안데르스 요나스 옹스트룀: 햇빛을 읽은 사람

1862년, 한 스웨덴 물리학자가 분광기를 태양에 겨누고 그 결과를 촬영하여 태양 대기에 수소가 포함되어 있다고 발표했다. 이는 1억 5천만 킬로미터 떨어진 물체의 화학적 조성을 어두운 선의 패턴으로 결정할 수 있다는 놀라운 범위의 주장이었으며, 그것은 사실이었다. 그 이후로 천문학은 화학이 되었다.

메델파드에서 웁살라까지

옹스트룀은 1814년 8월 13일 스웨덴 북부 메델파드 지방 팀로의 뢰그되에서 요한 옹스트룀의 아들로 태어났다. 헤르뇌산드에서 교육을 받고 1833년 웁살라로 이주하여 대학에 입학했으며, 1839년 25세의 나이로 물리학 강사가 되어 남은 경력을 그 기관에서 보냈다.

그의 초기 경로는 실험실 광학보다는 천문학을 거쳐 갔다. 1842년 스톡홀름 천문대로 가서 실무 관측 경험을 쌓았고, 1843년 웁살라 천문대 관리자로 임명되었다. 이 조합이 그 이후의 모든 것을 형성했다. 그는 하늘에 기기를 겨누는 방법을 아는 물리학자이자 빛이 무엇으로 만들어졌는지 이해하는 현직 천문학자였다.

1853년 논문

그의 기초적인 저작인 '광학 연구'(Optiska undersökningar)는 1852년 판으로 출판된 후 1853년 2월 스톡홀름 아카데미에 제출되었다. 그는 여기서 전기 불꽃이 두 개의 겹쳐진 스펙트럼을 생성하며, 하나는 전극의 금속에, 다른 하나는 불꽃이 통과하는 가스에 속한다는 것을 증명했다. 이 둘을 분리하는 것이 스펙트럼 분석의 필수적인 첫 단계이며, 스펙트럼은 그것을 생성하는 물질의 개별 기여로 분해될 수 있음을 확립했다.

더 깊은 결과는 장치가 아닌 추론에서 나왔다. 오일러의 공명 이론을 바탕으로, 옹스트룀은 백열 가스가 흡수할 수 있는 것과 같은 굴절률의 빛을 방출하며, 즉 물질은 자신이 흡수하는 파장을 정확히 방출한다고 추론했다. 이것이 태양 스펙트럼의 어두운 선을 화학적 서명으로 읽을 수 있게 하는 원리이다. 그는 1853년에 흡수 법칙을 공식화했는데, 이는 다소 수정되어 나중에 다른 사람의 이름으로 알려지게 되었다. 바로 키르히호프의 열복사 법칙이다.

간과되다, 그리고 인정받다

그의 기여는 기록의 평이한 표현대로라면 수년간 간과되었다. 인정은 늦게, 그리고 해외에서 왔다. 1870년 왕립학회 외국인 회원으로 선출되었고, 1872년 동 학회로부터 럼퍼드 메달을 수여받았으며, 에드워드 새빈은 그가 확립한 원리가 "그에게 분광학의 창시자 중 한 명으로 자리매김할 권리를 준다"고 언급했다. 1873년 프랑스 학술원 회원으로 선출되었다. 그는 그보다 훨씬 전인 1850년에 스웨덴 왕립 과학 아카데미에 가입했다.

1858년 아돌프 페르디난드 스반베르그의 뒤를 이어 웁살라 물리학 교수가 되었고, 1861년부터는 거의 전적으로 태양 스펙트럼에 관심을 돌렸다.

태양 지도

1862년의 수소 결과는 분광기와 사진을 결합한 덕분이었으며, 이를 통해 선을 단순히 엿보고 스케치하는 대신 기록할 수 있게 되었다. 6년 후인 1868년, 그의 걸작인 '태양 스펙트럼 연구'(Recherches sur le spectre solaire)가 나왔다. 이는 1,000개 이상의 스펙트럼 선에 대한 상세한 측정을 포함하는 표준 태양 스펙트럼 지도로, 한 세대 천문학자들의 표준 참고 자료가 되었다.

여기에는 그의 작업의 꼼꼼함에 대해 많은 것을 말해주는 오류도 포함되어 있었다. 그의 측정값은 약 7,000~8,000분의 1 정도 부정확했는데, 이는 그의 기술이 부족해서가 아니라 그가 사용한 미터 표준이 아주 약간 짧았기 때문이었다. 오류는 눈이 아니라 자에 있었고, 그 크기가 그의 정밀도의 척도이다. 8,000분의 1의 오차가 옹스트룀의 작업에서 결함으로 간주되는 것이다.

1867년, 그는 오로라 스펙트럼을 조사한 최초의 인물이 되어 황록색 영역의 특징적인 밝은 선을 감지하고 측정했다. 그는 같은 선이 황도광에도 나타난다고 믿어 그 의미에 대해서는 틀렸지만, 관측 자체는 상층 대기에 대한 분광학적 연구의 문을 열었다.

자기와 열

분광학이 그의 유일한 직업은 아니었다. 그는 열전달과 지구 자기를 연구했고, 1852년과 1853년에 스웨덴 전역의 자기 변동을 기록했다. 스톡홀름 과학 아카데미는 또한 1851년부터 1853년까지 HSwMS 유제니호의 세계 일주 항해 중에 수집된 자기 데이터를 그에게 넘겼는데, 그는 사망 직전에야 이 환산 작업을 완료했다. 이는 경력을 집어삼키는 종류의, 화려하지 않고 고된 국가적 봉사였다.

안데르스가 천재라 불리는 이유

그 품질은 추론과 결합된 정밀도이다. 논증을 뒷받침할 만큼 충분히 미세한 측정을 수행하고, 그것이 어떤 논증을 뒷받침하는지 간파하는 능력이다. 두 가지 움직임이 그를 정의한다. 첫 번째는 1853년의 이론적 움직임으로, 오일러의 공명 이론에서 백열 가스가 흡수하는 파장을 정확히 방출한다는 결론을 도출하여 스펙트럼을 호기심의 대상에서 화학적 지문으로 변환한 것이다. 두 번째는 1861년 이후의 실행적 움직임으로, 1,000개의 태양 선을 충분히 정확하게 측정하여 결과 지도가 해당 분야를 지배하게 하고, 그 결과를 사용하여 별에 수소가 포함되어 있음을 확립한 것이다. 이 두 가지 사이의 간극, 즉 공명에 대한 아이디어와 태양의 구성을 아는 것이 천체물리학의 전부이며, 그는 그것을 넘어섰다.

솔직한 반론은 그가 공을 나누어 가졌고, 가장 큰 질문에서 이름을 잃었다는 것이다. 키르히호프의 법칙은 키르히호프의 이름을 따왔다. 옹스트룀의 버전은 먼저 공식화되었지만 나중에 다소 수정되었고, 다른 사람들이 같은 토대 위에 구축하는 동안 그의 작업은 수년간 주목받지 못했다. 그는 어떤 사상 학파도 창시하지 않았고 물질과 복사에 대한 일반 이론도 남기지 않았다. 그의 위대한 지도는 결함이 있는 표준 미터에서 물려받은 체계적인 오류를 포함하고 있었고, 그의 오로라 작업에는 황도광에 대한 잘못된 주장이 포함되어 있었다. 논쟁의 여지가 없는 것은 1872년 왕립학회가 그에게 럼퍼드 메달을 수여했을 때의 새빈의 판결이다. 그가 확립한 원리는 그에게 분광학의 창시자 중 한 명으로 자리매김할 권리를 준다. 전체 과학계에서 창시자는 많지 않다.

유산

그는 1845년 위그노 출신의 스톡홀름 상인 가문의 딸인 아우구스타 베두아르와 결혼했다. 1857년에 태어난 아들 크누트도 물리학자가 되었다. 옹스트룀은 1874년 6월 21일 웁살라에서 뇌수막염으로 59세의 나이로 사망했는데, 유제니호의 자기 환산 작업은 거의 끝나갈 무렵이었다.

그의 이름은 세 곳에 남아 있다. 달의 한 분화구가 그의 이름을 따왔다. 물리학, 수학, 공학, 화학, 우주 물리학을 수용하는 웁살라 대학의 옹스트룀 연구소가 그의 이름을 따왔다. 그리고 가장 지속적인 것으로, 빛의 파장과 고체 내 원자 간격을 측정하는 단위인 옹스트룀(100억 분의 1미터)이 오늘날에도 작성되는 모든 결정학 및 분광학 논문에 그의 이름을 남기고 있다. 약간 짧은 미터로 인해 위대한 작업이 훼손된 남자는 결국 길이의 단위로 남게 되었다.