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산에서 배우는 과학과 역사
01/25/2014 12:13
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IP 98.xx.xx.110


 

                           Lookout Mountain 의 비밀                          

- 빛의 속도를 재는데 이용된 산, 노벨상, 그리고 아인슈타인 -




(...Continued from Part I)

파트 1: 산, 빛의 속도, 그리고 아인슈타인... 와우!

http://blog.koreadaily.com/PrinceTech/748368




때는 1926 년

물리학자 Albert A Michelson은

천문대가 있던 Mt Wilson Station에서

마침내 "가장 확실한" (Most Definitive Measurement)  

빛의 속도 측정에 성공한다.


그 결과는 1 초에 30만 킬로였다.

즉 빛은 눈 깜빡하는 사이에

지구를 7바퀴 반을 돌아 버리는 속도로

공간을 여행하는 것이다.

 





 
The Theory
 
빛의 속도를 재는 원리:
1) 초강력 광원을 쏜다
2) 쏘은 광선을 반사거울이 여러개 붙은 회전 축에 반사 시킨다
축에 붙은 거울의 수는 4, 8, 혹은 16개이다
그림의 예에는 8개가 사용 되었다.
3)  반사된 빛을 오목 거울에 반사시켜 멀리 보낸다.
4) 멀리 반사된 빛을 또 다시 받아서 되돌려보냄으로써,
빛이 여행하는 거리가, 
시간적으로  measurable 할만큼 긴 시간을 소요하게 될수록 좋다. 
5) 돌아온 빛을 오목거울로 받아 반사 시킨다.
6) 돌아와 반사된 빛은 다시 여러 거울이 붙은
회전축이 받아 꺽인다.
7) 경로를 다 지나온 빛은 관측자의 눈에 들어온다.




Lookout Mountain (#2) (6,812 ft) 위의 산사람

빛의 속도와
그 측정의 원리는 Michelson이전에
이미 나와 있었던 것으로 보인다.

문제는 그것을 실제로 측정하여
증명을 하는 것이다.
 
Mt. Wilson 과
Mt. San Antonio (정확히는 Lookout Mountain),
두 개의 산위에Station이 마련된 이후,
Michelson은 여러 차례의
[빛의 속도] 측정을 시도하였다.
그 가운데 가장 만족하고
믿을 만한 결과를 얻은 것이
1926년의 일이다.

 
1926년 당시의
Lookout Mountain Station: 
Mt Wilson 에서 쏜 초강력 아크등의
빛을 반사하는 24" 오목거울과 평면 거울이 있던 곳이다.
뒤에 희미하게 Iron Mountain (8,010 ft)과
San Antonio Ridge가 보인다.
[빛의 속도]를 측정하는데 있어서,
잘못될 수있는 요인들은 도처에 널려 있었다.
날씨와, 지진, 산불, 바람등의 자연 조건 이외에도
1920년도 당시의 아직 덜 성숙된 과학기술로는
감당할 수없는 많은 요인들이 널려 있었던 것이다. 
 
 [잘못될 수있었던 몇가지 예]
 
1) 초강력 아크등에서 나오는 자외선에 실명할 수 있다. 
2) 시간을 재는 방법: 여러개의 거울이 달린 축으로
빛을 반사한 이유가 바로 그것이다.
축이 도는 횟수(RPM) 와 나가는 빛을 반사하는 거울,
들어오는 빛을 반사하는 거울의 위치로 계산할 수있다. 
3) 거울이 달린 축을 원하는 속도
(RPM 혹은 1초에 250 회 이상)까지 돌리는 문제:
강력한 컴퓨레써를 사용했는데,
실제도 몇번 컴푸레써가 터져 버렸다. 
 
 

 
Michelson 이 친히 그린 diagram과
스테이션및 오목거울 + 평면거울의 얼개 
그리고 specifications on Antonio Station
(오늘날의 Lookout Mountain)
 
 '흠 1922년이라...
자그마치 4 년이란 세월이 걸렸군.
만족할 만한 측정이 이루어질 때가지.'





바로 저기야!


 


 
저 Mt Wilson Station에서 쏜
 초강력 아크 불빛이
섬광처럼 날아와 반사 되던 곳!
 
 


Albert A Michelson의 응용과 적용
 
 
세계에서 가장 큰 실험공간:
Mt Wilson Station을 출발한 초강력 아크등빛은
22마일 떨어진 Lookout Mountain Station의
오목 반사경과 평면경에 반사되어
간 거리와공간을 거꾸로 여행하여
다시 이쪽의 관측자에게 도달한다.
 
걸린 시간은 0.00023초
 
(어떻게 재었을까? 
오늘날에도 이러한 시간을 재는 시계는 없다.)

Albert A Michelson 은
최초로 미국에 노벨상(물리학)을 안겨준 인물이다.
물리학 부문만이 아닌 모든 과학 부문을 통털어서...
 

 
Mt Wilson Staion (1922- 1928)
 
 
그런데 그의 빛의 속도 측정결과는
거기에서 끝나지 않는다.
 
그 빛은 마이켈슨을 지나
이미 1905년에 소개된 아인슈타인의
특수 상대성 원리 (Special Relativity)를
공고히 하는 데에 지대한 공헌을 하게 된다.
 
윌슨 마운튼을 떠난 빛을
되받아 돌려보낸 Lookout Mountain은
엄청난 물리학의 대발견 속에
굳건히 서있는 것이다.




Lookout Mountain의 빛

벌써 누런 기운이 감돌기 시작한다.
시간은 오후 3:45 p.m.




Lookout Mountain
90여년전 24인치 오목거울이 있던 곳

남쪽으로 멀리
Santa Ana Mountain이
신기루처럼 서있다.




Lookout Mountain
90여년전 작은 평면 거울이 있던 곳

정남쪽으로 Sunset Peak (5,796 ft)이 보인다

 



Time to Say Goodbye!
하산을 시작하다





 

역사의 현장에 아쉬운 작별을 고하며...








앗, 그런데..?






이것이 무엇인가?
[Antonio]
[1922]

"어찌하여 이 산에는 두 개의 Bench Mark가 있는 거지?"

이미 오목거울이 있던 곳에서
하나의 벤치마크를 보고 돌아서던 참인데
똑같은 것이 또 하나가 있음을 알게 된다.

인테넷을 뒤져보니
Mt Wilson 에도 "Michelson"의 이름이 찍힌
또 하나가 있어
두 개의 산에 있는 마크를 비교해 본다.


[Michelson]
[1922]

1922년 당시의 Mt Wilson Station
US Geo Servey Bench Mark
마이켈슨의 이름과 년도가 선명하다 



차츰 누런 빛,
저녁의 색조를 더해가는 대머리 산 (10,064 ft)






West View
첩첩산중
왼쪽이 Twin Peak East
 오른쪽은 Iron Mountain




거대한 볼디를
정면으로 북쪽을 향하고 선 별님이





Stella (was) Here!

사람은 역시 원가 흔적을 남기기를 원하는가?




조심조심!
자그마치 2마일에 2900 피트를 오른
경사이다






(때로 알고는 못하는 것이
...
산행이다.. ㅋㅎ
별님이가 미리 알았던들
절대 따라오지 않았을 것이다.)



한장 건져 본다






길어지는 해 그림자
누런 빛은 더해 가는데...





그럴수록
빛은 무게와 존엄성을 더해 간다. 

 




웬 Pipe Horn?






거대한 산 앞에 선...





미미한 인간





그래도 미소는 작지 않다.  ^_^






고운 것






아름다운 것







신비로운 것조차도







모두 다 빛의 유희이다.






인상적인 순간의 아름다움을
붙들어 잡고자하는 찍사들의
심미적 본능조차도





빛의 마술에 걸려든 때문이다.






Lookout Mount East (Lesser Lookout) 뒤로
다시 모습을 감추기 시작하는 Mt Baldy

'감추어 진다는 사실도
빛의 환영(illusion)이 아닐까?'




한참을 내려오다 흘끗!

역사의 한 싯점
과학적 실증의 현장을 돌아본다.




남쪽 풍광
저무는 시각
이지러지는 태양의 빛 저넘어에
샌타 아나는 신비로운 모습을 더하고 섰다.





동북방향
3-T (Thunder-Telegraph-Timber)가 도열한 곳에도
빛은 한창 홍조를 더하며
가파른 정상들을 향해
기어 오르고 있다.





그래
오늘은 빛이다!
빛의 산행이다.

 




서쪽 하늘에




 
석양의 빛이
절정에 이르는 시각





죽어서도 곧게 선
여카에 깃들은 빛은
죽음의 색으로 변모해도
여전히 아름답다.





또 다른 빛은
한 점 둥그런 흰 점이 되어
해지는 반대 쪽 하늘에 걸리고




깊어지는 저녁은 산을 물들인다

 




태곳적에도
변함없었을






아름다운 석양을 바라보며






아득한 옛날부터
끈질기게 일어나는
의문하나에

모골이 송연
때아닌 소름을 돋힌다.
...


하산 완료!
@5:20p.m.
[Trekking Summary]
Destination: Lookout Mountain #2 (6,812 ft)
왜 #2일까?
* 산의 이름에 관하여...
원래는 그냥 Lookout Moutain인데,
현재의 Sunset Peak이
한 때 Lookout (화재방지를 위한 전망대)를
갖고 있었기 때문이다.
Lookout Mountain 의 Station이 없어지고 난
다음의 이야기이다.
Distance: 2 mile (4 mile round trip)
Type: Out and Back
Elevation Gain: 2,900 ft
Trailhead: Cow Canyon Saddle
(오른쪽에 RV Park이 있는 곳, 바리케이드 들어서기 전)
Trail Condition: Not Maintained,Very Narrow
Warning: Navigation when wet or snowed extremely dangerous!
View: Great 270도 전망,
Baldy 가 서있는 북쪽은 압권
(볼디의 모습이 마루와 계곡을 자세히
또한 San Antonio Ridge를 세밀히 관찰할 수있다.)


 


지금 이순간
나의 모습은...

수만은 광년의 거리에서
내려다 보이는 나는
지금 어떤 모습일까?

그리고 전능하신 그에게
 나는 어떤 모습일까?
그리고 그는
진정으로 누구일까?

빛의 속도에 가까이
날아간다면
시간은 느려지고

끝내 나의 가속이
빛의 속도에 다다를 즈음에
시간은 정지한다는데

공간은 휘어버리고
작아진다는데
...

그렇다면
그에게 정말로
우주는 한 줌 주먹조차도
아닌 것이 맞다는 것일까?

빛은 곧 시간인가?
빛은 공간과도 같은 개념일까?

모든 것을 가능하게 할 것같은
인간의 의식은 무엇이며 
영의 세계는 어디에 존재할까?

존재란 무엇이며
실체는 과연 무엇일까?
 
 
 
- 살며 사랑하며 -
 
2014년 1월 둘째 토요일









 


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