한네스 알벤
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1. 개요
한네스 알벤은 스웨덴의 물리학자이자 전기 공학자로, 플라스마 물리학과 자기유체역학 분야에 기여하여 1970년 노벨 물리학상을 수상했다. 그는 우주 플라스마가 은하 자기장을 생성할 수 있다는 이론을 제시하고, 자기장 내의 전도성 유체에서 횡파(알벤파)의 존재를 밝히는 등 플라스마 물리학의 기초를 다졌다. 알벤은 플라스마 우주론을 제창하며 빅뱅 이론에 대한 비판적인 시각을 드러냈으며, 자기권 물리학, 오로라 연구 등 다양한 분야에서도 활발한 연구를 수행했다.
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| 한네스 알벤 - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 이름 | 한네스 올로프 괴스타 알벤 |
| 출생일 | 1908년 5월 30일 |
| 출생지 | 스웨덴, 노르셰핑 |
| 사망일 | 1995년 4월 2일 |
| 사망지 | 스웨덴, 단데뤼드 |
| 거주지 | 스톡홀름의 유르스홀름 |
| 국적 | 스웨덴 |
| 로마자 표기 | Hannes Olof Gösta Alfvén |
| 학문 분야 | |
| 분야 | 전기 공학 및 플라스마 물리학 |
| 모교 | 웁살라 대학교 |
| 박사 지도 교수 | 만네 시그반 칼 빌헬름 오젠 |
| 박사 지도 학생 | 칼군네 팔트함마르 |
| 경력 | |
| 소속 기관 | 웁살라 대학교 스웨덴 왕립 공과대학교 캘리포니아 대학교 샌디에이고 메릴랜드 대학교 칼리지 파크 서던 캘리포니아 대학교 |
| 업적 | |
| 주요 업적 | 자기 유체 역학 임계 이온화 속도 이중층 알벤파 알벤-클라인 모델 알벤 정리 |
| 수상 | |
| 수상 내역 | 비에르켄상 (1946) 노벨 물리학상 (1970) 로모노소프 황금 메달 (1971) 디랙 메달 (UNSW) (1979) 왕립학회 외국인 회원 (1980) 윌리엄 보위 메달 (1988) |
2. 생애
한네스 알벤은 스웨덴 웁살라 출신으로, 1934년 웁살라 대학교에서 박사 학위를 취득했다. 같은 해부터 모교에서 물리학을 강의했으며, 1940년 스웨덴 왕립 공과대학교 교수가 되었다.
자기유체역학의 기초를 세워 플라스마 물리학의 기반을 다졌으며, 자기장 내의 전도성 유체에서 일반적인 유체와 달리 종파뿐만 아니라 횡파(알벤파)도 전파될 수 있음을 밝혔다. 1970년 노벨 물리학상을 수상했다.
자기권·전리층 물리학의 기초가 되는 자기권 내 하전 입자 운동 등을 연구했으며, 플라스마 우주론을 제창하여 빅뱅 모델에 기반한 표준 우주론에 대해 다른 관점을 제시했다.
그의 삼촌은 스웨덴의 국민악파 작곡가 후고 알벤이다.
2. 1. 청년 시절
1934년 웁살라 대학교에서 '초단 전자기파에 대한 조사'라는 주제로 박사 학위를 받은 그는, 웁살라 대학교와 스톡홀름의 노벨 물리학 연구소(후에 만네 시그반 물리학 연구소로 개명[3])에서 물리학을 가르쳤다.[2] 1940년에는 왕립 공과 대학의 전자기 이론과 전기적 측정 학과의 정교수가 되었다. 1945년 전기 학부의 학부장을 맡았으며, 1963년에는 플라스마 물리학과 학과장으로 직함이 변경되었다. 1954년부터 1955년까지 메릴랜드 대학교, 컬리지파크에서 풀브라이트 장학생으로 있었다. 1967년 스웨덴을 떠나 잠시 소비에트 연방에 머무른 후 미국으로 거주지를 옮겨 캘리포니아 대학교 샌디에이고와 서던 캘리포니아 대학교의 전기 공학 학부에서 일했다.2. 2. 미국 망명과 연구 활동
1934년 웁살라 대학교에서 ''초단 전자기파에 대한 조사''라는 주제로 박사 학위를 받은 그는 웁살라 대학교와 스톡홀름의 노벨 물리학 연구소에서 물리학을 가르쳤다. 1940년 왕립 공과 대학 전자기 이론과 전기적 측정 학과의 정교수가 되었다. 1945년 전기 학부 학부장을 맡았다. 1954년부터 이듬해까지 메릴랜드 대학교, 컬리지파크에 풀브라이트 장학생으로 가 있었다. 1967년 스웨덴을 떠나 잠시 소비에트 연방에 머무른 후 미국으로 거주지를 옮겨 캘리포니아 대학교 샌디에이고와 서던 캘리포니아 대학교 전기 공학 학부에서 일했다.2. 3. 말년
1991년 알벤은 캘리포니아 대학교 샌디에이고의 전기 공학 교수직과 스톡홀름의 왕립 공과대학 플라스마 물리학 교수직에서 은퇴했다.[4] 이후 캘리포니아와 스웨덴을 오가며 말년을 보내다가 86세를 일기로 사망했다.[4] 소행성 1778 알벤은 그의 이름을 따서 명명되었다.3. 연구 업적
한네스 알벤은 플라스마 물리학, 대전 입자 빔, 행성 간 매질, 자기권 물리학, 자기유체역학, 태양 현상(태양풍 등), 오로라 과학 등 다양한 분야의 발전에 중요한 역할을 했다. 특히, 자기장 내에서 전도성 유체가 움직일 때 일반적인 유체와 달리 종파뿐만 아니라 횡파(알벤파)도 전파될 수 있다는 사실을 밝혀 자기유체역학의 기초를 확립했다. 이러한 공로로 1970년 노벨 물리학상을 수상했다.
알벤의 연구는 우주 과학, 특히 밴앨런 방사선대 이론, 자기 폭풍 동안 지구 자기장 감소, 자기권 (지구를 보호하는 플라스마 층), 혜성 꼬리 형성, 태양계 형성, 은하계의 플라스마 역학, 물리적 우주론 등에 응용되었다.
알벤은 크리스티안 비르켈란의 연구를 바탕으로 오로라에서의 자기장 방향 전류에 대한 이론을 제시했으며, 이는 1967년에 확인되어 비르켈란드 전류로 알려지게 되었다.[7]
그의 연구는 입자 가속기, 제어된 핵융합, 극초음속 비행, 로켓 추진, 재진입 우주선의 제동 등 다양한 기술 분야에도 공헌했다.
천체 물리학 분야에서는 은하 자기장(1937)의 존재를 주장하고, 천체 광원으로부터 비열적 싱크로트론 복사를 확인(1950)하는 등 উল্লেখযোগ্য 업적을 남겼다. 그의 이름을 딴 알벤파는 낮은 주파수의 수소 자기 플라스마 진동으로, 알벤 속도로 전파된다.
하지만 알벤은 당시 주류 과학계로부터 비판을 받기도 했다. 시드니 채프먼은 알벤을 강하게 비판했고,[8] 많은 물리학자들은 알벤이 비정통적인 견해를 옹호한다고 여겼다.[9] R. H. 스튜어는 알벤이 노벨상을 받은 후에도 다른 과학자들로부터 존경을 거의 받지 못한 씁쓸한 아웃사이더로 남았다고 언급했다.[10] 알벤은 자신의 논문이 주요 미국 저널에서 거의 받아들여지지 않는다고 회상했다.[11]
알벤은 빅뱅 이론에 대해서도 비판적인 입장을 취했다. 그는 빅뱅이 관측 가능한 현상보다는 수학적 이론에서 출발하여 우주의 기원을 설명하려는 시도이며, 창조를 설명하기 위해 고안된 신화와 같다고 생각했다.[13] 그는 알베펜-클라인 모델을 빅뱅과 정상 상태 이론 우주론의 대안으로 제시했다. 또한, 알벤은 당시 천체 물리학 교과서들이 이중층, 임계 속도, 핀치 효과와 같은 중요한 플라스마 현상을 제대로 다루지 않는다고 지적했다.[12]
3. 1. 플라스마 물리학 및 자기유체역학
1937년, 한네스 알벤은 우주에 플라스마가 존재한다면 은하 자기장을 생성할 수 있는 전류를 전달할 수 있다고 주장했다.[5] 그는 자기유체역학 연구로 노벨 물리학상을 수상한 후 다음과 같이 강조했다.> 특정 플라스마 영역의 현상을 이해하려면 자기장뿐만 아니라 전기장과 전류도 매핑해야 합니다. 우주는 에너지와 운동량을 장거리 또는 매우 장거리에 걸쳐 전달하는 전류망으로 가득 차 있습니다. 전류는 종종 필라멘트형 또는 표면 전류로 집중됩니다. 후자는 우주, 그리고 항성간 및 은하간 공간에 세포 구조를 부여할 가능성이 높습니다.[6]
이에 관한 그의 이론적인 업적은 인공위성 탐사로 증명되었고, 1974년 버켈랜드 전류의 발견을 이끌었다. 오로라에서의 자기장 방향 전류에 대한 그의 이론적 연구(크리스티안 비르켈란(Kristian Birkeland)의 초기 연구를 기반으로 함)는 1967년에 확인되었으며,[7] 현재 이 전류는 비르켈란드 전류로 알려져 있다.
그는 플라스마 물리학, 하전 입자 빔, 성간 물리학, 자기권 물리학, 자기 유체 역학, 태양 관련 현상(태양풍 등)에 대한 조사, 오로라등의 분야에서 주도적인 역할을 했다. 1939년에는 자기 폭풍과 오로라, 지구 자기장 내에서의 플라스마 역학에 대한 이론을 발표했다.
그의 이론을 응용해 알아낸 것에는 밴 앨런대 이론, 자기 폭풍 발생시 지구의 자기장 감소, 지자기권 (지구 주위를 감싸고 있는 플라스마), 혜성의 꼬리 방향, 은하에서의 플라스마 역학등이 있다.
그의 견해는 자기권 물리학의 창시자인 크리스티안 버클랜드의 이론을 따르는 것이다. 19세기 말, 크리스티안 버클랜드는 지구의 자기장 내로 흘러 들어오는 전류에 의해 오로라나 자기 폭풍이 일어난다고 보았다.
알베펜의 공헌으로 이익을 얻는 기술 분야는 다음과 같다.
천체 물리학에 대한 공헌으로는 은하 자기장 (1937), 천체 광원으로부터 비열적 싱크로트론 복사 확인 (1950)이 있다.
알벤파(낮은 주파수의 수소 자기 플라스마 진동)는 그의 이름을 따서 명명되었으며, 알벤 속도로 전파된다. 그의 태양계에 대한 많은 이론들은 1980년대 후반에 이르러 혜성과 행성 자기권의 외부 측정을 통해 검증되었다.
자기장 내의 전도성 유체에서는, 일반적인 유체와 달리, 종파뿐만 아니라 횡파(알벤파라고도 함)도 전파될 수 있다는 것을 밝히는 등, 플라스마 물리학의 한 기반인 자기유체역학의 기초를 세웠다.
3. 2. 지구 자기권 및 전리층 물리학
1939년에 알베펜은 자기 폭풍과 오로라, 지구 자기장 내에서의 플라스마 역학에 대한 이론을 발표했다.[5] 이 논문은 미국의 저널 ''Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity''에서 거부되었다.그의 이론을 응용해 알아낸 것에는 다음이 있다.
그의 견해는 자기권 물리학의 창시자인 크리스티안 버클랜드의 이론을 따르는 것이다. 19세기 말, 크리스티안 버클랜드는 지구의 자기장 내로 흘러 들어오는 전류에 의해 오로라나 자기 폭풍이 일어난다고 보았다.
1937년, 한스 알베펜은 우주에 플라스마가 존재한다면 은하 자기장을 생성할 수 있는 전류를 전달할 수 있다고 주장했다.[5] 그는 자기유체역학 연구로 노벨상을 수상한 후 다음과 같이 강조했다.
특정 플라스마 영역의 현상을 이해하려면 자기장뿐만 아니라 전기장과 전류도 매핑해야 합니다. 우주는 에너지와 운동량을 장거리 또는 매우 장거리에 걸쳐 전달하는 전류망으로 가득 차 있습니다. 전류는 종종 필라멘트형 또는 표면 전류로 집중됩니다. 후자는 우주, 그리고 항성간 및 은하간 공간에 세포 구조를 부여할 가능성이 높습니다.영어[6]
오로라에서의 자기장 방향 전류에 대한 그의 이론적 연구(크리스티안 비르켈란(Kristian Birkeland)의 초기 연구를 기반으로 함)는 1967년에 확인되었으며,[7] 현재 이 전류는 비르켈란드 전류로 알려져 있다.
알베펜은 자기권 물리학과 오로라 과학 분야의 발전에 중추적인 역할을 했다.
3. 3. 플라스마 우주론
1937년, 한네스 알벤은 우주에 플라스마가 존재한다면 은하 자기장을 생성할 수 있는 전류를 전달할 수 있다고 주장했다.[5] 그는 자기유체역학 연구로 노벨 물리학상을 수상한 후 다음과 같이 강조했다.그의 이론은 인공위성 탐사로 증명되었고, 1967년 오로라에서의 자기장 방향 전류에 대한 그의 이론적 연구(크리스티안 비르켈란(Kristian Birkeland)의 초기 연구를 기반으로 함)는 비르켈란드 전류로 알려지게 되었다.[7]
알벤은 빅뱅의 문제점은 천체 물리학자들이 관측 가능한 현상으로부터 시작하기보다는 칠판에서 개발된 수학적 이론으로부터 우주의 기원을 외삽하려고 했다는 것이라고 믿었다. 그는 또한 빅뱅을 창조를 설명하기 위해 고안된 신화라고 생각했다.[13] 알벤과 그의 동료들은 알벤-클라인 모델을 빅뱅과 정상 상태 이론 우주론 모두에 대한 대안적인 우주론적 이론으로 제안했다.
알벤은 가장 많이 사용되는 17권의 천체 물리학 교과서 중 핀치 효과를 언급한 교과서는 없었고, 임계 이온화 속도를 언급한 교과서도 없었으며, 회로를 언급한 교과서는 두 권뿐이었고, 이중층을 언급한 교과서는 세 권뿐이었다고 보고했다.
알벤은 다음 분야의 발전에 중추적인 역할을 했다.
- 플라스마 물리학
- 대전 입자 빔
- 행성 간 매질
- 자기권 물리학
- 자기유체역학
- 태양 현상 연구 (예: 태양풍)
- 오로라 과학
알베펜 파(낮은 주파수의 수소 자기 플라스마 진동)는 그의 이름을 따서 명명되었으며, 알베펜 속도로 전파된다.
4. 논란과 비판
오랜 기간 동안 그는 우주 과학 분야에서 권위 있는 과학자인 영국계 미국인 시드니 채프먼과 의견이 충돌했다. 이러한 충돌은 보통 논문 평가 심사(Peer review system)로 인해 빚어졌다. 알벤은 권위 있는 과학자들이 과학 잡지에 게재한 논문에 별로 만족하지 못했다. 그가 자기 폭풍과 오로라에 관해 작성한 논문은 일부 잡지에서 일반적인 예측과 동떨어진다는 이유로 게재가 거부되기 일쑤였다. 그는 다수의 과학자들에 의해 ''이단''으로 취급되었다[32]. R. H. 스튜어는 이에 대해 "그는 그저 적대적인 외톨이로 취급됐습니다. 노벨 상을 받은 이후에도 과학자들은 그를 별로 존경하지 않았지요..."[33]라고 말했다. 알벤이 이에 대해 회상한 바는 다음과 같다. "내가 논문 평가 때문에 플라즈마에 대해 설명했을 때, 대부분의 심사 위원들은 내가 무슨 소리를 하는지 못 알아듣고 퇴짜를 놓았습니다. 이 말인즉슨, 미국 과학을 이끌어나가는 잡지들이 내 논문을 받아들이지 못했다는 것이죠."[34]
5. 수상 및 영예
1988년 미국 지구 과학 협회에서 수여하는 보위 메달을 태양계 내부의 운석과 플라스마에 대해 연구한 공로로 받았다.[29]
유럽 물리학 협회에서 매년 수여하는 한네스 알벤 상은 플라스마 물리학에 대한 공로로 그의 이름을 따 명명된 것이다.
그는 다음과 같은 상을 받았다.
| 수상 내역 |
|---|
| 스웨덴 왕립 천문학 협회 메달 (1967년) |
| 왕립천문학회 금메달 (1967)[20] |
| 노벨 물리학상 (1970) 자기유체역학 연구 업적[20] |
| 프랭클린 연구소, 프랭클린 메달 (1971년)[21] |
| 소비에트 연방 과학 아카데미, 로모노소프 메달 (1971년)[21] |
| 윌리엄 보위 메달 (미국 지구물리학 연합) (1988) 혜성 및 태양계의 플라스마 연구 업적[29] |
1980년 왕립학회 외국인 회원으로 선출되었고,[22] 전기전자기술자협회 종신 회원이었다.[23] 유럽 물리학회 회원이었다.[24] 1962년 미국 예술 과학 아카데미 외국 명예 회원이었다.[25] 과학과 세계 문제에 관한 퍼그워시 회의에 기여했고,[26] 국제 과학 아카데미 회원이었다.[27] 1971년 미국 철학회 회원으로 선출되었다.[28]
알펜은 미국과 소련 과학 아카데미의 외국인 회원이기도 했던 몇 안 되는 과학자 중 한 명이었다.[29]
6. 학회 회원
| 가입 학회 |
|---|
| 스웨덴 왕립 과학 아카데미 |
| 스웨덴 왕립 기계 과학 아카데미 |
| 전기 전자 공학 연구소 (평생 회원)[23] |
| 유럽 물리학 협회[24] |
| 미국 예술 과학 아카데미 (1962년 외국 명예 회원)[25] |
| 유고슬라비아 과학 아카데미 |
| 과학과 세계 문제에 관한 퍼그워시 회의[26] |
| 국제 과학 아카데미[27] |
| 인도 국립 과학 아카데미 |
| 미국 철학회 (1971년 선출)[28] |
| 미국 과학 아카데미 |
| 소비에트 연방 과학 아카데미 |
참조
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