윌리엄 로런스 브래그
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1. 개요
윌리엄 로런스 브래그는 오스트레일리아 출신의 물리학자로, X선 결정학 연구를 통해 현대 과학 발전에 크게 기여했다. 그는 아버지 윌리엄 헨리 브래그와 함께 X선 회절에 대한 브래그 법칙을 발견하여 1915년 노벨 물리학상을 수상했다. 제1차 세계 대전과 제2차 세계 대전 중 군사 연구에 참여했으며, 맨체스터 대학교, 국립 물리 연구소, 케임브리지 대학교에서 교수로 재직하며 과학 발전에 기여했다. 또한, 단백질 구조 연구에도 힘썼으며, 왕립 연구소 소장, 풀러리안 화학 교수 등을 역임했다.
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| 윌리엄 로런스 브래그 - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 출생 이름 | 윌리엄 로렌스 브래그 |
| 출생 장소 | 애들레이드, 사우스오스트레일리아 식민지 |
| 사망 장소 | 월드링필드, 서퍽, 잉글랜드 |
| 거주지 | |
| 국적 | |
| 학력 및 경력 | |
| 교육 | 세인트 피터스 칼리지, 애들레이드 |
| 모교 | 애들레이드 대학교 트리니티 칼리지, 케임브리지 |
| 직업 | 맨체스터 빅토리아 대학교 케임브리지 대학교 |
| 지도 교수 | J.J. 톰슨 W.H. 브래그 |
| 박사 학위 학생 | 존 크랭크 로널드 윌프리드 거니 알렉스 스토크스 새뮤얼 톨란스키 에번 제임스 윌리엄스 |
| 주목할 만한 학생 | 윌리엄 코크란 |
| 알려진 업적 | 브래그의 법칙 브래그-그레이 공동 이론 버블 래프트 X선 회절 X선 현미경 검사 X선 분광법 |
| 수상 | 마테우치 메달 (1915) 버나드 공로 메달 (1915) 노벨 물리학상 (1915) FRS (1921) 휴즈 메달 (1931) 돌턴 메달 (1942) NAS 국제 회원 (1945) 로열 메달 (1946) 뢰블링 메달 (1948) 코플리 메달 (1966) |
| 분야 | 물리학 |
| 가족 관계 | |
| 아버지 | 윌리엄 헨리 브래그 |
| 친척 | 찰스 토드 (할아버지) |
| 배우자 | 앨리스 홉킨슨(1921년 결혼) |
| 주요 직책 | |
| 캐번디시 물리학 교수 | 임기 시작: 1938년 임기 종료: 1953년 이전: J.J. 톰슨 이후: 네빌 프랜시스 모트 |
| 국립 물리 연구소 소장 | 임기 시작: 1937년 임기 종료: 1938년 이전: 프랭크 에드워드 스미스(대행) 이후: 찰스 갈턴 다윈 |
2. 초기 생애 및 교육
2. 1. 초기 생애
윌리엄 로런스 브래그는 1890년 3월 31일 오스트레일리아 애들레이드에서 태어났다.[7] 아버지는 애들레이드 대학교의 엘더 수학 및 물리학 교수였던 윌리엄 헨리 브래그였고,[7][47] 어머니는 사우스오스트레일리아 정부 천문학자인 찰스 토드 경의 딸 그웬돌린이었다.[7]어린 시절부터 과학과 수학에 흥미를 보였던 브래그는 5세 때 세발자전거에서 떨어져 팔이 부러졌다. 이때 아버지 윌리엄 헨리 브래그가 빌헬름 콘라트 뢴트겐의 X선 발견을 이용하여 아들의 팔을 촬영하였는데, 이는 오스트레일리아에서 X선의 첫 의학적 활용 사례였다.[47]
1900년 노스애들레이드 퀸즈 학교를 거쳐[8] 1904년부터 5년간 세인트 피터스 칼리지, 애들레이드에 다녔다.[8] 1904년, 14세의 나이로 애들레이드 대학교에 진학하여 수학, 화학, 물리학을 공부하고 1908년에 졸업했다.[48] 같은 해, 아버지가 리즈 대학교의 교수직을 제안받아 가족과 함께 잉글랜드로 돌아갔다.[48] 1909년 가을 케임브리지 대학교 트리니티 칼리지에 입학하여[48] 폐렴으로 병상에 누워 시험을 치렀음에도 불구하고 수학 장학금을 받았다.[48][9] 처음에는 수학에 재능을 보였으나, 물리학으로 전향하여 1911년에 수석으로 졸업했다.[48] 1914년에는 트리니티 칼리지의 펠로우십에 선출되었다.[48]
브래그는 조개 껍질 수집에도 관심을 가졌으며, 사우스오스트레일리아에서 직접 수집한 약 500종의 표본을 소장했다.[10] 그는 새로운 종의 갑오징어인 ''Sepia braggi''를 발견했으며, 이 종은 조지프 버코에 의해 그의 이름을 따서 명명되었다.[10]
2. 2. 교육
윌리엄 로런스 브래그는 노스애들레이드 퀸즈 학교와 세인트 피터스 칼리지, 애들레이드에서 수학, 화학, 물리학을 공부했다.[8][9] 16세의 나이로 애들레이드 대학교에 입학하여 1908년에 졸업했다.[8][9] 같은 해, 그의 아버지는 리즈 대학교의 캐번디시 물리학과 학과장직을 수락하고 가족을 영국으로 데려왔다. 1909년 가을 케임브리지 대학교 트리니티 칼리지에 입학하여 수학 분야에서 주요 장학금을 받았다.[8][9] 처음에는 수학에서 뛰어난 성적을 거두었지만, 학업 후반에는 물리학 과정으로 전과하여 1911년에 최우수 성적으로 졸업했다.[8][9] 1914년, 브래그는 트리니티 칼리지의 특별 연구원(Fellowship)으로 선출되었다.[8][9] 케임브리지 칼리지의 특별 연구원은 논문 제출 및 방어를 포함한다.[8][9]브래그는 조개 껍질 수집에도 관심을 보였으며, 그의 개인 소장품은 약 500종의 표본으로 이루어져 있었고, 모두 사우스오스트레일리아에서 직접 수집한 것이었다. 그는 새로운 종의 갑오징어 - ''Sepia braggi''를 발견했으며, 이 종은 조지프 버코에 의해 그의 이름을 따서 명명되었다.[10]
3. 과학적 업적
3. 1. X선 결정학
윌리엄 헨리 브래그는 X선이 입자의 흐름이라고 주장했지만, 다른 사람들은 파동이라고 주장했다. 막스 폰 라우에는 X선이 파동임을 증명했다.[11] 1912년, 케임브리지 대학교 대학원생이었던 윌리엄 로런스 브래그는 강가를 산책하다가 결정이 대부분의 각도에서 X선 빔을 회절시키지 않지만, 특정 각도에서는 굴절된 빛이 위상이 일치하여 필름에 점을 생성한다는 통찰력을 얻었다. 그는 이러한 통찰력을 바탕으로 브래그 방정식을 작성했다.[12]브래그는 결정에 의한 X선 회절에 대한 법칙인 "브래그 법칙"으로 잘 알려져 있다[47]。브래그의 법칙은 X선이 결정의 격자에 의해 회절되는 방법으로부터, 결정 내부의 원자들의 위치를 계산 가능하게 했다. 그는 1912년 케임브리지에서 대학원생으로 연구를 시작한 첫해에 이것을 발견했다. 그는 그의 생각을 아버지와 토의하였고, 아버지 윌리엄 헨리 브래그는 리즈 대학교에서 X선 분광계를 개발했다. 이 장치를 통해 다양한 결정의 분석이 가능해졌다. 아버지와 아들의 공동 연구는 사람들에게 아버지가 연구를 제안한 것으로 오해하게 했고, 이는 아들을 화나게 했다고 한다.
그의 아버지 윌리엄 헨리 브래그는 결정을 정확한 각도로 회전시키면서 반사 에너지도 측정할 수 있는 장치를 만들었다. 이를 통해 아버지와 아들은 여러 개의 단순한 결정 내 원자 시트 사이의 거리를 측정할 수 있었다. 그들은 결정의 무게와 아보가드로 수를 사용하여 원자 간 간격을 계산했고, 이를 통해 X선관의 다른 금속 표적에서 생성된 X선의 파장을 측정할 수 있었다. 윌리엄 헨리 브래그는 회의와 논문에서 그들의 결과를 보고하면서, 그 방정식에 대해 "그의 아들" (이름은 밝히지 않음)에게 공을 돌렸지만 공동 저자로 이름을 올리지 않았고, 이는 그의 아들에게 "어떤 마음의 고통"을 주었으며, 그는 결코 그것을 극복하지 못했다.[12]
3. 2. 음향 측위 연구
윌리엄 로런스 브래그는 제1차 세계 대전 초기에 레스터셔 포병대의 소위로 왕립 기병 포병대에 임관되었다.[13] 1915년 그는 적 포병의 발사음을 통해 위치를 파악하는 방법을 개발하기 위해 왕립 공병대에 배속되었다.[14][15] 당시 대포가 마이크로폰으로 감지하기에는 너무 낮은 주파수로 발사된다는 문제가 있었으나, 수개월간의 연구 끝에 윌리엄 로런스 브래그와 그의 그룹은 열선식 공기파 감지기를 고안하여 이 문제를 해결하였다.[17] 이 연구에는 찰스 갈턴 다윈, 윌리엄 샌섬 터커, 해럴드 로퍼 로빈슨, 에드워드 안드라데와 헨리 해럴드 헤밍이 도움을 주었다. 영국 음향 측위는 매우 효과적이었으며, 모든 영국 육군에 부대가 있었고, 그들의 시스템은 미국이 전쟁에 참전했을 때 채택되었다.열선식 음향 측위는 제2차 세계 대전 중에도 그가 민간 고문으로 복무하며 사용되었다.[23] 그는 전쟁 중의 공로를 인정받아 무공 십자훈장[18]을 받았고, 대영 제국 훈장의 장교로 임명되었다.[19] 그는 또한 1916년 6월 16일, 1917년 1월 4일, 1919년 7월 7일에 공적 보고에 언급되었다.[20][21][22]
3. 3. 단백질 구조 연구
1948년부터 윌리엄 로런스 브래그는 단백질 구조에 관심을 갖게 되었고, 케임브리지 대학교 케번디시 연구소에서 물리학을 생물학에 응용하는 연구 그룹을 만드는 데 기여했다.[27] 그는 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭이 1953년 DNA의 구조를 발견하는 데 큰 역할을 했다.[27]브래그는 의학 연구 위원회(영국)(MRC)를 설득하여 "용감한 시도"[28]로 묘사한, 단백질 구조를 결정하려는 시도를 분자 생물학 연구소로 지원하도록 했다. 이 연구소는 처음에 막스 페루츠, 존 켄드루와 두 명의 조교로 구성되었다. 브래그는 그들과 함께 연구했으며, 1960년까지 미오글로빈의 구조를 원자 수준으로 규명했다.[29]
브래그는 1962년 노벨 생리학·의학상 후보로 크릭, 왓슨, 모리스 윌킨스를 지명했는데, 윌킨스의 몫은 킹스 칼리지 런던의 X선 결정학자들의 기여를 인정하는 것이었다.[30] 그들 중에는 로절린드 프랭클린이 있었는데, 그녀의 "사진 51"은 DNA가 이중 나선 구조임을 보여주었으며, 이는 라이너스 폴링이 제안했던 삼중 나선 구조가 아니었다. 프랭클린은 (생존자에게만 수여되는) 상이 수여되기 전에 사망했다.[30]
3. 4. 왕립 연구소
1934년과 1961년에 왕립 연구소 크리스마스 강연(Royal Institution Christmas Lecture)을 했다.[31] 1938년부터 왕립 연구소의 자연철학 교수로 재직하며 연례 강연을 했다.[31] 1953년 브래그 부부는 런던 왕립 연구소(Royal Institution)의 상주 교수를 위한 아파트로 이사했다.[31] 브래그는 왕립 연구소의 재정 강화를 위해 기업 후원자들을 확보했다.[31] 전통적인 금요일 저녁 강연 후에는 강연자와 신중하게 선정된 잠재 후원자들을 위한 만찬이 열렸으며, 매년 120명 이상이 참석했다.[31] 그는 또한 연구소의 특징인 정교한 시연으로 활기를 불어넣은, 매우 호평을 받은 학교 강연 프로그램을 도입했다.[32] 그는 "전기"에 관한 이 강연을 세 번 했다.[32]브래그는 지원금을 받아 데이비-패러데이 연구소에서 일할 소규모 그룹을 모집하여 연구소에서 연구를 계속했다.[33] 연구소를 방문한 한 사람이 효소 라이소자임(lysozyme)에 중금속을 삽입하는 데 성공했다.[33] 그 결정 구조는 1965년 D. C. 필립스와 그의 동료들이 왕립 연구소에서 풀었으며, 런던 대학교의 디지털 컴퓨터로 9,040개의 반사에 대한 계산을 수행하여 작업이 크게 용이해졌다.[33] 1966년에 명예 교수가 되었다.[33]
단백질 구조의 X선 분석은 이후 수년간 번성하여 전 세계 연구소에서 수많은 단백질의 구조를 결정했다.[35] X선 분석을 사용한 연구로 28개의 노벨상이 수여되었다.[35]
그는 왕립 연구소(Royal Institution)와 오랫동안 관계를 맺으며 다음과 같은 직책을 역임했다.
- 자연철학 교수, 1938–1953
- 풀러리안 화학 교수(Fullerian Professor of Chemistry), 1954–1966
- 하우스 총괄, 1954–1966
- 데이비-패러데이 연구소 소장, 1954–1966
- 왕립 연구소 소장(Director of the Royal Institution), 1965–1966
- 명예 교수, 1966–1971
4. 제1, 2차 세계 대전 참전
윌리엄 로런스 브래그는 제1차 세계 대전에 참전하여 군사 연구를 수행하였다.[47] 1915년 아버지와 함께 노벨 물리학상을 수상하였는데, 당시 25세로 이는 5개 부문(이후 노벨 경제학상이 추가되어 6개 부문)을 통틀어 역대 최연소 기록이었다.[50] 이 기록은 2014년 말랄라 유사프자이가 17세로 노벨 평화상을 수상하기 전까지 99년간 유지되었다. 브래그는 적의 병기 위치를 특정하는 음향 측위법 연구에 종사하며, 제1차 세계 대전에서 밀리터리 크로스[51]와 대영 제국 훈장 오피서(OBE)를 수여받았다.[52] 또한 1916년 6월 16일, 1917년 1월 4일, 1919년 7월 7일 세 차례에 걸쳐 잎사귀 훈장(Mentioned in Despatches)을 수여받았다.[53][54][55][56] 1915년 9월 2일, 그의 형제가 갈리폴리 전투에서 전사했다.[57]
브래그의 연구는 제1차 세계 대전과 제2차 세계 대전 때 중단되었다. 두 차례의 대전 중 브래그는 적의 병기 위치를 특정하는 음향 측위법 연구에 종사했다. 제2차 세계 대전 후에는 케임브리지 대학교로 돌아와 캐번디시 연구소를 작은 연구 그룹으로 분할하는 개혁을 단행했다. 그는 "이상적인 연구 조직은 6명에서 12명의 과학자와 약간의 조수로 구성된다"고 믿었다.
4. 1. 제1차 세계 대전
윌리엄 로런스 브래그는 제1차 세계 대전에 참전하여 군사 연구를 수행하였다.[47] 1915년 아버지와 함께 노벨 물리학상을 수상하였는데, 당시 25세로 이는 5개 부문(이후 노벨 경제학상이 추가되어 6개 부문)을 통틀어 역대 최연소 기록이었다.[50] 이 기록은 2014년 말랄라 유사프자이가 17세로 노벨 평화상을 수상하기 전까지 99년간 유지되었다. 브래그는 적의 병기 위치를 특정하는 음향 측위법 연구에 종사하며, 제1차 세계 대전에서 밀리터리 크로스[51]와 대영 제국 훈장 오피서(OBE)를 수여받았다.[52] 또한 1916년 6월 16일, 1917년 1월 4일, 1919년 7월 7일 세 차례에 걸쳐 잎사귀 훈장(Mentioned in Despatches)을 수여받았다.[53][54][55][56]1915년 9월 2일, 그의 형제가 갈리폴리 전투에서 전사했다.[57]
4. 2. 제2차 세계 대전
제1차 세계 대전에 이어 제2차 세계 대전 시기에도 브래그는 군사 연구에 참여했다. 민간 고문으로서 열선식 음향 측위 기술을 활용한 음향 탐지 및 음향 측위 연구를 수행했다.[51][52][53][54][55][56] 또한 캐나다의 과학 연락 장교로 복무하며 군사 과학 분야에서 X선 분석에 관한 회의를 조직했다.5. 기타 경력
1919년부터 1937년까지 맨체스터 빅토리아 대학교의 물리학 랭워시 교수로 재직했다.[25] 오랜 가족 친구였던 어니스트 러더퍼드가 케임브리지로 이동하자 로렌스 브래그는 그를 대신하여 교수가 되었다. 그는 R. W. 제임스와 함께 반사된 X선의 절대 에너지를 측정했는데, 이는 전쟁 전에 C. G. 다윈이 도출한 공식을 입증했다.[25] 1930년에는 런던 임페리얼 칼리지에서 채용 제의를 받기도 했다.
1937년부터 1938년까지 국립 물리 연구소(National Physical Laboratory) 소장을 역임했다.[26] 행정 업무와 위원회 활동 때문에 실험에 매달리는 시간이 줄어들었다.
1938년부터 1954년까지 케임브리지 대학교 케번디시 연구소 소장 겸 케번디시 교수로 재직했다. 케번디시 교수가 사망하자, 후임자를 찾는 위원회는 로렌스 브래그를 케번디시 교수로 지명했다. 그는 회절 패턴의 해석을 개선하는 연구를 수행했다. 그는 의학 연구 위원회(영국)(MRC)를 설득하여 분자 생물학 연구소를 지원하도록 하여, 단백질 구조를 결정하려는 시도를 지원했다. 이 연구소는 처음에 막스 페루츠, 존 켄드루와 두 명의 조교로 구성되었다. 브래그는 그들과 함께 연구했으며, 1960년까지 미오글로빈의 구조를 원자 수준으로 규명했다.[29]
전쟁 후 브래그는 국제 결정학 연합의 결성을 주도했고, 초대 회장으로 선출되었다. 그는 케번디시 연구소를 자신의 신념을 반영하여 재편했다.[27]
6. 개인사
윌리엄 로런스 브래그는 1921년 앨리스 홉킨슨과 결혼하여 네 자녀를 두었다.[36][37] 자녀들은 엔지니어인 스티븐 로렌스, 데이비드 윌리엄, 외교관 마크 히스와 결혼한 마가렛 앨리스, 노벨상 수상 물리학자 경 조지 톰슨의 아들 데이비드와 결혼한 패이션스 메리였다.[38]
그는 그림 그리기, 문학, 그리고 평생 동안의 정원 가꾸기에 대한 관심을 즐겼다.[39] 런던으로 이사했을 때 정원이 그리워, 고용주가 알아보지 못하도록, 그는 파트타임 정원사로 일하다가, 그 집에 온 손님이 그를 보고 놀라움을 표시하기도 했다.[40]
1971년 7월 1일 서퍽 주 입스위치 근처의 병원에서 81세의 나이로 사망했다.[38]
7. 수상 및 서훈
윌리엄 로런스 브래그는 1915년에 아버지 윌리엄 헨리 브래그와 함께 노벨 물리학상을 수상했다. 같은 해 마테우치 메달도 수상하였다. 1931년에는 휴즈 메달, 1946년에는 로열 메달, 1966년에는 코플리 메달을 받았다.
1918년 대영 제국 훈장 4등급(OBE)을 받았으며,[1] 1921년에는 왕립 학회 회원(FRS)으로 선출되었다.[1] 1941년 Knight Bachelor(기사작위)에 서임되었고,[44] 1967년 엘리자베스 2세 여왕에 의해 명예 훈장 회원(Order of the Companions of Honour, CH)으로 임명되었다.[45]
1939년부터 1943년까지 런던 물리학회 회장을 역임했다.[8] 1952년에는 거스리 강연을 했다.
1992년부터 호주 물리학회는 로렌스 브래그와 그의 아버지 윌리엄 브래그를 기념하기 위해 호주 대학교 학생의 최우수 박사 학위 논문에 대해 브래그 금메달을 수여하고 있다.[46]
8. 평가
윌리엄 로런스 브래그는 X선 결정학을 개척하여 현대 과학 발전에 지대한 영향을 미친 과학자로 평가받는다.[1] 그의 연구는 결정 구조 분석뿐만 아니라, 단백질, DNA 등 생체 분자 구조 연구의 기반을 마련하여 생명과학, 의학, 재료과학 등 다양한 분야 발전에 기여했다. 그는 1921년에 왕립 학회 회원(FRS)으로 선출되었고,[1] 1941년 신년 명예 훈장에서 기사로 서임되었으며,코플리 메달과 왕립 학회의 로열 메달을 모두 받았다.[44] 1939년부터 1943년까지 런던 물리학회 회장을 역임했다.[8] 1967년 신년 명예 훈장에서 엘리자베스 2세 여왕에 의해 명예 훈장 회원으로 임명되었다.[45]
1967년부터 물리학회는 로렌스 브래그 메달 및 상을 수여해왔다. 또한 1992년부터 호주 물리학회는 로렌스 브래그와 그의 아버지 윌리엄 브래그를 기념하기 위해 호주 대학교 학생의 최우수 박사 학위 논문에 대해 브래그 금메달을 수여해왔다.[46]
그는 과학 대중화와 교육에도 힘써 과학 지식의 사회적 확산에 기여한 공로를 인정받고 있다.
노벨상 (1915)
마테우치 메달 (1915)
휴즈 메달 (1931)
로열 메달 (1946)
거스리 강연 (1952)
코플리 메달 (1966)
사우스오스트레일리아 주 의회의 브래그 선거구는 1970년에 설립되었으며, 윌리엄 브래그와 로렌스 브래그의 이름을 따서 명명되었다.
참조
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