흥미진진 과학이야기 <49> 빛은 무엇을 타고 흐르는가?(2)

빛은 무엇을 타고 흐르는가?(2)

앨버트 마이컬슨(1852~1931)은 광학(光學)의 최고 전문가였다. 25세 때 이미 빛의 속도를 가장 정확하게 측정해낸 인물이다. 그는 광학의 최고전문가답게 ‘마이컬슨 간섭계’ 라는 것을 만들었다. 이 원리는 중력파를 측정한 ‘라이고’라 불리는 측정기의 원형이기도 하다. 현대에서 반도체의 두께 같은 정밀한 측정 역시 이 광학기술을 이용한다.

마이컬슨의 아이디어는 아주 간단했다. 지구는 시속 10만 Km로 태양을 공전한다. 그리고 우주는 에테르로 가득 차있다. 바람 한 점 없는 화창한 날에 지붕이 없는 스포츠카를 타고 달리면 마치 바람이 부는 듯한 효과를 느낄 것이다. 이처럼 지구도 마치 뚜껑 없는 스포츠카처럼 에테르를 헤치고 달린다면 지구는 에테르의 저항을 느끼게 될 것이다. 공전방향은 에테르를 정면으로 헤쳐 나가므로 빛의 속도는 공전의 수직방향과는 달라야 한다. 즉 지구의 공전방향과 수직 방향으로 각각 광선을 쏘아서 돌아오는 시간에 차이가 발생한다면 ‘광학 에테르’가 존재한다는 간접 증거를 확보하게 되는 것이다. ‘마이컬슨 간섭계’가 바로 그 장치였던 것이다. 그런데 실험의결과가 허무하게도 아무런 차이를 발견할 수 없었다.

마이컬슨은 무엇이 잘못되었는지 찾으려고 화학자인 에드워드 몰리 Edward Morley 공동 연구를 시작했다. 그들은 좀 더 정확하게 실험할 수 있도록 정교하게  다듬은 부품을 이용하여 실험 장치를 다시 조립했다. 그리고 실험을 수없이 반복했다. 7년간의 실험 끝에 1887년 결과를 논문으로 발표했다. 에테르가 있다는 증거는 어디에도 없었다. 따라서 그들은 에테르가 존재하지 않는다는 결론을 내리지 않을 수 없었다. <빅뱅:우주의 기원> 사이먼 싱

결국 마이컬슨은 에테르의 존재를 증명하지 못했다. 빛은 에테르 없이도 잘만 흘러갔던 것이다. 그렇다면 마이컬슨은 실패한 것일까?

마이컬슨의 실패는 직관의 세계와는 다른 입자물리세계의 봉인을 해제했다. 더 난해하고 더 불가사의한 양자역학의 입구로 우리를 안내한 것이다. 그래서 그의 실패는 과학사에서 가장 위대한 실패로 기록돼있다.

(참고: 사이먼 싱 저, 영림카디널 출판, ‘빅뱅 : 우주의 기원’ )

과학책을 읽는 보통사람들 회원 허심

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