조지 프랜시스 피츠제럴드

3. 가족 관계

피츠제럴드는 1885년 12월 21일에 트리니티 칼리지 더블린(TCD) 학장이자 목사인 존 휴잇 젤레트와 도로테아 모리스 모건의 딸인 해리엇 메리 젤레트와 결혼했다. 슬하에 3남 5녀를 두었다.^[9]

피츠제럴드는 "전자"(electron)라는 용어를 만든 아일랜드 물리학자 조지 존스톤 스토니의 조카였다. 1896년 조지프 톰슨과 발터 카우프만이 이 입자를 발견한 후, 피츠제럴드는 이 입자를 전자라고 부를 것을 제안하기도 했다. 피츠제럴드는 저명한 아일랜드 엔지니어인 빈던 블러드 스토니의 조카이기도 했으며, 그의 사촌은 여성 의료 물리학의 선구자인 에디스 앤 스토니였다.

4. 연표

• 1851년 - 아일랜드 더블린에서 출생.
• 1867년 - 더블린의 트리니티 칼리지에 입학(1871년 졸업).
• 1877년 - 트리니티 칼리지 펠로우(연구원)가 됨.
• 1881년 - 트리니티 칼리지 자연철학 및 실험철학 에라스무스 스미스 교수로 취임.
• 1883년 - 고주파 교류 전류가 전자기파를 방출한다는 것을 이론적으로 예측. 왕립 학회 펠로우 선출.
• 1888년 - 헤르츠가 전자기파 관측에 성공.
• 1889년 - 사이언스에 '에테르와 지구 대기'라는 제목의 논문을 발표. 이 논문에서 현재 피츠제럴드-로렌츠 수축으로 불리는 가설을 제안. 로열 메달 수상.
• 1901년 - 더블린에서 사망.
• 1905년 - 아인슈타인이 특수 상대성 이론 발표.

5. 학문적 유산과 영향

피츠제럴드는 학술지 사이언스의 편집자에게 보낸 짧은 서신인 《에테르와 지구의 대기》^[19]에서, "모든 움직이는 물체가 운동 방향으로 '''축소'''되면 마이켈슨-몰리 실험의 기이한 '''0의 결과'''를 설명할 수 있다"고 주장하였다.^[20] 그는 전자기력이 움직임에 의해 영향을 받는 것으로 알려진 방식에 기초하여 이 아이디어를 제시했다. 특히, 친구인 전기 공학자 올리버 헤비사이드가 도출한 몇 가지 방정식을 사용했다. 네덜란드의 물리학자 헨드릭 로렌츠는 1892년에 매우 유사한 아이디어를 생각해냈고, 그의 전자 이론과 관련하여 로렌츠 변환으로 이를 더욱 완전하게 발전시켰다.

로런츠-피츠제럴드 수축(또는 피츠제럴드-로렌츠 수축) 가설은 알베르트 아인슈타인이 1905년에 발표한 특수 상대성 이론의 필수 부분이 되었다. 그는 상대성 원리와 빛의 속도의 불변성에서 이를 도출하여 이 효과의 운동학적 특성을 설명했다.

고전 물리학이 거의 완성에 가까워졌을 당시, 파동인 빛은 어떤 매질을 통해 전달된다고 생각되었다. "에테르"라고 명명된 그 가상 물질은 빛이 진공을 통과하기 때문에 모든 공간에 충만해 있다고 여겨졌다. 1881년, 마이컬슨과 몰리는 공동으로 지구가 에테르에 대해 어떻게 운동하는지를 감지하기 위한 실험을 수행했다. 서로 직각인 두 방향에서 광속을 측정했지만, 에테르에 대한 지구의 속도 영향은 감지되지 않았다.

이 실험 결과를 바탕으로 피츠제럴드는 1889년, 대전된 물체가 전자기장 안을 이동할 때 전기력이 변화하는 것으로부터 유추하여, 물체가 에테르 속을 이동할 때 분자간력이 변화하여 그 물체가 변형될 것이라고 추측했다. 그리고 고속으로 이동하는 물체는 이동 방향으로 길이가 줄어들어 광속의 변화가 겉보기에는 나타나지 않을 것이라는 가설을 세웠다. 그는 이동 속도가 물체의 물리적 크기에 어떻게 영향을 미치는지 나타내는 식도 제시했다. 이는 처음에는 그다지 주목받지 못했지만, 1895년 로렌츠가 비슷한 가설을 발표하면서 널리 알려지게 되었다.

1901년 피츠제럴드가 사망한 4년 후, 아인슈타인은 특수 상대성 이론을 발표했다. 그 안에서 피츠제럴드-로렌츠 수축은 물체의 변형이 아닌 공간 그 자체의 수축이라는 새로운 의미를 부여받았다.

그의 전문 분야는 전자기학이며, 주파수가 큰 교류 전류가 전자기파를 방출한다는 것을 헤르츠의 실험에 앞서 맥스웰 방정식으로부터 이론적으로 예언하거나, 로렌츠와 함께 빛의 반사·굴절의 이론을 마찬가지로 맥스웰 방정식으로부터 유도하는 등, 전자기학의 이론적 완성을 도왔다.

이 외에도, 혜성의 꼬리가 왜 태양과 반대 방향으로 뻗어 있는지에 대한 문제에 대해, 꼬리는 작은 입자로 이루어져 태양으로부터의 빛의 압력을 받는다는 설로 처음 설명을 제시했다.

참조

_[1] 서적 The Biographical Encyclopedia of Astronomers http://www.springerr[...] Springer Publishing 2012-08-22
_[2] 웹사이트 Fitzgerald, George Francis {{!}} Dictionary of Irish Biography https://www.dib.ie/b[...] 2023-02-21
_[3] 웹사이트 George FitzGerald - Biography https://mathshistory[...] 2023-02-21
_[4] 서적 The Maxwellians Cornell University Press
_[5] 간행물 George Francis FitzGerald – Eminent Irish Physicist http://undersci.ucc.[...] 2001
_[6] 웹사이트 Fitzgerald, George Francis https://www.askabout[...] 2024-09-30
_[7] 웹사이트 George Francis Fitzgerald - School of Physics {{!}} Trinity College Dublin https://www.tcd.ie/p[...] 2024-09-30
_[8] 서적 Biographical Index of Former Fellows of the Royal Society of Edinburgh 1783–2002 https://www.royalsoc[...] The Royal Society of Edinburgh 2016-05-09
_[9] 문서 FitzGerald, George Francis
_[10] 서적 A History of Trinity College Dublin, 1892-1945 The University Press 1947
_[11] 서적 Ingenious Ireland: A County-by-County Exploration of the Mysteries and Marvels of the Ingenious Simon & Schuster UK 2003-12-23
_[12] 서적 The Biographical Encyclopedia of Astronomers http://www.springerr[...] Springer Publishing 2015-09-20
_[13] 서적 The Biographical Encyclopedia of Astronomers http://www.springerr[...] 2012-08-22
_[14] 웹인용 Fitzgerald, George Francis {{!}} Dictionary of Irish Biography https://www.dib.ie/b[...] 2023-02-21
_[15] 웹인용 George FitzGerald - Biography https://mathshistory[...] 2023-02-21
_[16] 서적 The Maxwellians Cornell University Press
_[17] 간행물 George Francis FitzGerald – Eminent Irish Physicist http://undersci.ucc.[...] 2001
_[18] 서적 Biographical Index of Former Fellows of the Royal Society of Edinburgh 1783–2002 https://www.royalsoc[...] 2023-05-03
_[19] 저널 The Ether and the Earth's Atmosphere https://zenodo.org/r[...]
_[20] 문서 I would suggest that almost the only hypothesis that ccan reconcile this ipposion is that the length of material bodies changes, according as they are moving through the ether or across it, by an amount depending on the wauare of the ratio o f theeir velocity to that of light. Ibid.
_[21] 서적 A History of Trinity College Dublin, 1892-1945