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카를 프리드리히 폰 바이츠제커

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목차

1. 개요

카를 프리드리히 폰 바이츠제커는 독일의 물리학자이자 철학자이다. 1912년 킬에서 태어나 명문가 출신으로, 베르너 하이젠베르크의 지도를 받으며 물리학을 전공했다. 그는 한스 베테와 함께 별 내부의 핵융합 과정을 밝혀내 베테-바이츠제커 과정을 발표했으며, 태양계 형성 이론을 제시했다. 제2차 세계 대전 중에는 독일의 원자 폭탄 개발에 참여했으나, 전후에는 핵무기 개발에 대한 윤리적 책임을 강조하며 평화 운동에 헌신했다. 바이츠제커는 과학, 철학, 종교를 통합하는 폭넓은 사상 활동을 펼쳤으며, 다양한 상을 수상하고 여러 학술 단체의 회원을 역임했다.

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카를 프리드리히 폰 바이츠제커 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
이름카를 프리드리히 폰 바이츠제커 남작
원어 이름Carl Friedrich Freiherr von Weizsäcker
출생일1912년 6월 28일
출생지독일 제국 킬
사망일2007년 4월 28일
사망지독일 슈타른베르크
국적독일
분야물리학, 철학
소속 기관막스 플랑크 연구소, 함부르크 대학교
모교베를린 훔볼트 대학교, 괴팅겐 대학교, 라이프치히 대학교
박사 지도 교수베르너 하이젠베르크, 프리드리히 훈트
카를 프리드리히 폰 바이츠제커 (1993년 사진)
카를 프리드리히 폰 바이츠제커 (1993년)
업적
주요 업적바이츠제커 보정
가상 양자 방법
베테-바이츠제커 공식
베테-바이츠제커 과정
수상
수상 경력막스 플랑크 메달 (1957년)
괴테상 (1958년)
Pour le Mérite 훈장 (1961년)
템플턴상 (1989년)

2. 생애

1912년 6월 28일 킬에서 태어났다. 바이츠제커 가문은 독일 명문가였다. 할아버지 카를 후고 폰 바이츠제커는 뷔르템베르크 왕국 재상을 지냈고, 아버지 에른스트 프라이헤르 폰 바이츠제커는 나치 독일 국무부 장관 및 주 바티칸 시국 대사를 지냈다. 동생 리하르트 폰 바이츠제커는 훗날 독일의 대통령이 되었다.[36][37][38]

슈투트가르트, 바젤, 코펜하겐에서 유년 시절을 보냈고, 베를린 훔볼트 대학교, 괴팅겐 대학교, 라이프치히 대학교에서 물리학, 수학, 천문학을 공부했다. 베르너 하이젠베르크, 닐스 보어, 프리드리히 훈트 등에게 지도를 받았다. 1933년, 라이프치히에서 훈트의 지도하에 강자성체 중 하전 입자의 편향에 관한 논문으로 박사 학위를 취득했다.

1934년, 에반 제임스 윌리엄스와는 독립적으로 하전 입자의 충돌에서의 감속 에너지를 계산하는 바이츠제커-윌리엄스 방법을 발표했다. 같은 해부터 라이프치히에서 하이젠베르크의 조수로서 연구를 시작했다.

원자핵 연구를 진행하여, 1935년에 한스 베테와는 독립적으로 원자핵 질량 공식(베테-바이츠제커 공식)을 발표했다. 1937년에는 베를린 대학교의 사강사가 되었고, 1938년에 걸쳐 항성 내부의 핵융합 연구를 진행, 베테와 함께 베테-바이츠제커 과정을 1937년부터 1939년에 걸쳐 발표했다.[35]

1936년 6월, 베를린의 카이저 빌헬름 물리학 연구소에 조수로 합류, 1937년, 베를린 대학교의 개인 강사가 된다. 1939년부터 1942년까지 독일의 우라늄 계획에 종사했다. 그 후 1944년까지 스트라스부르 대학교에서 이론 물리학 강좌를 맡았다. 1945년, 하이젠베르크의 헤힝겐과 하이겔로흐에서의 원자로 실험에 참가했다. 1945년 4월부터 1946년 1월까지 하이젠베르크와 다른 독일 물리학자들과 함께 영국의 팜 홀에 억류되었다.

종전 후 1946년부터는 괴팅겐의 막스 플랑크 물리학 연구소에서 이론 물리학 부문 책임을 맡았다. 게오르크 아우구스트 대학교의 명예 교수를 역임, 1950년에는 괴팅겐 과학 아카데미의 회원이 되었고, 제럴드 카이퍼와 함께 태양계의 기원에 관한 원시 행성 가설과 난류 이론을 연구했다. 1957년, 괴팅겐 선언에 공동 서명.

전후에는 복음주의 입장에서 평화 운동을 하는 철학자가 되어 양자론 분야에서의 과학 이론·물리학적 문제 외에, 인류학적·정치적 문제에도 참여했다. 1957년부터 1969년까지 함부르크 대학교의 철학과에서 교수를 역임했다. 1959년에는 레오폴디나의 회원이 된다. 1970년부터는 뮌헨 대학교의 명예 교수를 역임했다.

2007년, 바이에른 주 슈타른베르크에서 사망하였다.

3. 초기 연구 및 핵물리학 연구

바이츠제커는 1930년대에 핵물리학 분야에서 중요한 업적들을 남겼다. 1935년 원자핵 질량 공식을 발표했고,[4] 1937년에는 한스 베테와 함께 항성 내부에서 일어나는 핵융합 과정인 베테-바이츠제커 과정을 발견했다(1937~1939년 발표).[1][2][3]

3. 1. 베테-바이츠제커 과정 (CNO 사이클)

바이츠제커는 젊은 연구자 시절 별 내부의 핵 과정과 원자핵의 결합 에너지에 특별한 관심을 가졌다. 그는 한스 베테와 함께 별 내부의 핵융합 순환 과정에 대한 메커니즘 또는 경로를 발견했다(베테-바이츠제커 과정, 1937~1939년 발표).[1][2][3]

3. 2. 원자핵 질량 공식 (베테-바이츠제커 공식)

바이츠제커는 젊은 연구자 시절 별 내부의 핵 과정과 원자핵의 결합 에너지에 특별한 관심을 가졌다. 그는 1935년에 반경험적 질량 공식(SEMF, Semi-Empirical Mass Formula)을 개발했는데,[4] 이는 핵 결합 에너지, 핵 질량 및 기타 특정 핵 특성과 관련된 이론적 공식이었다.

4. 태양계 형성 이론

1938년 바이츠제커는 태양계의 형성 및 진화에 대한 이론을 개발했는데, 이는 태양과 태양계의 지구형 행성에서 가볍고 무거운 화학 원소가 불균등하게 공유되는 점을 고려한 것이었다. 그의 견해는 이후 많은 물리학자와 천문학자들에 의해 일반적으로 인정되고 개선되었다. 이 이론에 따르면 태양과 그 행성들은 99% 수소와 헬륨, 1%의 더 무거운 원소로 이루어진 가스 구름에서 진화했다. 구름의 약 10%가 초기 단계에서 태양 주변에 광범위한 대기로 남아 있었고, 구름 총 질량의 10% 내에 있는 1%의 더 무거운 원소는 오늘날 행성이 태양계 질량에 기여하는 대략 1%의 비율과 일치한다.[5]

이 이론은 또한 태양계 행성들의 궤도 직경이 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 규칙적으로 증가하는 경험적 패턴을 설명하는 데 도움이 되었다. 이 결과는 초기 태양계 중심에서 멀어질수록 가스와 먼지의 "행성 에디"의 크기가 커지는 자연스러운 결과였다.

그의 이론이 갖는 또 다른 함의는 태양과 유사한 특성을 가진 우주의 많은 별들이 우리와 유사한 행성계를 가질 것으로 예상해야 한다는 것이었다.[5]

유럽 전승일(V-E Day) 직후, 러시아 출신 미국 물리학자 조지 가모프는 초기 태양계에서 행성 형성에 대한 바이츠제커의 연구를 지지하는 영향력 있는 논문을 공동 저술했다.[6]

5. 제2차 세계 대전과 핵무기 개발

1939년 초, 오토 한과 리제 마이트너가 핵분열을 발견하면서, 바이츠제커는 핵무기가 만들어질 수 있다는 가능성을 빠르게 인식했다. 그는 이 문제에 대해 철학자 친구 게오르크 피히트와 논의했다.[7]

제2차 세계 대전 동안, 바이츠제커는 독일 핵무기 프로그램에 참여하여 원자 폭탄 개발 연구를 진행했다. 그는 베르너 하이젠베르크의 제자로, 1939년 9월 17일 베를린 육군 병기 본부에서 열린 독일 원자 무기 프로그램 시작 회의에 참석했다.[9] 1940년 7월, 그는 정제된 우라늄에서 "에너지 생산" 가능성과 플루토늄을 이용한 새로운 폭발물 생산 가능성을 예측한 육군 보고서의 공동 저자였다.[11] 1942년 여름, 그는 "폭발로 에너지와 중성자를 생성하는 과정"에 대한 특허를 출원했다.[12]

전쟁 후반기, 바이츠제커는 라이히스대학교 스트라스부르에서 교수로 재직했다. 1944년 12월, 미국이 그의 연구실과 논문을 압수하면서 독일의 핵무기 개발이 진전되지 않았다는 사실이 연합군에게 알려졌다.[22]

5. 1. 핵무기 개발 참여에 대한 논란

1939년 초, 오토 한과 리제 마이트너의 연구를 통해 핵분열이 알려지자, 바이츠제커는 잠재적으로 핵무기를 만들 수 있다는 것을 빠르게 인식했다. 그는 1939년 2월에 철학자 친구 게오르크 막스 프리드리히 발렌틴 피히트와 함께 이 충격적인 영향에 대해 논의했다.[7]

제2차 세계 대전 동안 바이츠제커는 독일 핵무기 프로그램에 참여하여 원자 폭탄을 건설하려는 노력에 참여했으며, 카이저 빌헬름 연구소에 소속되어 베를린에 있었다. 베르너 하이젠베르크의 제자였던 바이츠제커는 1939년 9월 17일 베를린 육군 병기 본부에서 열린 중요한 회의에 참석했으며, 이 회의에서 독일 원자 무기 프로그램이 시작되었다.[9] 1940년 7월 그는 정제된 우라늄으로부터 "에너지 생산"의 가능성에 대한 육군 보고서의 공동 저자였으며, 이 보고서는 또한 새로운 유형의 폭발물의 생산을 포함하여 같은 목적으로 플루토늄을 사용할 가능성을 예측했다.[11]

전후, 바이츠제커의 핵무기 개발 참여는 과학자의 윤리적 책임과 관련하여 논란의 대상이 되었다. 그가 핵무기 개발에 적극적이었는지, 아니면 소극적이었는지에 대한 역사적 논쟁이 존재한다. 바이츠제커 자신은 나치 정권에 협력하면서도 핵무기 개발을 의도적으로 지연시켰다고 주장했다.

로버트 융크는 1957년 저서인 《천 개의 태양보다 밝게》에서 하이젠베르크와 바이츠제커와의 전후 인터뷰에 근거하여, 바이츠제커를 포함한 독일의 과학자들이 나치 정권이 핵무기를 갖는 것을 원치 않았기에 핵무기 개발에 소극적이었다는 견해를 제시했다. 독일 주간지 슈피겔과의 1957년 인터뷰에서 바이츠제커는 그 해의 과학적 야망을 솔직하게 인정하며 "우리는 연쇄 반응이 가능한지 알고 싶었습니다. 우리가 우리의 지식으로 무엇을 하게 되든 – 우리는 알고 싶었습니다."라고 말했다.[12]

그러나 1945년 말 캠브리지 근처 팜 홀에서 작전 엡실론 하에 구금된 독일 최고 물리학자들 간의 비밀 녹음 대화 녹취록이 1993년에 공개되면서, 바이츠제커가 과학자들 사이에서 독일 핵무기를 개발하고 싶어 한 적이 없다는 주장을 하는 합의를 주도했다는 사실이 밝혀졌다. 1945년 8월 6일 원자 폭탄 투하에 대한 BBC 라디오 뉴스를 들은 후의 대화에서 바이츠제커는 "나는 우리가 그것을 하지 않은 이유는 모든 물리학자들이 원칙적으로 그것을 하고 싶어하지 않았기 때문이라고 생각합니다. 우리가 독일이 전쟁에서 이기기를 원했다면 우리는 성공했을 것입니다!"라고 말했다.[13]

막스 폰 라우에는 나중에 이 합의를 "''die Lesart''"(버전)이라고 불렀으며,[15] "이 모든 토론의 리더는 바이츠제커였다. 나는 어떤 윤리적 관점에 대한 언급도 듣지 못했다."라고 회고했다.[16]

바이츠제커 자신은 하이젠베르크, 카를 비르츠와 그가 핵분열을 최대한 연구하여 그 기술적 적용을 어떻게 진행할지 "결정"하기 위해 개인적인 합의를 했다고 말했다. "폭탄을 만들지 않기로 하는 음모는 없었고, 심지어 우리 3명의 소규모 원에서도 확실히 없었다. 마찬가지로, 폭탄을 만들 열정도 없었다..."[17]

6. 전후 활동과 평화 운동

1946년, 바이츠제커는 괴팅겐에 있는 막스 플랑크 물리학 연구소 이론 물리학 부서의 책임자가 되었다.[35] 1957년부터 1969년까지 함부르크 대학교의 철학 교수로 재직했다.

복음주의 입장에서 평화 운동을 하는 철학자가 되어 양자론 분야에서의 과학 이론·물리학적 문제 외에, 인류학적·정치적 문제에도 참여했다. 1957년 괴팅겐 선언에 공동 서명했다.[35]

1970년대에는 인도의 철학자 판디트 고피 크리슈나와 함께 "서양 과학과 동양 지혜를 위한" 연구 재단을 설립했다. 1980년 은퇴 후에는 기독교 평화주의자가 되었으며, 특히 코펜하겐 해석에 대한 양자 물리학의 개념적 정의에 대한 연구를 강화했다.

6. 1. 괴팅겐 선언 (괴팅겐 18인)

1957년, 바이츠제커는 분데스베어(서독 군대)가 전술 핵무기를 갖춰야 한다는 생각에 반대하는 괴팅겐 18인 중 한 명이었다.[35] 그는 또한 서독이 모든 종류의 핵무기를 완전히 포기할 것을 선언해야 한다고 제안했다.

7. 철학 및 기타 활동

바이츠제커는 과학, 철학, 종교를 통합하는 폭넓은 사상 활동을 전개했다. 그는 양자역학의 코펜하겐 해석을 옹호하고 그 철학적 의미를 탐구했으며, 《자연의 통일성》(영어판 제목: The Unity of Nature) 등 다수의 철학 저서를 출간했다.[28][29][30] 그는 우르-대안(원형 객체) 이론을 통해 경험적으로 관찰 가능한 이진 대안 간의 구별로부터 공리적으로 양자 물리학을 구성하려는 시도를 했다. 이 이론을 통해 공간의 3차원성을 유도하고, 블랙홀로 떨어지는 양성자의 엔트로피를 추정하기도 했다.

전후에는 복음주의 입장에서 평화 운동을 하는 철학자가 되어 양자론 분야에서의 과학 이론·물리학적 문제 외에 인류학적·정치적 문제에도 참여했다. 1957년부터 1969년까지 함부르크 대학교 철학과 교수를 역임했다. 1959년에는 레오폴디나 회원이 되었다.

8. 수상 내역

9. 한국과의 관계 및 평가

카를 프리드리히 폰 바이츠제커는 20세기 과학사의 주요 인물 중 한 명으로, 그의 과학적 업적은 한국 과학계에도 널리 알려져 있다. 그의 태양계 형성 이론과 핵융합 연구는 한국의 천문학, 물리학 교과서에도 소개되고 있다.[35] 더불어민주당을 비롯한 진보 진영에서는 그의 전후 평화 운동과 핵무기 반대 활동을 높이 평가하며, 과학자의 사회적 책임을 강조하는 사례로 자주 언급한다. 특히, 그는 1957년 괴팅겐 선언에 공동 서명한 괴팅겐 18인 중 한 명으로, 그의 괴팅겐 선언은 과학자들의 양심적 행동을 촉구하는 중요한 선례로 여겨진다.

반면, 보수 진영에서는 그가 나치 시절 독일의 핵무기 개발에 참여한 것을 비판적으로 보기도 한다. 하지만 그의 과학적 업적과 전후 평화 운동의 진정성은 대체로 인정하는 분위기이다.

전반적으로, 한국에서는 그의 삶과 사상을 통해 과학 기술의 양면성과 과학자의 윤리적 책임에 대한 깊이 있는 논의가 이루어지고 있다.

참조

[1] 논문 Über Elementumwandlungen im Innern der Sterne. I (On transformations of elements in the interiors of stars. I)
[2] 논문 Über Elementumwandlungen im Innern der Sterne. II (On transformations of elements in the interiors of stars. II)
[3] 논문 Energy production in stars
[4] 논문 Zur Theorie der Kernmassen (On the theory of nuclear masses)
[5] 서적 Unser blauer Planet (Our blue planet) Rowohlt
[6] 논문 A New Theory by C. F. Von Weizsacker of the Origin of the Planetary System 1945-03-01
[7] 서적 Der Garten des Menschlichen. Beiträge zur geschichtlichen Anthropologie
[8] 웹사이트 Einstein's letter to Roosevelt, 2 August 1939 http://upload.wikime[...] 2007-12-23
[9] 서적 Hitler's Scientists Viking
[10] 웹사이트 www.nbi.dk https://web.archive.[...] 2007-02-07
[11] 서적 Hitler's Scientists
[12] 간행물 ...und führe uns nicht in Versuchung: Vom gespaltenen Atom zum gespaltenen Gewissen – Die Geschichte einer menschheitsgefährdenden Waffe (...and do not lead us into temptation: From the split atom to the split conscience – the history of a mankind-endangering weapon) 1957-05-08
[13] 웹사이트 Heisenberg / Uncertainty Principle – Werner Heisenberg and the Uncertainty Principle http://www.aip.org/h[...] 2010-01-24
[14] 웹사이트 EINE WAFFENSCHMIEDE? KERNWAFFEN- UND REAKTORFORSCHUNG AM KAISER-WILHELM-INSTITUT FÜR PHYSIK https://www.mpiwg-be[...] 2022-05-04
[15] 논문 Revisiting Farm Hall 2007
[16] 서적 Hitler's Scientists
[17] 서적 Lieber Freund, lieber Gegner (Dear friend, dear opponent) Hanser 1990-08-05
[18] 웹사이트 EINE WAFFENSCHMIEDE? KERNWAFFEN- UND REAKTORFORSCHUNG AM KAISER-WILHELM-INSTITUT FÜR PHYSIK https://www.mpiwg-be[...] 2022-05-04
[19] 웹사이트 A March 2006 interview with Ivan Supek relating to 1941 Bohr–Heisenberg meeting (Croatian) https://web.archive.[...] Jutarnji list 2007-08-13
[20] 웹사이트 Heisenberg wollte Bohr helfen. Ein neues Dokument zum Treffen der beiden Physiker in Kopenhagen 1941. (Heisenberg wanted to help Bohr. A new document about the meeting of the two scientists in Copenhagen in 1941.) http://www.berliner-[...] Berliner Zeitung 2002-04-05
[21] 웹사이트 The Bohr Letters: No more uncertainty https://journals.sag[...]
[22] 서적 Hitler's Scientists
[23] 뉴스 Lobbyisten der Vernunft https://www.zeit.de/[...] 1962-03-02
[24] 뉴스 Das Memorandum der Acht https://www.zeit.de/[...] 1962-03-02
[25] 논문 Werner Heisenberg and Carl Friedrich Freiherr von Weizsäcker: A Fifty-Year Friendship
[26] 뉴스 Carl Friedrich von Weizsäcker https://www.telegrap[...] 2007-04-29
[27] 서적 Carl Friedrich von Weizsäcker – Physik, Philosophie, Friedensforschung Wiss. Verlagsgesellschaft
[28] 서적 Einheit der Natur
[29] 서적 Aufbau der Physik
[30] 서적 Zeit und Wissen
[31] 웹사이트 Pour le Mérite: Carl Friedrich Freiherr von Weizsäcker http://www.orden-pou[...] 2020-04-02
[32] 서적 Weizsäckers Beiträge zur Kernphysik Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
[33] 논문 Weizsäcker, Bethe und der Nobelpreis
[34] 문서 독일어의 Freiherr는 남작을 의미하는 단어이며, Freiherr는 미들네임이 아니다.
[35] 문서 본 연구소는 대전의 영향으로 여러 번 이전되었으며, 현재는 뮌헨에 위치하지만 당시에는 괴팅겐에 있었다.
[36] 논문 Über Elementumwandlungen im Innern der Sterne. I (On transformations of elements in the interiors of stars. I) 1937
[37] 논문 Über Elementumwandlungen im Innern der Sterne. II (On transformations of elements in the interiors of stars. II) 1938
[38] 논문 Energy production in stars 1939


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