제3대 레일리 남작 존 윌리엄 스트럿
1. 개요
제3대 레일리 남작 존 윌리엄 스트럿은 영국의 물리학자이다. 그는 1873년 레일리 남작위를 물려받았으며, 케임브리지 대학교 캐번디시 연구소 소장, 왕립학회 회장을 역임했다. 기체의 밀도 연구와 아르곤 발견에 기여한 공로로 1904년 노벨 물리학상을 수상했으며, 빛의 산란 현상인 레일리 산란, 레일리파 등을 발견했다.
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| 본명 | 존 윌리엄 스트럿 |
|---|---|
| 작위 | 제3대 레이리 남작 |
| 출생일 | 1842년 11월 12일 |
| 출생지 | 잉글랜드, 에식스주, 멀든 |
| 사망일 | 1919년 6월 30일 |
| 사망지 | 잉글랜드, 에식스주, 위덤, 털링 플레이스 |
| 국적 | 영국 |
| 케임브리지 대학교 총장 | 1908년 - 1919년 |
|---|---|
| 왕립 학회 회장 | 1905년 - 1908년 |
| 캐번디시 교수 | 1879년 - 1884년 |
| 모교 | 트리니티 칼리지 해로우 스쿨 이튼 칼리지 |
|---|---|
| 학문 지도자 | 켈빈 경 에드워드 존 라우스 조지 스토크스 |
| 주요 제자 | 조지프 존 톰슨 자 가디시 찬드라 보스 |
| 분야 | 물리학 수학 |
|---|---|
| 주요 업적 | 아르곤 발견 레일리 기준 레일리 기준 (유체 역학) 레일리 기준 (열음향학) 레일리 거리 레일리 소산 함수 레일리 분포 레일리 에너지 정리 레일리 방정식 레일리 페이딩 레일리 흐름 레일리 분별 레일리 간섭계 레일리 법칙 레일리 한계 레일리의 차원 해석법 레일리 수 레일리 문제 레일리 몫 레일리 산란 레일리 해 레일리 증류 레일리 테스트 레일리 정리 고유값에 대한 레일리 정리 레일리 파 레일리-간스 근사 티모셴코-레일리 보 이론 레일리-진스 파탄 레일리-베나르 대류 플래토-레일리 불안정성 레일리-플레셋 방정식 얀젠-레일리 확장 레일리-브레이스 실험 레일리-페이버-크라안 부등식 레일리-테일러 불안정성 레일리-진스 법칙 레일리-리츠 방법 레일리-로렌츠 진자 레일리-카슨 상반성 레일리-슈뢰딩거 섭동 이론 음향 흐름 반사 방지 코팅 항력 방정식 동적 활공 이중 이론 끝 보정 광학 정리 입자 크기 분포 광결정 상사성의 원리 자체 발진 도파관 속삭이는 갤러리파 |
| 수상 내역 | 스미스상 (1865년) FRS (1873년) 로열 메달 (1882년) 드 모르간 메달 (1890년) 마테우치 메달 (1895년) 바나드 공로 훈장 (1895년) 패러데이 강연상 (1895년) 코플리 메달 (1899년) 메리트 훈장 (1902년) 노벨 물리학상 (1904년) 앨버트 메달 (1905년) 엘리엇 크레슨 메달 (1913년) 럼퍼드 메달 (1914년) |
|---|
| 배우자 | 에블린 밸푸어 (1871년 결혼) |
|---|---|
| 자녀 | 3명 (장남: 로버트) |
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영국의 남작 -
존 메이너드 케인스
존 메이너드 케인스는 20세기 가장 영향력 있는 경제학자 중 한 명으로, 거시경제 이론을 통해 현대 경제학과 정책에 혁명적인 변화를 가져왔으며, 정부의 적극적인 경제 개입을 옹호하는 그의 사상은 현대 경제학에 지속적인 영향을 미치고 있다. -
영국의 남작 -
프레더릭 레이턴
프레더릭 레이턴은 19세기 후반 영국을 대표하는 화가이자 조각가로서, 고전 신화와 문학에서 영감을 얻은 섬세하고 화려한 작품을 남겼으며 왕립 예술 아카데미 회장을 역임하며 영국 미술계에 큰 영향을 미쳤다. -
에식스주 출신 -
로저 펜로즈
로저 펜로즈는 수학, 물리학 분야에서 일반 상대성이론, 우주론, 양자 중력 이론 연구에 기여하고 펜로즈 타일링을 발견했으며, 등각순환우주론을 제안하고 의식의 양자적 해석을 제시하는 등 다양한 분야에서 연구 활동을 펼치며 다수의 상을 수상한 학자이다. -
에식스주 출신 -
레지널드 블라이스
레지널드 블라이스는 영국 출신의 영문학자로, 한국과 일본에서 활동하며 선불교와 하이쿠 연구에 헌신했고, 서구 사회에 선불교와 하이쿠를 알리는 데 기여했다. -
잉글랜드의 물리학자 -
스티븐 호킹
스티븐 호킹은 루게릭병을 앓으면서도 특이점 정리, 호킹 복사 등의 획기적인 개념을 제시하고 《시간의 역사》와 같은 대중 과학 서적을 통해 과학 대중화에 기여한 영국의 이론물리학자이자 우주론자이다. -
잉글랜드의 물리학자 -
로저 펜로즈
로저 펜로즈는 수학, 물리학 분야에서 일반 상대성이론, 우주론, 양자 중력 이론 연구에 기여하고 펜로즈 타일링을 발견했으며, 등각순환우주론을 제안하고 의식의 양자적 해석을 제시하는 등 다양한 분야에서 연구 활동을 펼치며 다수의 상을 수상한 학자이다.
2. 생애
레일리는 에식스주 멀든의 랭퍼드그로브(Langford Grove, Maldon영어)에서 제2대 레일리 남작 존 제임스 스트럿의 아들로 태어났다. 어렸을 때는 몸이 약했다고 알려졌다. 해로 스쿨을 다녔으며 1861년 케임브리지 대학교 트리니티 칼리지에 수학 전공으로 입학하여 1865년에 학사 학위를, 1868년에는 석사 학위를 받았다.
졸업 후 트리니티 칼리지의 펠로가 되었으며, 이 자격은 1871년 에벌린 밸푸어(Evelyn Balfour영어)와 결혼할 때까지 유지하였다. 레일리는 에벌린 밸푸어와의 사이에서 3명의 아들을 두었다. 1873년 아버지가 사망하자 레일리 남작위를 물려받았다.
1879년부터 1884년까지 제임스 클러크 맥스웰에 이어 케임브리지 대학교의 제2대 캐번디시 연구소 소장을 맡았다. 1873년 6월 12일 영국 왕립학회 회원이 되었으며, 1905년에서 1908년까지는 왕립학회 회장을 역임했다.
화성과 달에 그의 이름을 딴 분화구가 있다.
1919년 6월 30일 에식스주 털링플레이스(Terling Place, Witham영어)에서 사망하였다.
2.1. 초기 생애 및 교육
레일리 남작은 1842년 11월 12일 잉글랜드 에식스주 멀든의 랭퍼드그로브(Langford Grove, Maldon영어)에서 제2대 레일리 남작 존 제임스 스트럿의 아들로 태어났다. 어린 시절 허약하고 건강이 좋지 않아 학업에 어려움을 겪었으나, 1861년까지 가정교사에게 교육을 받으며 성장했다.
1861년 케임브리지 대학교 트리니티 칼리지에 입학하여 수학을 전공했고, 1865년 학사 학위(수석 랭글러)와 스미스상을, 1868년 석사 학위를 받았다. 졸업 후 트리니티 칼리지의 펠로우로 선출되었으며, 1871년 제임스 메이틀랜드 발푸어의 딸인 에벌린 밸푸어(Evelyn Balfour영어)와 결혼할 때까지 이 직책을 유지했다. 그는 그녀와의 사이에서 세 아들을 두었다.
| 연도 | 내용 |
|---|---|
| 1842년 | 에식스 주 멀던 근교 랭글로드 그로브에서 출생. |
| 1861년 | 케임브리지 대학교 트리니티 칼리지에 입학 ( - 1865년). |
| 1865년 | 학사 학위 (수석 랭글러) 및 제 1회 스미스 상 수상 |
| 1868년 | 문학 석사 학위 |
| 1871년 | 발푸어의 누이 이블린 발푸어와 결혼. |
2.2. 연구 활동 및 업적
제임스 클러크 맥스웰의 뒤를 이어 1879년부터 1884년까지 케임브리지 대학교의 제2대 캐번디시 연구소 소장을 역임했다. 1887년부터 1905년까지 왕립 연구소에서 자연 철학 교수로 재직했다.
1892년에는 질소 연구를 통해 다양한 방법으로 질소를 분리하여 질소 외에 공기 중에 더 무거운 불활성 기체가 존재한다는 것을 발견했다. 윌리엄 램지와 함께 이 연구를 진행하여 8월에 아르곤을 발견했다.
1900년경 레일리는 두 개의 양귀 단서(양귀 위상차(IPD), 양귀 레벨 차이(ILD))를 사용하여 인간의 소리 위치 파악에 대한 이중 이론을 개발했다.
1904년 "가장 중요한 기체의 밀도에 대한 연구와 아르곤 발견"으로 노벨 물리학상을 수상했다.
빛의 산란 연구를 통해 하늘이 푸르게 보이는 이유(레일리 산란)를 제시하고, 지진의 표면 탄성파(레일리파)를 발견했으며, 윌리엄 램지와 아르곤을 공동 발견하고, 열 복사를 고전적으로 다룬 레일리-진스 법칙을 유도했다.
미분 방정식의 근사 해법인 레일리-리츠 방법으로도 알려져 있으며, 유체역학(레일리 수)이나 모세관 현상 연구 등 고전 물리학의 광범위한 분야에서 업적을 남겼다.
1871년, 파장보다 작은 입자에 의한 빛의 산란을 나타내는 레일리 산란 식을 유도했다. 맑은 대기에서 산란을 일으키는 입자는 대부분 공기 분자이며, 태양광의 가시 파장보다 입자 크기가 작기 때문에 이 이론으로 설명할 수 있다.
1885년, 탄성체 표면에 국소화된 탄성파(표면 탄성파)인 레일리파를 발견했다.
1894년, 제3대 레일리 남작 존 윌리엄 스트럿과 윌리엄 램지는 질소 가스 중에 반응성이 낮은 새로운 기체 아르곤을 발견했다.
1870년, 헬름홀츠의 연구를 발전시켜 소리 공명에 관한 논문을 발표했다. 1871년, 틴들의 "하늘이 파란 것은 공기 중 먼지가 빛을 산란시키기 때문"이라는 추론을 이론적으로 증명했다. 빛의 파장과 입자 크기가 거의 같을 때 빛의 비탄성 산란은 레일리 산란이라고 불린다. 회절 격자에 대한 연구로 분해능에 정밀한 정의(레일리 한계)를 부여하여 분광기 발전에 기여했다.
1879년, 케임브리지 대학교 실험 물리학 캐번디시 연구소 교수로 임명되어 맥스웰의 업적을 이어받아 정밀 측정 기술을 개선했으며, 1884년 전자기학 단위(암페어, 볼트, 옴)의 표준을 확립했다. 전위차를 정밀하게 측정하기 위해 레일리 전위차계를 발명했다.
1892년, 네이처에 짧은 글을 발표하여 화학자들의 도움을 구했다.
1895년, 레일리와 램지는 2년간의 연구 끝에 공기 중에 존재하는 새로운 원소 아르곤이 불순물임을 밝혀냈다. 이 업적으로 1904년 노벨 물리학상을 수상했다.
1900년, 흑체 복사 에너지에 대한 식을 유도했으나, 장파장 영역에서만 실험 결과와 일치했다. 1905년 진스가 레일리가 제안한 식의 오류를 수정하여 레일리-진스 법칙으로 알려지게 되었다.
1885년부터 1896년까지 왕립 학회 간사를 역임했다.
1894년, 램지와 공동으로 아르곤을 발견했다.
1900년, 레일리-진스 공식을 유도했다.
2.3. 말년
레일리는 당시 나타나기 시작한 양자역학과 상대론에 대해 기계론적인 고전 물리학의 입장에서 신랄한 비판을 가했다. 그는 마지막까지 열 복사를 고전 물리학으로 설명하려는 희망을 버리지 않았으며, 에테르를 불필요하게 만드는 상대론을 혐오했다고 전해진다.
1919년 6월 30일 에식스주 위덤에 있는 자택 털링플레이스(Terling Place, Witham영어)에서 사망하였다. 장남이자 물리학자인 로버트 존 스트럿이 제4대 레일리 남작 작위를 계승했다. 레일리 남작은 에식스주 터링에 있는 만성도교회 묘지에 묻혔다.
3. 종교관
레일리는 성공회 신자였다. 그는 과학과 종교의 관계에 대해 글을 쓰지는 않았지만, 정신적인 문제에 개인적인 관심을 유지했다. 그의 과학 논문이 케임브리지 대학교 출판부에서 출판될 때, 스트럿은 성경 구절을 포함시키고 싶어했지만, 그렇게 하지 못했다. 그는 후에 다음과 같이 회고했다.
제가 제 과학 논문집을 출판할 때, 시편에서 "주님의 일은 위대하시니, 기뻐하는 자들이 다 찾으리로다."라는 격언을 제안했습니다. 출판부 비서는 여러 번 사과하면서, 독자들이 제가 주님이라고 생각할 수도 있다고 제안했습니다.
하지만 그는 소원을 이루어, 해당 인용구는 5권으로 구성된 과학 논문집에 인쇄되었다. 그는 가족에게 보낸 편지에서 유물론을 거부하고 예수 그리스도를 도덕적 스승으로 언급했다.
저는 유물론적 관점이 가능하다고 생각해 본 적이 없으며, 우리가 보는 것 이상의 힘과, 적어도 우리가 참여하기를 바랄 수 있는 삶을 봅니다. 더욱이, 저는 그리스도와 다른 영적으로 재능 있는 사람들이 저보다 더 멀리, 더 진실하게 본다고 생각하며, 가능한 한 그들을 따르고 싶습니다.|Rayleigh (1910)
그는 초심리학에 관심을 가졌고 심령 연구 협회(SPR)의 초기 회원이었다. 그는 강령술을 확신하지는 않았지만 초자연적 현상의 가능성에 열린 마음을 유지했다. 레일리는 1919년 SPR의 회장이었다. 그는 사망한 해에 회장 연설을 했지만 어떤 확정적인 결론에도 이르지 못했다.