티스토리 뷰
크리스티안 하위헌스의 파동설
하위헌스(Huygens)는 17세기 프랑스의 물리학자이며, 파동설(wave theory)을 제시하였습니다. 이론적으로는 빛, 소리, 전파, 진동 등 많은 현상을 설명할 수 있는 유용한 이론이 되었습니다. 하위헌스의 파동설은 빛은 파동이며 파동의 성질을 가지고 있다는 것입니다. 이론적으로 파동설은 빛이 흘러가는 매질 속에서 진행됨을 가정합니다. 여기서 매질은 물, 공기, 질소, 유리 등 모든 것을 나타내는 단위입니다. 매질을 통해 전달된 파동은 원동자(波源)에서 시작됩니다. 매질은 일반적으로 흑연 등의 성분으로 만들어져 있으며, 질량과 탄성을 가진 집적 체질입니다. 굳이 예를 들어 설명하자면 물결 와피에 손끝을 대면 물결이 진동하여 손가락 쪽으로 이동하고 다시 물결은 뒤로 돌아갑니다. 이러한 현상은 파동 이론이 설명할 수 있습니다. 또한, 파동설의 중요한 특징 중 하나는 상각(interference)과 굴절(refraction)입니다. 상각은 파동이 겹쳐지는 현상을 나타내며, 굴절은 다른 매체에서 파동이 굴절됨을 나타내는 현상입니다. 하위헌스의 파동설은 물론 빛의 성질뿐만 아니라, 소리, 전파, 진동 등 많은 현상을 설명할 수 있는 이론입니다. 파동설은 많은 이론과 연관이 있으며, 유효하고 지속성이 있는 이론입니다. 따라서 파동실험 및 파동에 관련된 다양한 분야에서 활용된 과학의 중요한 이론입니다.
데카르트의 입자설
데카르트의 입자설은 17세기 프랑스 철학자, 수학자, 과학자인 르네 데카르트(Rene Descartes)가 제시한 입자 이론입니다. 이 이론에 따르면, 모든 것은 작고 창문을 통과할 수 있는 작은 입자들로 구성되어 있다는 가설입니다. 더 구체적으로, 데카르트는 모든 물질은 작은 입자로 이루어져 있으며, 이러한 입자는 임의로 움직이거나 충돌할 수 있다고 주장했습니다. 이 입자들은 "레쉬너(Lesions)"라는 육각형 구조를 가지고 있고, 이 입자들의 상호 작용에 의해 물리적 성질을 나타냅니다. 데카르트의 이론은 당시 대부분의 철학가들과 과학자들이 보는 세계관에서 차별성을 갖습니다. 태양 중심주의 대신 지구 중심주의에 맞추어진 과학 이론에서 벗어나 합리적으로 분석, 실험으로 깨운 학자로 평가받고 있습니다. 데카르트는 이론적 측면에서 자신의 논의를 바탕으로 입자를 해석하는 나침반이 존재한다는 것을 인정하며, 시각, 청각, 대비, 구성 등이 입자를 기반으로 보호된다는 것을 강조하였습니다. 하지만 19세기 물리학 발전과 함께 따르는 이론의 증거를 이론적으로 강조하는 입자설 뿐만 아니라 파동형태를 증가시켰고, 입자설은 반증되었습니다. 동시에 전자나 탄소 결정 등 보다 구체적인 입자 차원에서의 연구도 계속해서 이루어지곤 합니다.
뉴턴의 광학은 입자설을 증명
뉴턴의 광학은 빛의 광학적 성질에 대한 연구였으며, 이것이 입자설에 대한 강력한 증거가 되었습니다. 이론적으로, 뉴턴은 빛이 매질에서 작동하기 때문에 빛이 파동 이론보다 입자 이론을 따르는 것이 더 합리적이라고 생각했습니다. 뉴턴은 거울과 렌즈를 사용하여 빛의 행동을 연구하는 실험을 수행했습니다. 거울 실험에서 뉴턴은 거울에서 반사된 빛이 빛 입자라고 주장했으며, 그는 렌즈에서 꺾인 빛이 입자의 꺾임보다 복도로 퍼지는 파동 이론보다 입자 이론을 더 잘 설명한다는 것을 발견했습니다. 뉴턴의 광학 실험에 따르면, 빛은 입자로 이루어져 있으며, 렌즈를 통과할 때 처음과 같은 속도로 직진하지 않고 입자가 렌즈의 입자에 충돌할 때 방향이 변한다는 것을 입증했습니다. 이는 물리학적 관점에서 입자의 행동을 나타내며 파동 이론보다 입자 이론이 더 나은 설명을 제공합니다. 따라서, 뉴턴의 광학 연구는 입자가 렌즈와 같은 물성을 유지하는 한편 빛의 마찰 저항력과 입도에 따른 빛의 흡수와 규명으로 입자설의 주요 증거가 되었습니다. 그러나 후에 19세기 초 파동이론이 등장하면서 뉴턴 광학 실험 결과와는 어긋나지만 여전히 입자설은 광학 및 물리학 연구 분야에서 유용한 개념입니다.