뉴톤의 생애와 업적 정리

17세기에 태어난 위대한 과학자 뉴톤의 생애와 업적을 간략하게 정리합니다

위대한 철학자 프리드리히 니체에 대한 간단한 포스팅도 있습니다

뉴톤의 생애와 업적

연대표

연도내용
1642년12월 25일영국 울스소프에서 태어남. 아버지는 3개월전에 세상을 떠남
1655년그랜섬 공립 중등학교 입학
1661년케임브리지대학교 트리니티 칼리지에 입학
1664년봄에 빛에 대한 시험 시작
1665년박사학위를 받고 고등 수학 개발 시작
런던에서 발생한 페스트가 퍼지자 고향으로 돌아감
1666년중력의 법칙을 발견
1667년케임브리지로 돌아옴
1669년10월 케임브리지대 트리니티 칼리지의 수학교수로 임명. 26세로 가장 어린 교수
1671년1670년부터 2년동안 반사 망원경 개발
1672년우수 과학자 모임 왕립학회 회원이 됨
1675년전기를 띠는 유리에 대한 연구 발표
1677년지구의 자전을 발견한 내용 발표
1679년어머니 한나 뉴톤 별세
1687년저서 ‘프린키피아 : 자연철학의 수학적 원리’를 라틴어로 출판
1689년케임브리지 대학을 대표해 ‘국민의 대표 회의’에 참석
1699년조폐국 국장 취임
1701년케임브리지 대학을 대표한 의회 의원으로 선출
1703년왕립 학회 회장 취임
1704년빛의 이론에 대한 연구 ‘광학’ 출판
1705년앤 여왕이 기사 작위 수여. 과학자로 최초의 기사
1710년그리니치 천문대의 감독 위원장
1727년84세로 별세. 웨스트민스터 사원에 묻힘

뉴톤의 시대와 생애 요약

뉴톤이 활동한 17세기는 과학의 싹이 나오는 시기로 마법과 마술을 믿는 시기였습니다

당시에는 행성이 왜 퀘도를 따라 움직이는지 사과가 왜 땅으로만 떨어지는지를 설명해주는 역학이론이 없었습니다

뉴톤은 이런 현상에 대한 해답을 찾기 위해 노력한 과학자입니다

뉴톤은 지구 등의 행성이 어떻게 태양 주변을 이탈하지 않고 계속 도는지에 대해 설명한 중력 이론을 완성했습니다

중력 이론을 통해 지구의 운동 법칙을 이해했습니다

또 빛의 연구를 통해 나중에 레이저를 발명하는데 영향을 미쳤습니다

뉴톤은 1642년 성탄절에 링컨셔에서 태어났습니다

뉴톤은 어머니와 재혼한 새아버지, 할머니와 사이가 좋지 않았습니다

어려서 친구도 별로 없어서 하루종일 혼자서 모형과 연, 해시계 등을 만들고 놀았다고 합니다

이처럼 혼자서 모형을 만든 경험은 나중에 뉴톤이 반사 망원경을 개발하는 등 여러 면에서 도움이 됩니다

뉴톤은 1655년에 그랜서 공립 중등학교에 입학했습니다만 뉴톤의 어머니는 1659년 학교를 중퇴시키고 농사일을 시켰습니다

하지만 뉴톤이 농사에 소질이 없는 것을 어머니가 알게 됩니다

또, 뉴톤의 재능을 아끼던 그랜서 공립 중등학교 교장과 삼촌이 엄마를 설득해 1661년 캠브리지 대학에 입학시킵니다

다만, 집에서 학비를 댈 돈이 없어 스스로 알바를 하며 대학을 다닙니다

뉴톤은 1664년 박람회에서 프리즘을 발견하고 여러가지 실험을 통해 백색광이 프리즘을 통과하면 무지개 색상으로 갈라진다는 것을 발견하고 이를 스펙트럼이라 불렀습니다

뉴톤은 어떤 사실을 관찰하고 자신이 알아낸 것을 수학적인 언어로 해석하고 이를 일반화시키는 작업을 했습니다

관찰하고 증명하고 정리하는 것에서 뉴톤은 당시의 과학자와 달랐기 때문에 사람들은 뉴톤을 최초의 현대 과학자라고 부릅니다

뉴톤의 빛에 대한 추가적인 연구는 당시 안경과 현미경의 개선에 큰 영향을 줬습니다

현미경의 개선은 약학, 생물학의 발전에 영향을 미쳤습니다

뉴톤의 빛에 대한 연구는 100년 후에 있을 분광학에 영향을 미쳤으며 분광학을 이용해 불에 타고 있는 물질에 어떤 화학 성분이 있는지 알아낼 수 있게 됐습니다

뉴톤이 이런 발견은 대학 졸업 전에 일어났습니다

1965년 뉴톤은 대학 과정을 마치고 학사 학위를 받은 후 빛과 행성의 궤도운동과 중력에 대한 연구를 계속했습니다

1965년 페스트가 전국에 창궐하며 대학이 문을 닫아 고향으로 돌아갔습니다

빛과 역학 이론에 필요한 수학이론이 세상에 없었기 때문에 직접 자신의 이론에 필요한 수학을 스스로 만들어냈습니다

1667년 페스트가 가라앉자 케임브리지로 돌아왔습니다

행성이 궤도를 유지하는 것을 증명하는 수학공식을 만들었으며 중력은 ‘역제곱의 법칙’을 따른다는 것을 알아냈습니다

뉴톤은 이같은 업적으로 1669년 케임브리지대학의 최연소 수학교수가 됩니다

1670년 초에 뉴톤은 종전의 갈릴레이가 만든 굴절 망원경보다 개선된 반사 망원경을 개발합니다

뉴톤은 반사 망원경을 통해 당시 과학자들로부터 인정을 받게 됩니다

1672년 왕립 학회의 초청을 받게 됩니다

뉴톤은 왕립 학회에서 만난 당시 명망있는 과학자 로버트 훅과 평생을 불편한 관계가 됩니다

뉴톤은 왕립 학회에서 로버트 훅과 너무 많이 싸워 물리와 수학 대신 연금술을 연구합니다

연금술에서는 다른 분야처럼 화학에 큰 업적을 이루진 못합니다

뉴톤은 로버트 훅이 자신보다 먼저 중력을 발견했다고 주장하자 연구결과를 출판하게 됩니다

1686년 왕립협회에 ‘프란키피아, 자연철학의 수학적 원리’ 발췌록을 먼저 제출하고 1687년에 출판합니다

‘프란키피아’가 출판된 후 3가지 물리 법칙은 기계와 과학설비, 바퀴달린 물건 등 움직이는 부품이 있는 모든 분야에 적용됩니다

결국 뉴톤의 이론은 산업혁명의 터전을 닦게 됩니다

1703년 뉴톤과 적대하던 로버트 훅이 세상을 떠나자 뉴톤은 같은 해 60세의 나이로 왕립학회 회장이 됩니다

1704년 뉴톤은 ‘광학’이라는 책을 출판하고 또다시 유명하게 됩니다

1705년엔 과학과 공공분야에 위대한 업적을 남긴 공로로 앤 여왕으로부터 기사 작위를 받습니다

뉴톤은 1727년 84세의 나이로 세상을 떠나고 그의 유산은 자신이 가장 미워하던 새아버지의 아들에 상속됩니다

뉴톤의 주요 업적

물체의 운동 3법칙

갈릴레오 갈릴레이가 17세기 초에 관성의 개념을 소개했다면 , 뉴톤은 실험을 통해 오늘날 뉴턴 제1 운동 법칙으로 불리는 관성의 법칙을 증명했습니다

뉴턴 운동 3법칙은 1687년에 출간한 ‘프란키피아 : 자연철학의 수학적 원리’에 실려있습니다

뉴턴은 이 책에서 만유인력의 법칙과 뉴턴 운동 법칙을 사용해 케플러 법칙을 비롯한 당시 알려진 모든 천체역학을 수학적으로 유도했습니다

뉴턴의 운동법칙은 처음으로 회전체의 운동, 유체 안에서의 운동, 발사체의 운동, 빗면에서의 운동, 진자의 운동, 조석, 달과 천체의 궤도와 같은 물리학적 현상들에 대한 광범위한 설명을 가능하게 했습니다

뉴턴이 제2법칙과 제3법칙을 써서 유도한 운동량 보존법칙은 물리학사상 최초의 보존법칙으로 여겨집니다.

제 1법칙 – 관성의 법칙

어떤 물체(질량)에 외부로부터 힘이 작용되지 않으면 그 물체는 원래의 운동상태를 지속한다

제 2법칙 – 가속도의 법칙

물체에 힘을 작용하면 그 물체에 가속도가 붙게 되는데, 그 가속도의 크기는 “가속도의 작용하는 힘의 크기에 비례”하고, 그 물체의 질량에 반비례한다

제 3법칙 – 작용, 반작용의 법칙=운동량 보존의 법칙

어떤물체에 작용하는 힘에는 그와 크기가 같고, 방향이 반대인 힘인 “반작용”이 작용한다

중력의 법칙

이 법칙은 아이작 뉴턴의 1687년 발표 논문 〈자연철학의 수학적 원리, 혹은 프린키피아(Principia)〉를 통해 처음 소개됩니다

만유인력의 법칙(萬有引力-法則, 영어: law of universal gravity)이란 질량을 가진 물체사이의 중력 끌림을 기술하는 물리학 법칙입니다

중력은 자연계에 존재하는 기본적인 네 가지 힘(기본 상호작용) 가운데 하나로, 어떤 공간상의 두 질점 사이에 작용하는 인력을 의미합니다

쉽게 말해, 질량이 있는 물체가 서로를 끌어당기는 힘입니다

뉴턴은 이 법칙을 그의 운동의 제2법칙에 넣어 행성의 가속도를 구할 수 있었고, 이를 통해 행성의 궤도가 타원형임을 증명할 수 있었습니다

뉴턴은 중력이 행성의 진로 뿐만 아니라, 달의 세차 운동, 혜성의 운동, 은하수의 생성 및 빛의 굴절 등에도 적용되는 매우 일반적인 힘의 하나임을 인식했습니다

이때문에 뉴턴은 중력을 만유인력(universal force)라 부르게 됩니다.

용어설명

  • 기하학 : 물건의 형상이나 크기, 위치 및 그 밖의 일반 공간에 대한 성질을 연구하는 수학의 한 분야
  • 공식 : 수학과 물리학에서 기호를 사용해 표현하는 설명이나 법칙
  • 미적분학 : 미분과 적분을 다루는 수학의 한 분야로 변화하는 양을 다룸
  • 분광학 : 파장과 관련해 빛이나 다른 복사파의 흡수와 방출을 연구하는 학문. 빛은 여러가지 색깔로 구성되는데 이들 색을 나열해 놓은 것을 스펙트럼이라고 함
  • 스펙트럼 : 광선이 프리즘을 통과할때 나타나는 무지개 효과. 뉴턴은 프리즘을 통과한 백색광이 스펙트럼으로 나뉘는 것을 확인하고 다른 프리즘을 이용해 그것을 다시 백색광으로 통합함
  • 역학 : 움직이는 물체와 거기에 작용하는 힘에 관한 연구를 하는 물리학의 한 분야. 과학분야에서 역학은 고전 역학과 양자 역학으로 구분됨. 뉴턴의 개념을 기초로 발전한 것이 고전 역학임. 뉴턴은 운동의 3가지 법칙을 밝혀내 고전역학을 확립하고 발전시킴
  • 원심력 : 돌고 있는 물체가 회전축의 중심에서 멀어지려고 하는 경향
  • 정리 : 수학에서 보통 공식으로 표현되는 법칙 또는 논리적으로 입증됐거나 입증할 수 있는 명제
  • 중력 : 물리학에서 두 물체 사이에 작용하는 인력(끌어 당기는 힘). 예를 들면 지구와 지구표면, 또는 지구와 가까이 있는 물체 사이에 작용하는 힘. 중력 법칙을 지금과 같은 수준으로 끌어올린 과학자는 뉴톤과 아인슈타인
  • 프리즘 : 광선의 굴절, 분산 등을 일으킬때 쓰는 유리 등으로 만든 삼각주

(끝)

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