토머스영 빛의 이중슬릿으로 빛의 파동성을 증명하다

◈ 토머스 영(Thomas Young)의 생애와 업적

물리학, 해부학, 철학, 언어학 등 여러 분야에 걸쳐 중요한 업적을 남긴 다재다능한 과학자이자 빛의 이중슬릿 실험을 통해 빛의 파동성을 증명하였으며, 이집트의 상형 문자를 해독하고, 영률을 발견하여 여러 분야에서 다양하게 활용될 수 있게 하는 등  물리학 역사에서 중요한 인물로 평가되는 토머스 영의 생애와 업적에 대하여 알아보려 한다.

 

1. 생애

토머스 영은 잉글랜드 서머싯 주 밀버튼에서 출생했다. 영의 가정은 퀘이커 교도로 그는 어린 시절부터 매우 똑똑하고 호기심이 많이 아이었다. 2살 때부터 글을 읽기 시작하였고, 라틴어, 그리스어, 히브리어 등 다수의 언어를 독학으로 하여 학문적 기초를 다졌다. 14세가 되던 해에는 9개의 언어를 읽을 수 있게 되었고, 이러한 능력은 그가 평생 동안 이룬 학문적 연구에 큰 도움을 주었다. 영은 1792년 케임브리지 대학에 입학하여 의학을 전공했으며, 이후 에든버러와 괴팅겐에서 의학을 심도 있게 공부하여 의학박사 학위를 받았다.

토머스 영은 다양한 분야에서 능력을 인정받았다. 그러나 그가 주장한 빛의 파동설은 뉴턴의 입자설을 강하게 지지하던 영국 학계에서 크게 영향력을 끼지치 못하였다. 그러나 영은 멈추지 않고 계속해서 연구를 이어나갔다. 결국 그의 연구성과는 후대에 중요하게 재평가 되었다. 그는 1829년 생을 마감하기까지 의사로 활동하면서 과학적 연구를 계속하여 이어나갔다.

 

2. 업적

2-1. 빛의 파동성 증명

토머스 영의 가장 잘 알려진 업적으로 1801년 그는 고전적인 이중 슬릿 실험을 통해 빛이 입자 성질을 가지지 않고 파동처럼 행동한다는 사실을 입증했다. 이 실험을 통해 빛을 두 개의 작은 구멍을 통과하게 하여, 스크린에 간섭 무늬가 형성되는 것을 관찰하였다. 이렇게 만들어진 간섭무늬는 빛이 파동성을 가지고 있다는 결정적인 증거로 간주되었으며, 이후 광학 이론의 발전에 크게 기여하였다. 또한 영은 1804년 "물리광학에 관한 실험과 계산"이라는 주제의 논문을 발표하였지만 당시의 과학계의 큰 지지는 얻지 못하였다. 그러나 훗날 이 업적으로 영은 당시 뉴턴의 입자설을 반박하며 파동 이론을 뒷받침하는 중요한 근거를 제공함으로써 그의 이 실험과 증명은 현대의 양자 역학 발전에도 크게 기여하였다. 

2-2. 탄성에 대한 연구

토머스 영은 재료의 탄성에 대해서 연구를 하였다. 이것은 영률로 알려져 있는데 이것은 재료가 변형될 때 발생하는 응력과 변형률의 비율을 나타내는 중요한 물리적 특성이다. 이 영률은 오늘날 다양한 분야에서 사용되고 있다. 영의 탄성 연구는 구조 공학, 재료 과학, 기계 공학 등 여러 분야에서 널리 활용되고 있고, 특히 건축 구조물의 설계와 분석에 아주 중요한 요소로 자리 잡았다.

2-3. 이집트 상형문자의 해독

토머스 영은 물리학과 생리학 의학 외에도 언어학에 대한 관심이 매우 컸다. 그는 이집트의 상형문자 해독에 중요한 공헌을 했다. 특히 로제타석의 연구에 참여하였고 이집트 상형문자의기초적인 해독을 가능하게 했다. 이것을 통해서 그는 후대의 학자들이 로제타석을 완전히 해독하는 데 기초를 마련하였다. 이집트 고대 문명의 이해를 돕는 그의 연구는 고고학과 언어학 분야에서 커다란 영향을 미쳤다. 특히 장 프랑수아 샹폴리옹이 로제타석을 완전히 해독하는 데 기초를 마련하였다.

 

토머스 영의 다양한 연구는 혁신적인 성과로 오늘날까지 인정받고 있다. 그의 이중슬릿 실험은 현대 물리학에서 빛의 본질을 이해할수 있도록 하는 중요한 내용으로 평가받았고, 색각 이론과 탄성에 대한 연구는 다양한 과학 분야에서 계속해서 활용 및 인용되고 있다. 이러한 다방면에 걸친 연구와 발견들은 과학자들이 어떻게 여러 가지 다양한 방법으로 접근하느냐에 따라 학문적 성과를 이룰 수 있다는 것을 보여주는 것임을 알 수 있다.

 

토머스 영의 혁신적인 연구 방법과 통찰력은 오늘날에도 과학자들에게 영감을 주고 있으며, 비록 생전에는 그의 연구가 주목받지 못하였으나 현대의 과학 역사에서 빼놓을 수 없는 인물로 현대 과학과 기술 발전의 중요한 기반을 마련한 인물로 평가되고 있다.