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존 미첼 (지진학자)

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목차

1. 개요

존 미첼은 18세기 영국의 성직자이자 지진학, 천문학, 지구물리학 분야에 기여한 과학자이다. 케임브리지 퀸스 칼리지에서 교육받고 튜터, 강사, 교구 목사 등을 역임했으며, 왕립 학회 회원이었다. 그는 지진의 원인과 파동 전파에 대한 선구적인 연구를 수행했으며, 자기에 대한 연구와 비틀림 균형을 이용한 지구 질량 측정 연구에도 기여했다. 또한, 별의 이중성 연구와 블랙홀 개념을 최초로 제시한 것으로 평가받는다.

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존 미첼 (지진학자) - [인물]에 관한 문서
기본 정보
존 미첼의 초상화
존 미첼의 초상화
출생1724년 12월 25일
출생지이케링, 노팅엄셔, 잉글랜드
사망1793년 4월 21일
사망지손힐, 요크셔, 잉글랜드
국적영국
분야물리학, 지질학
소속퀸즈 칼리지, 케임브리지
배우자
학력
모교퀸즈 칼리지, 케임브리지
학위학사, 석사, 박사
업적
알려진 업적블랙홀 존재 예측
지진학
자석 제조
지구의 질량 측정
과학적 경력
영향을 준 인물헨리 캐번디시
기타
서명존 미첼

2. 생애와 교육

존 미첼은 케임브리지 퀸스 칼리지에서 교육받고 연구원으로 활동했으며, 문학 석사 및 신학사 학위를 취득했다. 퀸스 칼리지에서 튜터 및 다양한 직책을 역임했으며, 지질학 우드워드 교수직을 맡기도 했다.[5][6] 그는 자석과 전기 분야에서 연구 업적을 남겼다.[7][8] 에드먼드 휘태커 경은 아이작 뉴턴 사후 케임브리지에서 활동한 유일한 저명한 자연 철학자로 미첼을 언급했지만, 그의 연구는 당대에 큰 주목을 받지 못했고, 그의 발견이 다른 사람에게 귀속되어도 침묵했다고 한다.[4][9]

2. 1. 초기 생애와 교육

존 미첼은 1724년 노팅엄셔주 이커링에서 사제 길버트 미첼과 오비디언스 게라드의 아들로 태어났다. 길버트는 콘월주 켄윈의 윌리엄 미첼과 메리 테일러의 아들이었고, 오비디언스는 런던의 랄프와 한나 게라드의 딸이었다.[4] 그는 케임브리지 퀸스 칼리지에서 교육을 받았고, 나중에 퀸스 칼리지의 특별 연구원이 되었다. 그의 가족은 콘월 출신이었다. 그는 1752년에 문학 석사 학위를, 1761년에 신학사 학위를 받았다.[5]

그는 1751년부터 1763년까지 케임브리지 퀸스 칼리지의 튜터였으며, 재임 기간 동안 다양한 직책을 역임했다.

연도직책
1751년산술 강사
1752년신학 검열관
1753년기하학 강사
1755년, 1759년그리스어 강사
1756년선임 재무관
1759년, 1762년히브리어 강사
1760년철학 검열관 겸 시험관



그는 1760년 3월 28일 케임브리지의 세인트 보돌프 교구의 교구 목사로 임명되었고, 1763년 6월까지 이 직책을 유지했다.[6] 1762년부터 1764년까지 그는 결혼으로 인해 사임할 때까지 지질학 우드워드 교수직을 역임했다.[6]

미첼의 초상화는 남아 있지 않다. 그는 "키가 작고 검은 피부에 뚱뚱했다"라고 묘사된다.[7][8] 그는 퀸스 칼리지 특별 연구원으로 재직하는 동안 케임브리지의 세인트 보돌프 교회를 관리했으며, 매우 재능 있는 사람으로 존경받았고 훌륭한 철학자였다. 그는 자석과 전기 분야에서 몇 가지 연구를 발표했다.[7][8]

2. 2. 성직 활동

존 미첼은 1767년 잉글랜드 요크셔주 리즈 근처의 손힐에 있는 세인트 마이클 교회의 교구 목사로 임명되었고, 평생 그 직책을 유지했다. 그는 손힐에서 대부분의 중요한 과학 연구를 수행했으며, 1793년 4월 21일 68세의 나이로 사망하여 그곳에 묻혔다.[3][8][10] 지역사회의 요청에 따라, 그를 기념하는 청색 명판이 교회 벽에 걸렸다.

3. 과학적 업적

존 미첼은 지질학, 자기학, 중력, 천문학 등 여러 분야에서 선구적인 업적을 남긴 과학자이다. 그의 연구는 현대 과학 발전에 큰 영향을 미쳤다.


  • '''지질학과 지진학''': 미첼은 1755년 리스본 지진을 연구하여 지진 발생 원인과 전파 과정을 밝히고, 지구 내부 구조에 대한 이해를 넓혔다.
  • '''자기학''': 자석의 성질과 자기력의 법칙을 연구하고, 인공 자석 제작 방법을 제시하여 자기학 발전에 기여했다.
  • '''중력 연구와 비틀림 저울''': 미첼이 고안한 비틀림 저울은 헨리 캐번디시의 캐번디시 실험에 사용되어 지구 질량과 중력 상수를 측정하는 데 중요한 역할을 했다.
  • '''이중성과 블랙홀''': 별의 분포를 통계적으로 분석하여 이중성의 존재를 예측하고, 블랙홀과 유사한 천체의 존재를 최초로 제안했다.
  • '''망원경 제작''': 직접 망원경을 제작하여 천문 관측에 활용했으며, 그의 망원경은 윌리엄 허셜에게 영향을 주었다.

3. 1. 지질학과 지진학

20세기 후반까지 미첼은 주로 지질학 연구로 인해 중요하게 여겨졌다. 그가 쓴 가장 중요한 지질학 논문은 1755년 리스본 지진 이후에 작성된 "지진의 원인에 대한 추측과 현상에 대한 관찰" (''철학회보'', li. 1760)이었다.[11] 이 논문에서 그는 지진이 지구를 통해 파동으로 퍼져나가며, 현재 단층으로 알려진 지질층의 어긋남을 수반한다는 아이디어를 제시했다. 그는 리스본 지진의 진앙과 진원지를 추정할 수 있었으며, 해일이 해저 지진으로 인해 발생한다는 것을 처음으로 제시한 사람이었을 수도 있다.[11]

미첼의 논문은 지진에 대한 통찰력을 제공했을 뿐만 아니라, 더 넓게는 지구 지각의 지질학에 대한 이해를 발전시켰다. 그는 지구가 "규칙적이고 균일한 지층"으로 구성되어 있으며, 그 중 일부는 융기에 의해 중단되었다는 것을 인식했다. 한 평론가에 따르면 "미첼의 지진 논문의 가장 중요한 부분은 '지구의 지각'으로 알려진 것에 대한 설명"이다.[6] 그는 영국과 해외의 다양한 지역에서 지질층에 대한 놀라운 지식을 보여주었으며,[11] 자신의 관찰을 바탕으로 퇴적층서학에 대한 이해를 발전시켰고, 영국에서 중생대 지층을 처음으로 정의했다.[11][12]

1760년, 이 연구의 결과로 그는 왕립 학회의 회원이 되었다.[11]

헨리 캐번디시에게 보낸 1788년의 편지는 미첼이 지진에 대한 논문을 발표한 지 수십 년이 지난 후에도 지질학에 계속 관심을 가졌음을 나타낸다.[6]

3. 2. 자기학

1750년, 미첼은 케임브리지에서 약 80페이지 분량의 《인공 자석 논고》를 출판했는데, 이 책에서 그는 최고의 천연 자석보다 우수한 자석을 생산하는 쉽고 신속한 방법을 제시했다. 이 책에는 그의 이름을 딴 자화 방법의 설명 외에도 자기에 대한 다양한 정확한 관찰이 담겨 있으며, 자기 유도의 본질에 대한 명확한 설명을 제공한다.[9]

미첼은 나침반 바늘의 한쪽에 햇빛을 집중시켜 빛의 복사 압력을 측정하려 했으나, 바늘이 녹아버려 실험은 실패했다.

미첼은 자기를 연구하여 자석의 각 극이 가하는 자기력은 역제곱 법칙에 따라 감소한다는 것, 즉 극 사이의 거리의 제곱에 반비례한다는 것을 발견했다.[11] 1750년에 그가 쓴 《인공 자석 논문집》은 선원과 기계 제작자를 위해 쓰여졌으며, 자석 제작 방법에 대한 실용적인 안내서로, 자기의 이해에 크게 기여한 "자성체의 특성" 목록을 포함하고 있었다.[9]

3. 3. 중력 연구와 비틀림 저울

캐번디시는 존 미첼의 미완성 비틀림균형장치(Torsion Balance Instrument)를 보완하여 작동시켰으며, 1797~1798년 캐번디시의 실험을 통해 지구질량 값을 구하는데 결정적인 역할을 수행했다. 과학자들은 이 장치를 통해 지구질량뿐만 아니라 중력상수도 얻게 된 점을 높이 평가하고 있다.

S(A,B,C,D)- 서스펜션 작은공 유닛, E,F,K - 비틀림 장치 유닛, G-중력받침기둥, L-라이트, M- 큰공 회전 도르레, T- 망원경, W,R -큰공 및 회전자



캐번디시 실험에 사용된 미첼의 비틀림 균형


미첼은 지구 질량 측정을 위해 비틀림 균형을 고안했지만, 사용 전에 사망했다. 그의 기구는 친구인 헨리 캐번디시에게 넘어갔고, 캐번디시는 1798년에 캐번디시 실험을 수행했다. 그는 1kg 납 공 두 개를 6피트 길이 막대 양 끝에 놓고, 막대 중앙에 연결된 섬유로 막대를 수평으로 매달았다. 각 작은 공 옆에 거대한 납 공을 놓아 중력 인력을 발생시켜 막대가 시계 방향으로 회전하게 했다. 캐번디시는 막대 움직임을 측정하여 각 큰 공이 1kg 공에 가하는 힘을 계산하고, 이를 통해 중력 상수, 지구 질량 및 평균 밀도를 정확하게 추정했다. 캐번디시는 미첼에게 이 업적에 대한 모든 공로를 돌렸다.[10][11]

1987년 중력 연구자 A. H. 쿡은 다음과 같이 썼다.

> 중력 및 기타 미세한 측정을 위한 실험에서 가장 중요한 진보는 미첼의 비틀림 균형 도입과 캐번디시의 사용이었다. 이는 그 이후로 중력에 관한 모든 가장 중요한 실험의 기초가 되었다.[13]

3. 4. 이중성과 블랙홀

미첼은 별 연구에 통계 수학을 적용한 선구자였다. 1767년 논문에서 그는 별들이 쌍 또는 그룹으로 존재하는 것이 무작위적인 분포로는 설명할 수 없다고 주장했다. 플레이아데스 성단을 연구하면서, 그는 이러한 별들의 집합이 나타날 확률이 매우 낮다고 계산했다. 그는 이중성 또는 다중성 별들이 서로의 중력에 의해 끌릴 수 있다는 결론을 내렸고, 이는 쌍성과 성단의 존재에 대한 초기 증거를 제시했다.[3][10][11] 그의 이중성 연구는 윌리엄 허셜의 연구에 영향을 주었을 수 있다.[14]

1783년, 미첼은 블랙홀과 유사한 천체의 존재를 최초로 제안했다.[15] 그는 별의 중력이 매우 강하면 빛조차 탈출할 수 없다고 생각했다. 그는 태양보다 500배 이상 큰 별의 경우 빛이 탈출할 수 없어 보이지 않을 것이라고 계산했다. 그의 말을 인용하면 다음과 같다.

미첼은 우주에 이러한 물체가 많이 있을 수 있다고 제안했으며, 현대 천문학자들은 블랙홀이 실제로 대부분의 은하 중심에 존재한다고 믿는다.[3] 그는 또한 중력적으로 두 개의 별처럼 행동하지만 하나의 별만 보이는 별 시스템을 통해 블랙홀을 탐지할 수 있다고 제안했는데, 이는 매우 정확한 예측이었다. 우리 은하에 있는 여러 후보 별 블랙홀은 모두 X선 컴팩트 쌍성계에 있다.[17]

미첼의 아이디어는 윌리엄 허셜의 관심을 끌었고, 프랑스 수학자 피에르시몽 라플라스도 유사한 아이디어를 제시했다.[3][15]

미첼의 블랙홀에 대한 생각은 시대를 너무 앞서갔기 때문에 당시에는 큰 주목을 받지 못했다.[3][11] 그의 '암흑 별' 개념은 1970년대에 그의 저작이 재발견될 때까지 잊혀졌다.[3]

3. 5. 망원경 제작

미첼은 자신이 사용할 망원경을 제작했다. 그 중 하나는 초점 거리 약 3.05m, 구경 약 76.20cm의 반사 망원경이었는데, 미첼이 사망한 후 저명한 천문학자 윌리엄 허셜이 구입했다. 두 사람은 많은 공통 관심사를 가지고 있었고 최소 두 번 편지를 주고받았지만, 그들이 만났을 가능성을 시사하는 기록은 단 하나뿐이다. 허셜은 1792년 그 지역을 방문하여 미첼의 망원경을 보았다고 기록했다. 당시 미첼은 이미 쇠약해진 상태였고 그의 망원경은 고장난 상태였다. 허셜은 이듬해 그 망원경을 30GBP에 구입했다.[18]

4. 기타 활동 및 유산

미첼은 측량에 관한 논문을 썼는데, 그의 전기 작가는 이를 이론적으로 "우아하다"고 묘사했다.[4]

미첼은 왕립 학회 회원이었다. 1751년 후원자가 될 조지 새빌 경의 초청으로 처음 왕립 학회 회의에 참석했다. 이후 케임브리지에 있는 동안 "1년에 1~4번" 회의에 참석했다.[4] 1760년 2월 28일부터 학회에서 지진의 원인에 관한 그의 논문이 읽혔고, 새빌과 다른 회원은 미첼을 학회에 초청할 것을 권고했다. 그는 1760년 6월 12일에 회원이 되었다.[4]

지진학 연구에 이어 천문학 연구를 했으며, 1767년에 연구 결과를 발표한 후 왕립 학회의 천문 위원회에서 활동했다.[4]

최근 미첼은 1784년에 출판된 중력이 빛에 미치는 영향에 대한 캐번디시에게 보낸 편지로 유명해졌다. 이 논문은 1970년대에 재발견되었으며, 20세기의 혁신으로 여겨졌던 여러 천문학적 아이디어를 예견한 것으로 현재 인정받고 있다. 미첼은 빛이 탈출하는 것을 막을 만큼 충분히 거대한 천체의 경우를 처음 연구한 사람으로 인정받고 있다(당시 탈출 속도 개념은 잘 알려져 있었다).[4] 흔히 암흑별이라고 불리는 그러한 물체는 직접적으로 보이지 않지만, 이중성계의 일부인 경우 동반성의 움직임을 통해 식별할 수 있다. 빛이 물질의 입자처럼 행동한다고 가정했을 때 탈출을 위한 고전적 최소 반경은 일반 상대성 이론의 슈바르츠실트 반지름과 수치적으로 동일하다. 또한 현재 중력 적색편이로 알려진, 광원의 표면 중력으로 인한 별빛의 중력 약화를 측정하기 위해 프리즘을 사용할 것을 제안했다. 미첼은 이러한 아이디어 중 일부가 당시 기술적으로 실현 가능하지 않다는 것을 인정했지만, 미래 세대에게 유용하기를 바란다고 썼다. 그의 논문이 거의 2세기 후에 재발견되었을 때, 이러한 아이디어는 다른 사람들에 의해 재발명되었다.[4]

5. 평가

존 미첼은 러셀 맥코맥(Russell McCormmach)의 저서 《세상을 측정하다: 손힐의 존 미첼 목사》(2012)의 주제이다.[21]

참조

[1] 웹사이트 On-line: SCIENCE AND TECHNOLOGY http://www.exnet.com[...] Exnet.com 2014-10-06
[2] 웹사이트 The forgotten genius who discovered black holes over 200 years ago https://io9.gizmodo.[...] Gizmodo 2019-04-10
[3] 웹사이트 This Month in Physics History: November 27, 1783: John Michell anticipates black holes http://www.aps.org/p[...]
[4] 서적 Weighing the World https://books.google[...] Springer
[5] acad
[6] 서적 Memoir of John Michell, M.A., B.D., F.R.S., fellow of Queens' college, Cambridge, 1749, Woodwardian professor of geology in the university 1762 https://archive.org/[...] Cambridge University Press
[7] 웹사이트 John Michell and Black Holes http://www.amnh.org/[...]
[8] 문서
[9] 웹사이트 John Michell (1724–93): Father of Magnetometry? http://www.hep.ucl.a[...]
[10] 웹사이트 Michell http://messier.seds.[...]
[11] 저널 Black Holes – Part 1 – History https://www.astronom[...] 2019-03-25
[12] 간행물
[13] citation Three Hundred Years of Gravitation Cambridge University Press
[14] 서적 Double stars https://books.google[...] Reidel 2018-06-04
[15] 저널 John Michell and Black Holes http://adsbit.harvar[...] 2018-06-04
[16] 저널 On the Means of Discovering the Distance, Magnitude, &c. of the Fixed Stars, in Consequence of the Diminution of the Velocity of Their Light, in Case Such a Diminution Should be Found to Take Place in any of Them, and Such Other Data Should be Procured from Observations, as Would Be Farther Necessary for That Purpose. By the Rev. John Michell, B. D. F. R. S. In a Letter to Henry Cavendish, Esq. F. R. S. and A. S. 1784
[17] 웹사이트 The forgotten genius who discovered black holes over 200 years ago http://io9.com/57170[...] io9 2014-09-10
[18] 서적 Memoir of John Michell https://books.google[...] Cambridge University Press 2018-06-04
[19] 웹사이트 To Benjamin Franklin from John Michell, 6 September 1767 https://founders.arc[...] Founders.archives.gov 2014-10-06
[20] ODNB Michell, John (1724/5–1793), astronomer
[21] 서적 Weighing the World https://www.springer[...] springer.com 2014-10-06
[22] Venn
[23] FRS Michell; John (1724 - 1793)
[24] 웹인용 On-line: SCIENCE AND TECHNOLOGY http://www.exnet.com[...] Exnet.com 2014-10-06
[25] 저널 인용 Experiments to Determine the Density of Earth
[26] 문서


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