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제3대 레일리 남작 존 윌리엄 스트럿

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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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제3대 레일리 남작 존 윌리엄 스트럿
기본 정보
존 윌리엄 스트럿 (1904)
존 윌리엄 스트럿 (1904년)
본명존 윌리엄 스트럿
작위제3대 레이리 남작
출생일1842년 11월 12일
출생지잉글랜드, 에식스주, 멀든
사망일1919년 6월 30일
사망지잉글랜드, 에식스주, 위덤, 털링 플레이스
국적영국
경력
케임브리지 대학교 총장1908년 - 1919년
왕립 학회 회장1905년 - 1908년
캐번디시 교수1879년 - 1884년
학력
모교트리니티 칼리지
해로우 스쿨
이튼 칼리지
학문 지도자켈빈 경
에드워드 존 라우스
조지 스토크스
주요 제자조지프 존 톰슨
자 가디시 찬드라 보스
연구 분야 및 업적
분야물리학
수학
주요 업적아르곤 발견
레일리 기준
레일리 기준 (유체 역학)
레일리 기준 (열음향학)
레일리 거리
레일리 소산 함수
레일리 분포
레일리 에너지 정리
레일리 방정식
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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
수상 내역스미스상 (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)
개인 정보
배우자에블린 밸푸어 (1871년 결혼)
자녀3명 (장남: 로버트)
서명
레일리의 서명

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.[6]

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.[3] 어린 시절 허약하고 건강이 좋지 않아[4] 학업에 어려움을 겪었으나, 1861년까지 가정교사에게 교육을 받으며 성장했다.

1861년 케임브리지 대학교 트리니티 칼리지에 입학하여 수학을 전공했고,[5] 1865년 학사 학위(수석 랭글러)와 스미스상을,[5] 1868년 석사 학위를 받았다.[5] 졸업 후 트리니티 칼리지의 펠로우로 선출되었으며, 1871년 제임스 메이틀랜드 발푸어의 딸인 에벌린 밸푸어(Evelyn Balfour영어)와 결혼할 때까지 이 직책을 유지했다.[6] 그는 그녀와의 사이에서 세 아들을 두었다.[6]

연도내용
1842년에식스 주 멀던 근교 랭글로드 그로브에서 출생.
1861년케임브리지 대학교 트리니티 칼리지에 입학 ( - 1865년).
1865년학사 학위 (수석 랭글러) 및 제 1회 스미스 상 수상
1868년문학 석사 학위
1871년발푸어의 누이 이블린 발푸어와 결혼.


2. 2. 연구 활동 및 업적

제임스 클러크 맥스웰의 뒤를 이어 1879년부터 1884년까지 케임브리지 대학교의 제2대 캐번디시 연구소 소장을 역임했다.[7] 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.[8][9]

1900년경 레일리는 두 개의 양귀 단서(양귀 위상차(IPD), 양귀 레벨 차이(ILD))를 사용하여 인간의 소리 위치 파악에 대한 ''이중 이론''을 개발했다.

1899년 런던 잡지 ''배니티 페어''에 실린 레일리 경의 캐리커처


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 램지아르곤을 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.[35]

1894년, 제3대 레일리 남작 존 윌리엄 스트럿과 윌리엄 램지질소 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, )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.[36]

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.[6][14]

1919년 6월 30일 에식스주 위덤에 있는 자택 털링플레이스(Terling Place, Witham영어)에서 사망하였다.[6][14] 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.[15] 그의 과학 논문이 케임브리지 대학교 출판부에서 출판될 때, 스트럿은 성경 구절을 포함시키고 싶어했지만, 그렇게 하지 못했다. 그는 후에 다음과 같이 회고했다.

제가 제 ''과학 논문집''을 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.[16][17]


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)[18][19][20]


그는 초심리학에 관심을 가졌고 심령 연구 협회(SPR)의 초기 회원이었다. 그는 강령술을 확신하지는 않았지만 초자연적 현상의 가능성에 열린 마음을 유지했다.[21] 레일리는 1919년 SPR의 회장이었다. 그는 사망한 해에 회장 연설을 했지만 어떤 확정적인 결론에도 이르지 못했다.[22][23]

4. 수상 및 서훈

레일리 남작은 생전에 다양한 상과 훈장을 받았다. 다음은 그가 수상한 상과 훈장 목록이다.[24][25][26][37]

연도상/훈장 이름수여 기관
1864스미스상
1882로열 메달왕립 학회
1886미국 철학 학회 회원
1890드모르간 메달
1894마테우치 메달
1895버나드 메달컬럼비아 대학교
1897스웨덴 왕립 과학 아카데미 회원
1899코플리 메달왕립 학회
1902메리트 훈장버킹엄 궁전[27][28][29]
1902베이커리안 메달왕립 학회
1904노벨 물리학상
1905앨버트 메달로열 소사이어티 오브 아츠
1913엘리엇 크레슨 메달프랭클린 협회
1914럼퍼드 메달왕립 학회



그의 업적을 기리기 위해 달의 분화구 레일리와 화성의 분화구 레일리가 그의 이름을 따서 명명되었다.[24][25] 소행성 22740 레일리도 그의 이름을 따서 명명되었다.[26] 표면파의 한 종류는 레일리파로 알려져 있으며, 전자기파의 탄성 산란은 레일리 산란이라고 불린다. 레이얼 (비음향 임피던스) 단위 또한 그의 이름을 따서 명명되었다.

5. 기타

달과 화성에는 그의 이름을 딴 분화구가 있다. 달의 분화구 '''레일리'''와 화성의 분화구 '''레일리'''는 그의 이름을 따서 명명되었다.[24][25] 소행성 22740 레일리는 2007년 6월 1일에 그의 이름을 따서 명명되었다.[26] 표면파의 한 종류는 레일리파로 알려져 있으며, 전자기파의 탄성 산란은 레일리 산란이라고 불린다. 비음향 임피던스의 단위인 레이얼 또한 그의 이름을 따서 명명되었다.

참조

[1] 간행물 John William Strutt-- the 3rd Baron Rayleigh (1842–1919): Recently studied correspondence https://www.research[...] 2019-09
[2] 웹사이트 John Strutt (Lord Rayleigh) – The Mathematics Genealogy Project https://www.genealog[...]
[3] 웹사이트 LANGFORD GROVE, Langford - 1111044 | Historic England https://historicengl[...]
[4] 학술지 Sketch of Lord Rayleigh https://books.google[...] Bonnier Corporation 1884-10
[5] 학술
[6] 웹사이트 Lord Rayleigh: The Nobel Prize in Physics 1904 http://nobelprize.or[...] The Nobel Foundation 2010-05-05
[7] 학술지 The soaring of birds
[8] 서적 An Introduction to Uncertainty in Measurement: Using the GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) https://books.google[...] Cambridge University Press 2006-06-01
[9] 학술지 The Discovery of Argon: A Case for Learning from Data?* https://www.jstor.or[...] 2010
[10] 뉴스 Foreign degrees for British men of Science The Times 1902-09-08
[11] 웹사이트 Honorary doctorates from the University of Oslo 1902–1910 http://www.uio.no/om[...]
[12] 서적 Aircraft in Warfare Constable and company Limited
[13] 웹사이트 Past Presidents http://www.spr.ac.uk[...] Society for Psychical Research 2014-11-19
[14] 웹사이트 John Strutt, Lord Rayleigh https://www.westmins[...] 2019-05-07
[15] 서적 Reconciling Science and Religion: The Debate in Early-Twentieth-Century Britain University of Chicago Press 2014
[16] 서적 John William Strutt: Third Baron Rayleigh, O.M., F.R.S., Sometime President of the Royal Society and Chancellor of the University of Cambridge E. Arnold & Company 1924
[17] 간행물 An Appraisal of Rayleigh Air Force Cambridge Research Laboratories, Office of Aerospace Research, U.S. Air Force 1964
[18] 서적 The Life and Times of Modern Physics: History of Physics II American Institute of Physics 1992
[19] 인용 John William Strutt
[20] 서적 Ninety Years of Family Farming: The Story of Lord Rayleigh's and Strutt & Parker Farms Hutchinson 1967
[21] 서적 A Vision of Modern Science: John Tyndall and the Role of the Scientist in Victorian Culture Palgrave Macmillan 2011
[22] 서적 The Society for Psychical Research 1882–1982: A History MacDonald & Co 1982
[23] 서적 Men of Physics Lord Rayleigh–The Man and His Work Pergamon Press 1970
[24] GPN
[25] GPN
[26] 웹사이트 JPL Small-Body Database Browser: 22740 Rayleigh (1998 SX146) http://ssd.jpl.nasa.[...] NASA 2008-07-23
[27] 뉴스 The Coronation Honours The Times 1902-06-26
[28] 뉴스 Court Circular The Times 1902-08-09
[29] 간행물 London Gazette 1902-09-02
[30] 서적 Ninety Years of Family Farming Hutchinson of London
[31] 학술지 I. Notes on the theory of lubrication https://www.tandfonl[...] 1918
[32] 학술지 Men of Tribology: John William Strutt (Lord Rayleigh) (1842–1919) and Beauchamp Tower (1845–1904) https://asmedigitalc[...] 1979-01-01
[33] 서적 The Abbey Scientists Roger & Robert Nicholson
[34] 학술지 Review of Scientific Papers by John William Strutt, Baron Rayleigh, Vols. I–IV https://books.google[...] 1903-04-11
[35] 학술지 On Waves Propagated along the Plane Surface of an Elastic Solid http://plms.oxfordjo[...]
[36] 간행물 Strutt; John William (1842 - 1919); 3rd Baron Rayleigh 2011-12-11
[37] 저널 The London Gazette https://www.thegazet[...] 2017-05-09



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