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군나르 노르드스트룀

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목차

1. 개요

군나르 노르드스트룀은 1881년 핀란드 헬싱키에서 태어난 물리학자이다. 그는 기계 공학을 전공했으나, 헬싱키 대학교에서 자연 과학, 수학 및 경제학 석사 학위를 취득하며 이론 물리학에 관심을 갖게 되었다. 노르드스트룀은 독일 괴팅겐에서 전자기학을 연구했으며, 1910년 헬싱키 대학교에서 박사 학위를 받았다. 이후 네덜란드 라이덴 대학교에서 헨드릭 로렌츠, 파울 에렌페스트 등과 교류하며 중력 이론을 연구했다. 그는 중력과 전자기력을 통합하려는 시도로 5차원 시공간 개념을 도입, 이는 칼루자-클라인 이론의 선구적인 역할을 했다. 노르드스트룀은 라이스너-노르드스트룀 해를 도출했으며, 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 노벨상 후보로 두 번 추천할 정도로 아인슈타인과 우호적인 관계를 유지했다. 그의 중력 이론은 아인슈타인의 이론보다 열등하다는 것이 밝혀졌지만, 끈 이론 등 현대 물리학 발전에 기여했다. 1923년 악성 빈혈로 사망했다.

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군나르 노르드스트룀 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
35세의 군나르 노르드스트룀
35세의 노르드스트룀
인물 정보
이름군나르 노르드스트룀
출생1881년 3월 12일
출생지헬싱키, 핀란드 대공국
사망1923년 12월 24일
사망지헬싱키, 핀란드
국적러시아, 핀란드
민족핀란드인
분야물리학, 역학
학력 및 경력
모교헬싱키 공과대학교 (공학사), 헬싱키 대학교 (이학 석사, 박사)
직장헬싱키 공과대학교, 헬싱키 대학교, 괴팅겐 대학교, 레이던 대학교
지도 교수파울 에렌페스트, 발터 네른스트 (잠깐)
주요 업적노르드스트룀 중력 이론, 칼루차-클라인 이론, 라이스너-노르드스트룀 계량

2. 생애 및 학문 활동

군나르 노르드스트룀은 헬싱키에서 태어나 1899년 브로베르스카 스쿨란 고등학교를 졸업하고, 1903년 헬싱키 공과대학교(현재 알토 대학교)에서 기계 공학을 전공했다. 이후 헬싱키 대학교에서 자연 과학, 수학, 경제학 석사 학위를 취득했다(1903–1907).[3]

독일 괴팅겐 대학교에서 물리 화학을 공부하다 전자기학으로 전공을 바꾸었고,[1] 1910년 헬싱키 대학교에서 박사 학위를 받고 강사가 되었다. 이후 중력이론에 매료되어 제1차 세계 대전 중 러시아 여권을 가지고 네덜란드 레이덴 대학교로 이주하여 연구를 진행했다.[3] 헨드릭 로렌츠, 파울 에렌페스트, 빌렘 드 시터 등과 교류하며, 구면 대칭 전하체의 외부에서 아인슈타인의 장 방정식을 풀어 라이스너-노르드스트룀 계량(Reissner–Nordström metric)을 발견했다.[4] 이 해는 한스 라이스너(Hans Reissner),[5] 헤르만 바일(Hermann Weyl),[6] 조지 바커 제프리(George Barker Jeffery)도 발견했다.[4]

1914년에는 중력과 전자기력을 통합하기 위해 여분 차원 이론을 제안했는데, 이는 칼루자-클라인 이론의 선구적인 이론이었다.[1]

전쟁 후 베를린 대학교 교수직을 거절하고 1918년 핀란드로 돌아와 헬싱키 공과대학교에서 물리학 교수와 역학 교수를 역임했다.[3] 미분 기하학을 물리학에 적용하는 능력이 뛰어났으며, 이는 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론 연구에도 영향을 주었다.[9]

닐스 보어, 알베르트 아인슈타인 등 당대 최고의 물리학자들과 교류했으며, 아인슈타인의 상대성 이론을 지지하여 노벨상 후보로 추천하기도 했다.[1]

2. 1. 초기 생애와 교육 (1881-1910)

노르드스트룀은 1899년 헬싱키 중심부에 있는 브로베르스카 스쿨란을 졸업했다.[3] 1903년 헬싱키 공과대학(현재의 알토 대학교)에서 기계 공학 학사 학위를 취득했다.[3] 학업 중에 이론적인 주제에 관심을 갖게 되었고, 졸업 후 헬싱키 대학교에서 1903년부터 1907년까지 자연 과학, 수학 및 경제학 석사 학위를 취득했다.[3]

이후 독일 괴팅겐으로 이주하여 물리 화학을 공부하라는 추천을 받았으나, 곧 이 분야에 대한 관심을 잃고 괴팅겐 대학교가 명성이 높았던 전자기학을 공부하기 시작했다.[1] 1910년 헬싱키 대학교에서 박사 학위 논문을 마치고 강사가 되기 위해 핀란드로 돌아왔다.[3]

2. 2. 네덜란드 유학과 중력 이론 연구 (1910-1918)

노르드스트룀은 독일 괴팅겐 대학교에서 전자기학을 공부하다가 중력이론 분야에 매료되어 1916년 네덜란드 레이덴 대학교로 이주하였다.[3] 그곳에서 헨드릭 로렌츠, 파울 에렌페스트, 빌럼 더 시터르 등과 교류하며 중력 이론을 연구하였다. 제1차 세계 대전 중이었지만, 러시아 여권을 소지하고 있었기에 레이덴에서 연구를 진행할 수 있었다.[3]

레이덴에서 노르드스트룀은 알베르트 아인슈타인의 장 방정식을 풀어 구면 대칭 전하체의 외부에서 라이스너-노르드스트룀 계량(Reissner–Nordström metric)을 발견하였다.[4] 이 해는 한스 라이스너(Hans Reissner),[5] 헤르만 바일(Hermann Weyl),[6] 조지 바커 제프리(George Barker Jeffery)도 독립적으로 발견하였다.[4] 노르드스트룀은 닐스 보어, 알베르트 아인슈타인 등 당대 최고의 물리학자들과 교류하였다.[2]

1914년, 노르드스트룀은 중력과 전자기력을 통합하기 위해 여분 차원 이론을 제안하였다.[1] 이는 칼루자-클라인 이론의 선구적인 이론이었다.

2. 3. 핀란드 귀국과 교수 활동 (1918-1923)

노르드스트룀은 제1차 세계 대전 중인 1916년 러시아 여권을 소지하고 네덜란드 레이덴으로 이주하여 파울 에렌페스트 밑에서 연구를 수행하였다. 레이덴에서 네덜란드 물리학 학생인 코르넬리아 판 레우엔을 만나 여러 자녀를 두었다.[3] 전쟁 후 막스 보른이 맡게 된 베를린 대학교 교수직을 거절하고 1918년 핀란드로 돌아왔다.[3] 귀국 후, 헬싱키 공과대학교에서 처음에는 물리학 교수로, 이후에는 역학 교수로 재직하였다.

과학자로서 노르드스트룀의 성공 요인 중 하나는 미분 기하학을 물리학에 적용하는 능력이었다. 이는 알베르트 아인슈타인이 일반 상대성 이론으로 나아가는 새로운 접근 방식이었다. 당시 핀란드에서 이 새로운 분석 도구를 효과적으로 사용할 수 있었던 과학자는 에른스트 린델뢰프 정도였다.[9]

노르드스트룀은 1923년 12월, 42세의 나이로 악성 빈혈로 사망했다. 이 질병은 방사성 물질에 노출되어 발생했을 가능성이 제기되었다. 노르드스트룀은 방사성 물질을 가지고 실험을 한 것으로 알려져 있으며,[1] 라듐이 풍부한 샘물로 핀란드 사우나를 즐기는 것으로도 알려져 있었다.[9] 1913년에는 핀란드의 다양한 샘물과 지하수의 '방사성 발산력' 측정에 관한 출판물을 발표하기도 했다.[1][2]

3. 주요 업적

군나르 노르드스트룀은 라이스너-노르드스트룀 계량과 노르드스트룀의 중력 이론으로 알려져 있다. 닐스 보어와 알베르트 아인슈타인을 포함한 당대 최고의 물리학자들과 교류했다. 핀란드가 러시아 제국과의 인적 연합 관계에 있던 핀란드 대공국 시절, 보어는 노르드스트룀이 독일에서 핀란드로 가는 러시아 검열을 우회하도록 돕기도 했다.[2]

노르드스트룀은 아인슈타인의 연구를 존경하여 그의 상대성 이론을 노벨상 후보로 두 번 추천했다.[1] 핀란드에서 노르드스트룀의 과학적 기여에 대한 대중적 인지도는 제한적이지만,[2] 그의 유산으로 인해 많은 핀란드 물리학자와 수학자들이 상대성 이론과 미분 기하학에 헌신했다.

3. 1. 라이스너-노르드스트룀 계량

군나르 노르드스트룀은 한스 라이스너가 점전하의 장 방정식을 푼 것을 이어받아, 구대칭 전하체에 대한 확장된 장 방정식을 풀었다.[4] 이 해는 한스 라이스너,[5] 헤르만 바일,[6] 조지 바커 제프리에 의해서도 발견되었으며, 오늘날에는 라이스너-노르드스트룀 계량으로 알려져 있다. 이 조건의 장에 의한 블랙홀이 라이스너-노르드스트룀 블랙홀이라고 불린다.

3. 2. 노르드스트룀 중력 이론

노르드스트룀의 중력 이론은 노르드스트룀이 생전에 가장 유명했던 이론으로, 1915년에 발표된 아인슈타인의 일반 상대성 이론보다 먼저 나왔다.[1] 1914년, 노르드스트룀은 자신의 이론에 추가적인 공간 차원을 도입하여 전자기학과의 결합을 시도했는데, 이는 최초의 여분 차원 이론 중 하나로, 나중에 칼루자-클라인 이론으로 알려지게 되었다.[1] 그러나 칼루자와 클라인은 1920년대까지 연구 결과를 발표하지 않았기 때문에 노르드스트룀의 기여는 잊혀졌다. 그의 이론이 부분적으로 스웨덴어로 출판되었고, 아인슈타인이 나중에 발표한 논문에서 칼루자만을 언급한 것도 하나의 이유로 추측된다.[1]

하지만 노르드스트룀의 중력 이론은 1919년 일식 동안 관찰된 빛의 굴절을 예측하지 못해 실험적으로 아인슈타인의 이론보다 부정확하다는 것이 밝혀졌다.[2] 그럼에도 불구하고 노르드스트룀과 아인슈타인은 경쟁 관계가 아닌 서로 협력하는 과학자였으며, 노르드스트룀은 아인슈타인의 상대성 이론을 노벨상 후보로 두 번이나 추천하기도 했다.[1]

구스타브 노르드스트룀이 알베르트 아인슈타인을 노벨상 후보로 추천한 편지


오늘날 노르드스트룀의 스칼라 이론은 일반 상대성 이론을 배우기 위한 교육적인 도구로 주로 활용된다.[8]

3. 3. 여분 차원 이론

1914년 군나르 노르드스트룀은 중력과 전자기력을 통합하여 설명하기 위해 자신의 이론에 추가적인 공간 차원을 도입했다.[1] 이는 여분 차원 이론 중 하나였으며, 이후 칼루자-클라인 이론으로 알려지게 되었다.[1] 칼루자와 클라인은 1920년대까지 연구 결과를 발표하지 않았기 때문에, 이 이론은 칼루자-클라인 이론의 선구적인 역할을 했다. 노르드스트룀의 기여가 잊혀진 이유로는 그의 이론이 부분적으로 스웨덴어로 출판되었고, 아인슈타인이 나중에 발표한 논문에서 칼루자만을 언급했기 때문이라는 추측이 있다.[1]

4. 평가 및 영향

노르드스트룀은 라이덴에서 활동하던 동안 구면 대칭 전하체의 외부에서 아인슈타인의 장 방정식을 풀었다.[4] 이 해는 한스 라이스너(Hans Reissner),[5] 헤르만 바일(Hermann Weyl),[6] 조지 바커 제프리(George Barker Jeffery)도 발견했으며, 오늘날 라이스너-노르드스트룀 계량(Reissner–Nordström metric)으로 알려져 있다. 노르드스트룀은 닐스 보어와 아인슈타인을 포함하여 당시의 많은 물리학자들과 교류했다.

노르드스트룀의 가장 유명한 이론은 노르드스트룀의 중력 이론으로, 1915년에 발표된 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 경쟁자로 여겨졌다. 1914년 노르드스트룀은 자신의 이론에 추가적인 공간 차원을 도입하여 전자기학과의 결합을 제공했는데, 이는 최초의 여분 차원 이론 중 하나로, 후에 칼루자-클라인 이론으로 알려지게 되었다.

노르드스트룀의 중력 이론은 1919년 일식 동안 관찰된 빛의 굴절을 예측하지 못해 실험적으로 아인슈타인의 이론보다 열등하다는 것이 밝혀졌다.[2] 그러나 노르드스트룀과 아인슈타인은 경쟁자가 아닌 우호적인 관계였으며, 노르드스트룀이 아인슈타인의 상대성 이론을 노벨상 후보로 두 번 추천한 것에서 알 수 있듯이 아인슈타인의 연구를 존경했다.[1]

오늘날 핀란드에서 노르드스트룀의 과학적 기여에 대한 대중적 지식은 제한적이다.[2] 하지만 그가 사망한 후 많은 핀란드 물리학자와 수학자들이 그의 유산으로 인해 상대성 이론과 미분 기하학에 헌신했다. 핀란드 과학계에서 일반 상대성 이론에 대한 가장 주목할 만한 반대자는 노르드스트룀이 교수로 재직했던 헬싱키 공과대학교의 전 총장 얄마르 멜린(Hjalmar Mellin)이었다.[9]

참조

[1] 웹사이트 Gunnar Nordström, suomalainen Einstein: painovoiman teoriaa 1910-luvulla http://www.helsinki.[...] 2017-11-18
[2] 간행물 Gunnar Nordström 1881B1923 http://www.tieteessa[...] 1981
[3] 웹사이트 NORDSTRÖM Gunnar http://www.helsinki.[...] Helsinki University Central
[4] 논문 "On the Energy of the Gravitational Field in Einstein's Theory" 1918
[5] 논문 "Über die Eigengravitation des elektrischen Feldes nach der Einsteinschen Theorie" https://zenodo.org/r[...] 1916
[6] 논문 "Zur Gravitationstheorie" https://zenodo.org/r[...] 1917
[7] 논문 "The field of an electron on Einstein's theory of gravitation" 1921
[8] 웹사이트 and Nordström – Some Lesser Known Thought Experiments in Gravitation http://www.pitt.edu/[...] 2017-11-18
[9] 서적 Totuuden nimessä: Kaksitoista merkittävää Suomen Tiedeseuran jäsentä


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