아인슈타인의 유년기와 업적

아인슈타인 하면 떠오르는 이미지는 천재 과학자라는 이미지죠?

하지만 어린시절 아인슈타인은 다른 아이들과 마찬가지로 평범한 소년이었다고 해요. 학교에서도 성적이 좋지 않아 선생님께 혼나기 일쑤였고, 친구들과도 잘 어울리지 못해서 혼자 노는 일이 많았다고 합니다. 그랬던 아인슈타인이 어떻게 세계적인 물리학자가 될 수 있었을까요? 지금부터 알아볼까요?

 

아이슈타인은 왜 공부를 싫어했을까요?

보통 사람들이 말하는 지능지수(IQ)는 140 이상이면 영재라고 하는데요, IQ 130이상인 경우 상위 1%안에 드는 수준이고, 100명 중 5등 안에 들어야 한다고 하니 얼마나 어려운지 짐작이 가시죠? 이렇게 높은 지능지수를 가진 아인슈타인이지만 어릴 때는 오히려 평범했다고 해요. 게다가 초등학교 시절엔 수학시험에서 0점을 받을 정도였다고 하네요. 그런 아인슈타인이 갑자기 두각을 나타낸건 고등학교 2학년때였어요. 그때까지도 항상 꼴찌였던 아인슈타인에게 담임선생님께서 문제를 내셨는데, 그게 바로 ‘빛’에 관한 문제였습니다. 빛이란 무엇인지 설명하라는 시험이었는데, 당시 대부분의 학생들은 이 문제를 풀지 못했다고 해요. 그러나 아인슈타인은 아주 쉽게 답을 썼고, 결국 만점을 받았다고 합니다.

 

이후로도 계속 좋은 성적을 받아 대학입학 자격증을 취득했고, 1905년 스위스 취리히 연방 공과대학에 입학하게 됩니다. 아인슈타인은 어떤 삶을 살았나요? 1906년 독일 특허청 직원이었던 아버지 알베르트 아인슈타인 박사가 사망하면서 경제적으로 어려워진 아인슈타인은 장학금을 받으며 학업을 이어나가게 되는데요, 이때 만난 교수님들 덕분에 많은 도움을 받게 되었다고 해요. 특히 막스 플랑크 교수로부터 받은 영향이 컸다고 알려져있습니다. 또한 스승 하이젠베르크와의 만남 역시 큰 전환점이 되었는데요, 둘은 서로 비슷한 점이 많아 금방 친해졌다고 합니다. 두 사람은 토론을 자주 했는데, 이를 계기로 나중에 노벨물리학상을 공동 수상하게 되죠. 그리고 제자인 밀레바 마리치와도 사랑에 빠져 결혼식을 올리게 됩니다.

 

아인슈타인은 언제 처음으로 상대성이론을 발표했나요?

상대성이론은 특수상대성이론과 일반상대성이론으로 나뉘는데요, 먼저 특수상대성이론은 시간과 공간 모두 절대적인 개념이 아니라 관찰자에 따라 상대적이라는 이론입니다. 예를 들어 지구 위에서는 시속 300km로 달리는 기차 밖 풍경이 느리게 보이지만, 우주공간에서는 빠르게 움직이는 우주선 속 물체가 정지해있는 것처럼 보인다고 하죠. 이것이 바로 특수상대성이론이에요. 다음으로 일반상대성이론은 중력장에서의 운동법칙을 제시한 이론인데요, 뉴턴의 만유인력 법칙과는 달리 질량을 가진 모든 물체 사이에는 힘이 작용한다는 내용이죠. 즉, 무거운 물체일수록 가속운동을 하는 동안 받는 힘이 커진다는 뜻이랍니다. 이러한 원리를 이용하면 로켓 발사 시 연료를 절약할 수 있고, 인공위성 궤도 수정 등 다양한 분야에 응용될 수 있다고 해요.

 

오늘은 아인슈타인의 유년기와 성장과정에 대해 알아보았는데요, 여러분 어떠셨나요? 저는 개인적으로 아인슈타인 같은 위대한 인물에게는 특별한 재능보다는 끊임없는 노력이 있었다는 걸 알게 되어서 너무 좋았어요. 아인슈타인하면 떠오르는 단어들이 몇개 있죠? 상대성이론, 노벨상, 핵폭탄 등등.. 하지만 저는 개인적으로 이 사람만큼 자신의 일에 열정적이었던 사람이 있을까 하는 생각이 들어요.  아인슈타인의 업적 중에서도 특히나 과학자로서 위대한 업적인 광전효과에 대해 알아보려고 합니다.

 

광전효과는 어떤 현상인가요?

빛과 금속판 사이에 전자가 이동하면서 전류가 흐르는 현상입니다. 빛에너지가 전기에너지로 전환되는 과정이죠. 1887년 독일의 물리학자 헤르츠가 발견했습니다. 이후 1905년 아인슈타인이 광양자설을 발표하며 이론적 토대를 마련했고, 1919년 영국의 콤프턴이 실험을 통해 증명하였습니다.

 

광전효과의 원리는 어떻게 되나요?

금속판에 빛을 비추면 자유전자가 튀어나오는 현상이에요. 이때 튀어나온 전자는 에너지를 가지고 있어서 다시 금속판으로 돌아가려는 성질을 가지는데, 이를 이용해서 회로를 구성하게 되면 스위치를 켜지 않아도 전구에 불이 들어오게 됩니다. 이것이 바로 광전효과를 이용한 대표적인 장치인 백열전구랍니다.

 

광전효과의 활용 분야는 어디인가요?

전기회로에서의 신호 증폭 및 스위칭 소자 등 다양한 곳에 응용되고 있습니다. 또한 태양전지 같은 신재생에너지 발전소로도 많이 쓰이고 있고, 최근에는 LED 조명등에도 널리 쓰이는 기술이랍니다. 아인슈타인의 업적 중 하나인 광전효과는 우리 주변 곳곳에 숨어있는 광전효과 덕분에 지금처럼 편리한 삶을 살 수 있게 된 거겠죠? 앞으로도 많은 연구를 통해 더욱더 좋은 기술들을 개발했으면 좋겠습니다.