[인물로 알아보는 물리]Lorentz - 로렌츠

 

헨드릭 안톤 로렌츠(Hendrik Antoon Lorentz ) 1853 - 1928

 

안녕하세요. 인물로 알아보는 물리 로렌츠 편입니다.

저는 물리를 크게 광학 -> 전자기학 -> 원자론 순으로 배웠는데 늘 로렌츠를 마주합니다.

로렌츠는 네덜란드 출신으로 4살 때 친모가 돌아가시고 몇 년이 지나 새로운 어머님을 만납니다.

비교적 자유로운 초등학교 생활에서 어떤 가정 환경으로 자라왔는 지 정확히 모르지만

그는 고등학교 입학 때에도 재능있는 학생으로 인정받았습니다.

그는 빛의 반사와 굴절에 대한 박사논문을 통해 22세라는 놀라운 나이에 박사 학위를 취득합니다.

사실 해외의 여러가지 명예로운 스카웃이 왔음에도 모친을 케어하기위해 네덜란드에 남아있었다고 합니다. 

 

그럼 로렌츠는 전자기학에 관련된 맥스웰의 이론을 좀 더 보강하거나 빛과 전자기의 연관성을 찾는 연구를 해왔습니다.

그러다 전자가 실제로 존재함에 따른 제이만 효과를 이론적으로 설명하여 인정받기 시작합니다.

제이만 효과   먼저 전자는 질량과 전하량으로만 물리량을 설명할 수가 없어 전자의 자전, 즉 회전의 개념을 넣게됩니다. 제이만 효과란 에너지 같은 서로 다른 원자 궤도에서 전이가 일어났을 때 스펙트럼 선과 자기장에 영향을 받고 있는 상황에서 스펙트럼 선이 다른 현상입니다. 자기장의 영향으로 스펙트럼이 분리가 되는데 자기장의 세기에 따라 거리는 늘어나나 일정 이상 세질 경우에는 비선형의 모습이 나타납니다.

 

로렌츠는 이후에 전하를 띤 물질이 전기장 혹은 자기장에서 받는 힘의 공식에 대해서도 정리를 하였는데 이를 로렌츠의 힘이라고 부릅니다.

 

로렌츠의 힘     E는 전기장, B는 자기장, v는 해당 입자의 속도이며 자기장과의 벡터 곱입니다. 전자기장이 동시에 존재한다는 가정하에 만들어진 식인데 벡터의 곱에 따라서 방향이 존재한다는 것을 인지하면 로렌츠의 힘은 자기장이 있을 경우에 오른손 법칙에 따라 나선형을 그리며 전하가 움직이게 됩니다. 참고자료 : https://ghebook.blogspot.com/2010/08/lorentz-force.html

 

사실 제일 중요한 것은 아인슈타인의 특수상대성이론에서 시간팽창, 길이수축을 설명할 때 로렌츠의 변환을 토대로 설명했던 것만큼

로렌츠는 동시성의 상대성을 깨닫고 로렌츠의 변환식을 만듭니다.

 

로렌츠의 변환식   x,y,z의 3차원 좌표에 t라는 시간의 개념을 넣어서 4차원 시공간의 식을 상대적으로 변환가능하다는 식 (상대적 개념으로 1개의 시공간 좌표로는 설명할 수 없다) 아인슈타인의 상대성이론이 만들어질 당시에 로렌츠의 변환식이 없었다면, 아인슈타인은 이 변환식을 세우기 위해 얼마나 많은 시간을 투자했을까라는 호기심이 생깁니다.

 

로렌츠는 맥스웰의 이론을 정리하다보니 전자기학, 즉 전기장과 자기장, 방사의 개념, 입자 개념에 대해 큰 영향이 있었습니다.

다섯번째 솔베이회의 사진옆에 있는 퀴리부인이 만약 로렌츠와 최소한 같은 대학이였어도 방사성물질 위험에 대해 같이 연구해보며

좀 더 오래 살았을 수도 아니면 둘 다 수명이 줄어들었을 수도 있다고 생각합니다.

저는 전자의 경우를 기대하며 안타까운 과거에 조의를 표합니다.

 

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