오스트리아 하젠욀, 전 단계 공식 도출

에너지와 질량ㆍ속도의 관계를 나타내는 알베르트 아인슈타인(1879~1955)의 유명한 물리학 공식 ‘E=mc²’의 탄생에는 일반에 잘 알려지지 않은 오스트리아의 물리학자도 중요한 역할을 한 것으로 보인다고 사이언스 데일리가 27일 최신 연구를 인용, 보도했다.

미국의 물리학자 토니 로스맨(프린스턴대)과 스티븐 본(헤이버포드대)은 현대 물리학의 역사를 조명하는 ‘유럽 물리학 저널 H(EPJ H)’에 실린 연구 보고서에서 오스트리아의 물리학자 프리드리히 하젠욀(1874~1915)이 아인슈타인에 앞서 이 공식의 전단계 공식을 확립했음을 밝혀냈다.

연구진은 “과학의 발전은 점진적으로 이루어지는 것이 아니라 패러다임의 전환에 의해 혁명적으로 이루어지며, 패러다임의 전환은 과학자 집단의 문화적, 역사적 배경에 달려 있다”는 미국 과학 철학가 토머스 쿤의 견해에 동의해 왔다.

이들은 이런 맥락에서 질량과 에너지 사이에 상관 관계가 있다는 개념이 하젠욀 한 사람에게서 비롯된 것이 아니며 아인슈타인이 1905년 이 공식을 느닷없이 발견해 세상에 발표한 것도 아닐 것으로 보고 추적에 들어갔다.

하젠욀은 완벽하게 반사되는 벽(흑체)으로 둘러싸인 공동(空洞)에서 일어나는 흑체복사(黑體輻射)에 관한 연구를 통해 공동이 관찰자에 대해 상대적으로 움직일 때 일어나는 흑체 질량 변화를 알아내려고 했다.

연구진은 이 연구가 어디에 근거해 이루어진 것인지 추적하고 그가 어떻게 해서 1904년 E=(3/8)mc²라는 공식을 도출해 발표했는지 추적했다.

이들은 하젠욀이 부정확한 계수를 얻게 된 이유는 흑체가 복사 방출 중에 잃어버린 질량을 계산하지 않은 데서 온 것으로 보고 있다.

하젠욀이 공동복사에 대해 집중적으로 연구하기 전에 이미 프랑스의 수학자 앙리 푸앵카레와 독일 물리학자 막스 아브라함은 전자기 에너지와 관련된 관성 질량의 존재를 입증했었다.

아인슈타인은 관성질량과 전자기 에너지 간의 상관 관계를 나타내는 E=MC²라는 정확한 공식을 내놓았고 1911년 독일 물리학자 막스 폰 라우에가 이를 모든 형태의 에너지에 적용할 수 있도록 일반화했다.

연합뉴스