴 실험을 진행했다. 원자핵의 스핀을 정렬시키기 위해 방사성 코발트-60 시료를 저온냉동장치 안에서 몇 주 동안 절대영도에 가깝게 냉각시켜야 했는데, 이 예민한 냉각 장치는 중간에 멈췄다가 다시 시작할 수 없었기에 연휴 내내 작업을 이어갔다.

“이론을 실제로 증명해 낸 실험물리학자는, 그 이론을 제안하기만 한 이론물리학자와 동등한 공로를 인정받아야 한다.”

홀짝성 비보존 확인
1956년
맨해튼 프로젝트 우라늄 연구
1944~1945년
미국 국가과학훈장
1975년

그래프는 이 목록 1위 기준 상대값입니다.

비교 실험실

이름을 켜고 끄면 — 모든 막대가 선택된 그룹의 1위를 기준으로 다시 계산된다.

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논쟁

리제 마이트너가 오토 한의 1944년 노벨 화학상을 함께 받았어야 했는지는 물리학사에서 가장 논쟁적인 배제 사례 중 하나로 남아 있다. 수십 년 뒤 공개된 노벨위원회 문서를 보면, 적어도 한 명의 추천인이 그녀의 기여를 진지하게 검토했다가 결국 제외했음을 알 수 있다.

우젠슝이 자신이 실험으로 확인해 준 홀짝성 비보존 이론으로 리정다오와 양전닝에게 돌아간 1957년 노벨상에서 배제된 사례는, 위원회가 실험물리학자의 증명보다 이론물리학자의 아이디어를 더 중시했던 대표적인 예로 흔히 언급된다.

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