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역학개념의 과학사절 고찰
1.머리말
물리시간에 물리선생님께서 숙제를 내주셨다..역학개념의 과학사절의 고찰에 대해 보고서를 써오라고 했다.평소에 과학과는 전혀 인연이 없던 나는 막막했다. 자료를 찾으려고 인터넷을 하려고 했는데 귀찮고 그래서 집을 뒤져보니 꽤 괜찮은 책이 나왔다. 제목은 인물 과학사... 과학자들을 인물별로 적어 놓은책이었다. 그래서 인물별로 적어보려고 한다...
2.본 문
-4원소설을 주장한 아리스토텔레스-
먼저 아리스토텔레스(기원전384~322)고대 그리스의 대학자로, 그리스에서 학문을 잘 정리한 사람이다.그래서 `학문의 아버지`라고도 불리는 사람인데 384년에 마케도니아의 스타기라는 곳에서 태어났다. 17세 때 철학자의 플라톤의 제자가 된 그는, 20년간을 플라톤이 세운 아카데미에서 공부하였다.후에 플라톤이 죽자 고향인 마케도니아로 돌아와 마케도니아의 왕 필리포스의…(생략)
3.맺음말
따라 `지레의 원리`를 증명하기도 하였다.그후로 궁중에 드나들며 과학과 기술에 대한 연구를 하였는데 하루는 왕으로부터 왕관이 순금으로 만들어져있는지를 조사해 달라는 부탁을 받았는데 좋은 생각이 떠오르지 않았다.
그러던 어느 날, 목욕을 하기 위하여 물이 가득 찬 탕속에 몸을 담같다. 그러자 물이 넘쳐흐르는 것을 본 그는 부력의 원리를 발견 하였다. 그리고 왕관이 순금으로 되어있지 않았음을 밝혔다.
-지동설을 주장한 코페르니쿠스-
퀴리 부인과 함께 폴란드가 낳은 대표적인 과학자 코페르니쿠스(1473-1543), 그는 지구도 다른 행성과 함께 태양의 둘레를 돌고 있다는 지동설을 주장한 천문학자이다.
그 전까지 사람들이 믿고 있는 천동설은 사실이 아니라 지구가 태양둘레를 1년에 한 번 공전함으로써 계절이 바뀌고 낮과 밤이 생긴다고 주장하였다.
1543년 코페르니쿠스는 자신의 이론을 논문형식으로 정리하여, <천구의 회전에 대하여> 라는 책을 써서 지동설을 발표하였다.
이책에서 그는, `우주는 하나님이 만든 신전이다. 그렇다면 하나님은 이 신전을 만들고 나서 어느곳에 신전을 밝혀줄 촛불을 놓았을 것인가?신전 안을 골고루 밝혀줄 촛불은 당연히 신전의 한가운데에 놓여져 있을것이다. 하나님은 우주의 촛불인 태양을 중앙에 놓고, 지구가 그 둘레를 돌게 만들었다.`고 결론 짓고 있다.
이 책이 출판된 1543년, 그는 이미 임종을 직면하고 있었다. 그의 설이 옳다고 열광적으로 지지하는 사람이 있는가 하면 성서를 부정하는 바보라고 보는 사람도 있었다.
코페르니쿠스는 우주관을 뒤바꾸어 놓음으로서 중세에서 근대로 발전하는 과학혁명의 전기를 마련했다.
-파스칼의 원리의 파스칼-
수학자,물리학자,철학자로서 잘 알려진 블레즈 파스칼(1623~1662)은 프랑스의 클레르몽에서 태어났다. 그의 아버지는 클레르몽 조세법원의 부원장이었는데, 직장을 그만두고 자식들에게 독자적인 교육을 시켰다.
머리를 많이 쓴다는 이유로, 아버지는 파스칼에게 수학공부를 하지 못하게 하였다.그러나 그는 자기가 생각해낸 방식에 따라 기하학을 공부하여, 삼각형의 세 변의 내각을 합치면 180도가 된다는 사실을 12세때 알아냈다.
파스칼이 17세였던 1640년, 그는 기하학중 가장 멋진 정리의 하나를 증명하였다. 그것은 원뿔곡선과 관련된 정리이다.
꼭지점의 위로도 아래로도 무한히 늘어난 직원뿔을 하나의 평면으로 잘랐을때, 그 평면과 원뿔면이 만나서 이루는 곡선이 원뿔곡선이다. 이 곡선에는 타원, 쌍곡성, 포물선, 원과, 서로 만나는 2직선의 5종류가 있다.
그리고 파스칼은 아버지가 세무 때문에 항상 많은 계산에 시달리는 것을 보고 안타까웠다. 어떻게 하면 아버지를 도울수 있을까 궁리한 끝에 수동식 계산기를 만들었다.1647년에는 `토리첼리의 실험`을 연구하여 공기에도 무게가 있다는 것을 증명하고, 그 무게에 의해 기압이 생긴다고 하였다.
이렇듯 소년시절 부터 천재성을 나타낸 파스칼은 아깝게도 39세에 세상을 떠났다.그는 죽기 전, 기독교 변증론이라는 단편을 써서 남겼다. 이것을 그의 친구와 친척들이 모아 <팡세>라는 책으로 펴냈다. 이 책은 프랑스의 종교 사상에 큰 영향을 마쳤다.
-원소의 정의를 확립한 보일-
로버트 보일(1627-1691)은 영국 아일랜드의 백작 집안에서 태어났다. 어릴때부터 프랑스 어와 라틴 어를 배우고, 잉글랜드에가서 명문 학교인 이튼교에서 4년간 공부하였다.
1638년 가정 교사와 함께 유럽을 여행하던중, 갈릴레이의 연구 내용을 알고 깊은 감명을 받았으며, 토리첼리의 실험에 대해서도 알게 되었다. 토리첼리는 수은을 넣은 유리관을 사용하여 진공의 존재를 밝힌 사람이다.
보일은 토리첼리의 실험을 되풀이하던 중, 공기에는 탄력이 있어서 압축시키면 무거운 수은도 지탱할수 있다는 것을 알아 냈다. 그러나 네덜란드의 수학자 리누스는, 공기처럼 가벼운 것이 무거운 수은 기둥을 밀어올린다는 것은 있을 수 없다고 비판하였다.
그래서 보일은 새로운 실험에 착수하였다. 먼저 j자형의 유리관을 만들고 , 긴쪽관위에서 부터 수은을 넣으면서 잛은 관 속의 부피를 측정해 보았다. 이 실험에서는 수은의 양(압력)이 커지면 공기의 부피가 작아지는, 반비례의 관계에 있다는 것을 알아냈다. 이것이 보일의 법칙이다.
일생을 독신으로 보낸 보일은, 물질을 계속 분해하면 최후에는 여러 종류의 알갱이로 된다는 원소의 개념도 확립하였다.
-만유 인력의 법칙 뉴턴-
과학의 역사에서 가장 큰 별이라고 일컬어지는 뉴턴은, 1642년 영국의 링컨셔 부근에 있는 울즈소프라는 마을에서 태어났다.
어릴 때부터 공작에 소질이 있어 풍차, 물시계 등을 만들어 보였다. 1661년 케임브리지대학에서 입학하여 수학,물리학,천문학,광학에 관심을 갖고 연구에 몰두하였는데, 그 실력을 인정받아 26세에 교수가 되었다.
또한 이항 정리, 미적분 등의 수학 법칙을 발견하고, 반사 망원경도 발명하였다. 이 업적으로 29세에 왕립 협회의 외원이 되었다. 뉴턴이 이룩한 물리 체계중에서 가장 뛰어난 것은 물체의 운동을 밝혀 놓은 역학이다. 물테가 어떻게 운동하는가를 다루는 물리 체꼐를 운동학이라고 하며 , 이에 있어서도 중요한 요소는 시간 거리 속도 가속도이다.
물론 그 당시의 다른 과학자들도 이 문제를 풀기 위해 노력했지만, 수학적 장벽에 가로 막혀 더 이상 손을 대지 못하였다.
뉴턴은 광학과 수학의 연구을 일단 매듭짓고, 이 문제에 대해 파고 들었다. 그리하여 1687년, 과학사에서 가장 소꼽히는 책 <프린키피아>를 완성하였다.
갈릴레이의 운동에 대한 생각은 `물체가 일단 운동을 하면 속도가 빨라지거나 느려질 특별한 원인이 없는 한, 운동 중인 물체는 같은 속도을 유지 한다.`는 것이었다.
이때 물체가 정지 상태나 일정한 운동 사태를 계속 유지하려는 성질을 관성이라고 하며, 갈릴레이의 운동에 대한 생각을 관성의 법칙이라고 한다.
이에 대해 뉴턴은 `정지하고 있는 물체는 외부에서 아무런 힘이 작용하지 않는 한 그대로 정지해있고, 운동하고있는 물체는 그 운동을 계속하려 한다.`고 했다. 이를 ` 뉴턴의 제 1법칙또는 관성의 법칙이라 한다.
그러면 외부에서 힘을 가하면 어떨까?
정지하고 있는 물체에 힘을 가하면 물체는 힘을 받은 반대 방향으로 운동한다. 이 때 그 물체가 운동하는 방향과 같은 방향으로 운동한다. 이때 그 물체가 운동하는 방향과 같은 방향으로 힘을 가해 주면 가속도가 붙는다. 그 때의 가속도의 크기는 가해준 힘에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다. 이것이 `뉴턴의 제2법칙`또는 가속도 법칙이다.
그리고 총알이나 포탄이 발사 될때 총신이나 대포가 뒤로 밀리는 까닭은 무엇인가? 이는 포탄이 튀어 나가는 힘(작용)에 대한 반동(반작용)으로 대포가 밀리는 것이다.
이것이 두 힘중에서 어느 한쪽이 원인이고 다른 한쪽이 결과인 관계는 아니다. 두 힘은 동시에 일어나는 것으로, 그 크기는 똑같고 방햐은 반대이다. 이것을 `뉴턴의 제 3법칙`또는 작용,반작용의 법칙이라고 한다.
뉴턴은 천체의 운동이나 지구 위의 물체가 운동하는데는 언제나 이 3가지 법칙이 적용된다고 하였다.
---------------(1)
-갈릴레이-
갈릴레이(1564~1642)는 이탈리아의 물리학자,천문학자,수학자. 지동설을 제창한것을 비롯하여 많은 자연 과학상의 발견은 하여`근대 자연 과학의 아버지` 라고 불린다. 피사의 귀족출신으로 포목상을 경영하는 집안에서 태어났다. 1581년 피사 대학에 들어가 흔들리는 것을 보고 `진자의 등시성`을 발견하였다. 그뒤 의학 공부를 그만두고 독학으로 수학을 공부하여 1589년에 피사 대학의 수학 교사가 되었다. 피사 대학에서 `물체의 낙하 속도는 물체의 무게에 비례한다.`는 아리스토 텔레스 법칙의 잘못을 바로 잡았다. 1609년에는 네덜란드에서 발명된 망원경을 개량하여 배율을 높였으며, 이것을 사용하여 처음으로 천체를 관측, 목성의 위성, 태양의 혹점,달의 산과 골짜기, 은하가 별의 집단이라는 사실 등을 발견함으로써 지동설을 제창하였다.
1623년에 당시까지의 천동설에 대하여 지동설이 과학적으로 옳다는 사릴을 밝히려고 <천문 대화>를 발표하였다. 그러나 그의 지동설은 많은 반대에 부딪혀, 교황청은 그 책을 펴내지 못하게 하고, 마침내 재판에 부딪혀, 교황청은 그책을 펴내지 못하게 하고, 마침내 재판에 붙여 유죄 선고를 내렸다. 그 뒤 지동설을 주장하지 않을 것을 다짐 받고 석방하였는데, 그는 석방되어 나오면서 "그래도 지구는 돈다."고 중얼거렸다고 한다.1638년에 또 <신과학대화>를 펴내어 역학의 기초인 관성의 법칙을 밝혔다.
-일반 상대성 이론 아인슈타인-
아인슈타인(1879-1955)은 미국의 물리학자이며 독일의 울름에서 유태인의 아들로 태어나 스의스 취리히 이공 대학을 마쳤다. 과학과 수학에 특히 뛰어난 재능을 보였던 그는, 연구에 몰두하여 1905년에 광양자 가설 수립 및 광전 효과를 설명하고, `특수 상대성 이론`을 발표하였다. 이 `특수 상대성 이론`은 당시 가지 지배적이었던 갈릴레이나 뉴턴의 역학을 송두리째 흔들어 놓았고, 몇 가지 뜻밖에 이론 특히 질량과 에너지의 등가성에 관한 결론은 현재의 원자 폭탄의 가능성을 예언한 것이었다. 그 뒤 프라하 대학 교수와 베를린 대학 교수를 지냈다. 1916년에는 `일반 상대성 이론`을 완성 하여 물리학자로서 이름을 떨쳤다. 1922년에 광양자 이론의 연구로 노벨 물리학상을 받았고, 1929년에 통일장 이론을 제창하였다. 그러나 그는 유태인이라는 이유 때문에 히틀러 독재 정권에 쫓겨,1933년에 미국으로 건너가 프린스턴 연구소의 교수가 되었다. 1940년에 미국 시민권을 얻어 귀화하였고, 제 2차 세계 대전 때에는 루스벨트 대통령에게 원자 폭탄을 만들 것을 건의하였는데, 이것이 미국에서 원자 폭탄 연구의 시초가 되었다. 76세 때 프린스턴 병원에서 세상을 떠났다. 그는 20세기가 낳은 최고의 물리학자이다. -----------(2)
-아보가드로-
아보가드로(1776~1856)는 이탈리아의 물리학자,화학자,토리노에서 성직자의 아들로 태어나 대학에서는 철학과 법학을 고부하고 교회법의 논문으로 박사 학위를 받았다. 얼마 동안 법률가로 활약하다가 물리학에 깊은 관심을 가지고 연구에 힘써 1809년에 베르첼리 대학의 물리학 교수가 되었다. 1811년에 프랑스의 학술 잡지에 유명한 아보가드로의 가설(법칙)을 발표하였는데 이 가설로 분자의 개념이 도입되어 돌턴의 원자설의 결함을 보충하였다. 그 밖에 전기학, 액체의 팽창,모세관 현상, 기상 등에 애하여도 연구하였다.
-아레니우스-
아레니우스(1859~1927)는 스웨덴의 화학자,물리학자,움살라 대학에서 물리학,화학,수학을 배우고 , 1881년에 졸업하였다. `전리설`을 세워 전해질 수용액에 있어서의 이온의 존재를 증명하였으며, 그 이론은 물리화학의 고전적 기초가 되었다. 이 연구로 1903년에 노벨 화학상을 받았다. 또한 전기 전도 용액의 점성 반응 속도를 연구하고 `물리화학`이라는 새로운 학문의 길을 열었다. 주요 저서로는 <사적으로 본 우주관의 변천>등이 있다.
3.맺음말
모든 사람들이 다 훌륭한 업적이 있는 것 같다. 특히 뉴턴이 아주 과학 발전에 큰 공헌을 한것 같다. 이 보고서를 작성 하면서 모르던 것도 많이 알게 됐다. 특히 여러 인물들의 업적과 법칙등을 잘 알게 되었다. 앞으로도 이런 보고서 작성할 일이 자주 있었으면 좋겠고 타자를 잘 못쳐서 좀 고생을 했는데 앞으로 타자 연습을 많이 해서 빨리 칠수 있도록 해야 겠다.
그리고 나도 나중에, 아주 나중에 라도 과학사에 이름을 남길만한 법칙을 발견해서 후세에 자손들이 이런 보고서를 작성할때 내 이름이 나오도록 열심히 공부해야 겠다.
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