장바티스트 비오 (Jean-Baptiste Biot)
장바티스트 비오(Jean-Baptiste Biot, /ˈbiːoʊ, ˈbjoʊ/; 프랑스어: [ʒɑ̃ batist bjo]; 1774년 4월 21일 ~ 1862년 2월 3일)는 펠릭스 사바르(Félix Savart)와 함께 정자기학의 비오-사바르 법칙을 공동 발견하고, 운석의 실체를 입증했으며, 초기 열기구 비행을 수행하고 빛의 편광을 연구한 프랑스의 물리학자, 천문학자, 수학자이다.
전류의 CGS 단위인 비오(biot), 광물 흑운모(biotite), 그리고 그린란드 동부의 비오 곶(Cape Biot)은 그의 이름을 따서 명명되었다.
생애
장바티스트 비오는 1774년 4월 21일 파리에서 재무 관리자인 아버지 조제프 비오(Joseph Biot)의 아들로 태어났다.
그는 루이르그랑 리세(Lyceum Louis-le-Grand)에서 교육을 받았고 1794년 에콜 폴리테크니크(École Polytechnique)에 들어갔다. 비오는 포병으로 복무한 후 1797년 보베의 수학 교수로 임명되었다. 그는 나중에 1800년경 콜레주 드 프랑스(Collège de France)의 물리학 교수가 되었고, 3년 후 프랑스 과학 아카데미 회원으로 선출되었다. 1804년 7월, 비오는 지구의 자기장이 고도에 따라 어떻게 변하는지 측정하기 위해 조제프루이 게이뤼삭(Joseph Louis Gay-Lussac)과 함께 최초의 과학적 열기구 비행에 참여했다(NNDB 2009, Reese 2004, O'Connor and Robertson 1997). 그들은 4000미터(13,100피트)의 높이에 도달했다(NNDB 2009, Reese 2004). 이후 1804년 9월, 단독 비행으로 게이뤼삭은 7010미터(23,000피트) 상공까지 올라갔다(보조 산소 없이는 상당히 위험함(Reese 2004)).
비오는 레지옹 도뇌르 훈장의 회원이기도 했는데, 1814년에 슈발리에로, 1849년에 커맨더로 선출되었다. 1815년에는 런던 왕립 학회 외국인 회원으로, 1816년에는 스웨덴 왕립 과학 아카데미 회원으로, 1822년에는 미국 예술 과학 아카데미 외국 명예 회원으로 선출되었다. 또한 비오는 1840년 물질의 열적 또는 광학적 성질 분야에서 왕립 학회가 수여하는 럼퍼드 메달을 받았다(O’Connor and Robertson 1997). 1850년 장바티스트 비오는 1790년대 후반과 1800년대 초반 라플라스(Laplace)와의 만남에 대한 자신의 회상을 담은 7페이지 분량의 회고록을 《Journal des savants》에 발표했다.
장바티스트 비오에게는 1803년에 태어난 엔지니어이자 중국학자인 에두아르 콘스탄 비오(Édouard Constant Biot)라는 외동아들이 있었다. 에두아르는 1850년에 사망했고, 그의 아버지는 중국 고전 《주례(Tcheou-li)》의 참고 번역서인 에두아르의 마지막 책의 후반부를 출판할 준비를 하기 위해 비상한 노력을 기울였다. 그 원고는 미완성 상태로 남아 있었다. 올바른 형태로 출판하기 위해 장바티스트 비오는 유명한 중국학자인 스타니스라스 쥘리앙(Stanislas Julien)과 상담해야 했고, 특히 가장 어려운 부분인 《고공기(Kaogongji)》의 번역을 위해서는 아들의 작업을 검증하기 위해 직접 여러 공장을 방문하고 장인들과 직공들에게 그들의 방법과 어휘에 대해 질문했다. 비오의 번역은 오늘날까지도 이 책의 유일한 서구 언어 번역으로 남아 있다.
그는 1862년 2월 3일 파리에서 사망했다.
업적
### 전자기학
장바티스트 비오는 생전에 과학계에 많은 기여를 했는데, 특히 광학, 자기학, 천문학 분야에서 두드러졌다. 1804년, 그는 프로이센의 박물학자 알렉산더 폰 훔볼트(Alexander von Humboldt)와 공동으로 저술한 논문에서 동일한 자기장 강도 선을 사용했다. 자기학의 비오-사바르 법칙은 1820년의 연구로 비오와 그의 동료 펠릭스 사바르의 이름을 따서 명명되었다. 그들의 실험에서 그들은 "긴 수직 도선과 약간의 수평 거리에 있는 자침으로 시작하여 [도선에 전류를 흘려보내면 자침이 움직인다는 것을 보여줌으로써]" 전기와 자기 사이의 연관성을 보여주었다(Parsley).
### 운석
1803년 비오는 프랑스 노르망디의 레글(L'Aigle)에 떨어진 3000개의 운석에 대해 보고하기 위해 프랑스 아카데미에 의해 파견되었다(레글(운석) 참조). 그는 당시 "돌"이라고 불렸던 그 운석들이 외계에서 온 것임을 밝혔다. 그의 보고서를 통해 비오는 1794년에 발표된, 운석이 우주의 파편이라는 독일의 물리학자 에른스트 클라드니(Ernst Chladni)의 주장을 뒷받침하는 데 기여했다.
1803년 프랑스 레글 근처에 떨어진 운석에 대한 비오의 철저한 조사가 있기 전에는, 지구 위에서 발견된 암석이 외계 기원을 가질 수 있다고 진정으로 믿는 사람은 거의 없었다. 하늘에서 불덩이가 목격된 후 땅에서 발견된 특이한 암석에 대한 일화 같은 이야기가 있었지만, 그러한 이야기는 흔히 공상으로 치부되었다. 특이한 그러한 암석에 대한 진지한 논쟁은 1794년 에른스트 클라드니가 그런 암석이 외계 기원을 가지고 있다고 주장하는 책을 출판하면서 시작되었다(Westrum). 비오가 레글의 암석을 분석할 수 있게 된 후에야 하늘에서 목격된 불덩이가 대기를 통과하는 유성이라는 점이 보편적으로 받아들여졌다. 비오의 시대 이후, 운석 분석은 태양계의 화학적 조성에 대한 정확한 측정으로 이어졌다. 태양계 내 유성의 구성과 위치는 또한 천문학자들에게 태양계가 어떻게 형성되었는지에 대한 단서를 제공했다.
### 편광
1812년 비오는 광학 연구, 특히 빛의 편광으로 관심을 돌렸다. 19세기 이전에는 빛이 미립자(corpuscles)라고 불리는 불연속적인 묶음으로 구성되어 있다고 믿어졌다. 19세기 초, 많은 과학자들이 빛의 파동설을 지지하며 미립자설을 무시하기 시작했다. 비오는 자신이 얻은 결과가 빛이 미립자로 이루어져 있을 때만 나타날 수 있음을 보여주기 위해 편광 연구를 시작했다.
1815년 그는 "편광이 유기 물질을 통과할 때 물질의 광축에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있음"을 입증했다. 색편광과 선광 분야에서의 그의 연구는 광학 분야를 크게 발전시켰지만, 나중에 그의 발견이 빛의 파동설을 사용하여 얻어질 수도 있음이 밝혀졌다. 오귀스탱장 프레넬(Augustin-Jean Fresnel)의 횡파 설명은 훨씬 더 간단하며 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell)의 방정식과 일치한다.
빛의 편광에 대한 비오의 연구는 광학 분야에서 많은 돌파구를 마련했다. 텔레비전 및 컴퓨터 화면과 같은 액정 디스플레이(LCD)는 액정에 진입할 때 필터에 의해 편광된 빛을 사용하여 액정이 투과된 빛의 강도를 변조할 수 있도록 한다. 이는 액정의 편광이 그에 걸쳐 인가된 전기 제어 신호에 반응하여 변할 때 발생한다. 편광 필터는 원치 않는 반사를 차단하거나 반사를 강화하기 위해 사진술에서 광범위하게 사용된다.
### 주석
주석산수소칼륨은 이란의 와인 용기 안에서 처음 발견되었다. 이 물질의 현대적 응용은 1768년에 시작되었고, 1832년 장바티스트 비오는 주석의 물리적 성질을 발견했다. 이 품목은 프랑스인들이 요리에 자주 사용하기 시작하면서 큰 인기를 얻었다.
### 호(Arc) 측정
1806년 8월 그는 경도국(Bureau des Longitudes)으로부터 프랑수아 아라고(François Arago)와 함께 들람브르와 메샹이 시작한 프랑스와 스페인의 자오선 호 측정(들람브르와 메샹의 자오선 호)을 계속하라는 임무를 받았다.
주요 저서
- 물리 천문학 초보 논고 (Traité élémentaire d'astronomie physique, Klostermann, 1810–1811)
- 무게중심 주위에서의 빛의 분자 운동에 관한 실험 및 수학적 연구 (Récherches expérimentales et mathématiques sur les mouvemens des molécules de la lumière autour de leur centre de gravité, 프랑스어). 파리: 피르맹 디도, 1814.
- 실험 및 수학적 물리학 논고 (Traité de physique expérimentale et mathématique, Deterville, 1816)
- 실험 물리학 초보 개요 (Précis élémentaire de physique expérimentale, 이탈리아어). 제1권. 나폴리: 티포그라피아 델 조르날레 엔치클로페디코, 1818.
- 실험 물리학 초보 개요 (Précis élémentaire de physique expérimentale, 이탈리아어). 제2권. 나폴리: 티포그라피아 델 조르날레 엔치클로페디코, 1818.
- 실험 물리학 초보 개요 (Précis élémentaire de physique expérimentale, 이탈리아어). 제4권. 나폴리: 티포그라피아 델 조르날레 엔치클로페디코, 1818.
- 실험 물리학 초보 개요 (Précis élémentaire de physique expérimentale, 이탈리아어). 제5권. 나폴리: 티포그라피아 델 조르날레 엔치클로페디코, 1818.
- 정역학 기초 개념 (Notions élémentaires de statique, 프랑스어). 파리: 샤를 루이 에티엔 바슐리에, 1829.
- 르베리에 씨의 발견을 계기로 저술된 행성 천문학 역사 개요 (Précis de l'histoire de l'astronomie planétaire écrit à l'occasion de la découverte de M. Le Verrier, 이탈리아어). 파르마: 피에트로 피아카도리, 1854.
- 중국 천문학 역사 개요 (Précis de l'histoire de l'astronomie chinoise, 임페리얼 인쇄국, 1861)
- 인도 천문학과 중국 천문학에 관한 연구 (Études sur l'astronomie indienne et sur l'astronomie chinoise, 레비 형제, 1862)
- 과학 및 문학 잡집 (Mélanges scientifiques et littéraires, 레비 형제, 1858)
- 이집트 천문학의 여러 요점에 관한 연구 (Recherches sur plusieurs points de l'astronomie égyptienne, 디도, 1823)
