장바티스트 비오

장바티스트 비오

장바티스트 비오(Jean-Baptiste Biot, 프랑스어: [ʒɑ̃ batist bjo]; 1774년 4월 21일 ~ 1862년 2월 3일)는 펠릭스 사바르(Félix Savart)와 함께 자기정역학의 비오-사바르 법칙을 공동 발견하고, 운석의 실체를 입증했으며, 초기 열기구 비행을 수행하고 빛의 편광을 연구한 프랑스의 물리학자, 천문학자, 수학자입니다.

전류의 CGS 단위인 비오(biot), 광물인흑운모(biotite), 그리고 동그린랜드의 비오 곶(Cape Biot)은 그의 이름을 딴 것입니다.

생애

장바티스트 비오는 1774년 4월 21일 파리에서 국고 공무원인 조제프 비오(Joseph Biot)의 아들로 태어났습니다.

그는 루이르그랑 리세(Lyceum Louis-le-Grand)에서 교육을 받았고 1794년 에콜 폴리테크니크(École Polytechnique)에 입학했습니다. 비오는 포병대에서 복무한 후 1797년 보베의 수학 교수로 임명되었습니다. 그는 이후 1800년경 콜레주 드 프랑스(Collège de France)의 물리학 교수가 되었으며, 3년 후 프랑스 과학 아카데미 회원으로 선출되었습니다. 1804년 7월, 비오는 지구의 자기장이 고도에 따라 어떻게 변하는지 측정하기 위해 조제프루이 게이뤼삭(Joseph Louis Gay-Lussac)과 함께 최초의 과학적 열기구 비행에 참여했습니다(NNDB 2009, Reese 2004, O'Connor and Robertson 1997). 그들은 4,000미터(13,100피트)의 높이에 도달했습니다(NNDB 2009, Reese 2004). 나중인 1804년 9월, 게이뤼삭은 단독 비행으로 7,010미터(23,000피트) 상공까지 올라갔습니다(산소 공급 장치 없이는 꽤 위험한 일였습니다(Reese 2004)).

비오는 레지옹 도뇌르 훈장의 회원이기도 했습니다. 그는 1814년에 슈발리에로, 1849년에 사령관으로 서임되었습니다. 1815년에는 런던 왕립 학회의 외국인 회원으로, 1816년에는 스웨덴 왕립 과학 아카데미의 회원으로, 1822년에는 미국 예술 과학 아카데미의 외국인 명예 회원으로 선출되었습니다. 또한 비오는 1840년에 왕립 학회가 물질의 열적 또는 광학적 특성 분야에서 수여하는 럼퍼드 메달을 받았습니다(O’Connor and Robertson 1997). 1850년 장바티스트 비오는 1790년대 후반과 1800년대 초반 라플라스와의 만남에 대한 자신의 기억을 바탕으로 7쪽 분량의 회고록을 《사방 학술지》(Journal des savants)에 발표했습니다.

장바티스트 비오에게는 1803년에 태어난 엔지니어이자 중국학자인 에두아르 콘스탄 비오(Édouard Constant Biot)라는 외동아들이 있었습니다. 에두아르는 1850년에 사망했고, 그의 아버지는 에두아르의 마지막 책이자 중국 고전 《주례》(Tcheou-li)의 참고 번역본인 유고의 후반부를 출판하기 위해 엄청난 노력을 기울였습니다. 그것은 미완성 원고 상태로 남아 있었습니다. 올바른 형태로 출판하기 위해 장바티스트 비오는 유명한 중국학자인 스타니스라스 쥘리앙(Stanislas Julien)과 상담해야 했으며, 특히 가장 어려운 부분인 《고공기》(Kaogongji)의 번역을 위해 직접 여러 공장을 방문하고 장인들과 기술자들을 심문하여 그들의 방법과 어휘에 대해 질문함으로써 아들의 작업을 검증했다고 썼습니다. 비오의 번역은 오늘날까지도 이 책의 서구 언어로 된 유일한 번역으로 남아 있습니다.

그는 1862년 2월 3일 파리에서 사망했습니다.

업적

### 전자기학

장바티스트 비오는 생전에 과학계에 많은 기여를 했으며, 특히 광학, 자기학, 천문학 분야에서 두각을 나타냈습니다. 1804년 그는 프로이센의 자연사가 알렉산더 폰 훔볼트(Alexander von Humboldt)와 공동으로 저술한 논문에서 동일한 자기장 강도의 선을 사용했습니다. 자기학의 비오-사바르 법칙은 비오와 그의 동료 펠릭스 사바르가 1820년에 수행한 연구를 기념하여 명명되었습니다. 그들은 실험에서 "긴 수직 도선과 일정 수평 거리에 있는 자침을 시작으로 [도선에 전류를 흘리면 자침이 움직인다는 것을 보여주어]" 전기와 자기 사이의 연관성을 입증했습니다(Parsley).

### 운석

1803년 비오는 프랑스 노르망디 레글(L'Aigle)에 떨어진 3,000개의 운석에 대해 조사하고보고하라는 프랑스 아카데미의 파견을 받았습니다(레글 운석 참조). 그는 당시 '돌'이라고 불리던 이 운석들이 우주에서 온 것임을 밝혔습니다. 이 보고서를 통해 비오는 운석이 우주의 파편이라는, 1헨스트 클라드니(Ernst Chladni)가 1794년에 발표한 주장을 뒷받침하는 데 기여했습니다.

1803년 프랑스 레글 근처에 떨어진 운석에 대한 비오의 철저한 조사가 있기 전에는, 지구에서 발견된 암석이 지구 외의 기원을 가질 수 있다고 진정으로 믿는 사람은 거의 없었습니다. 하늘에서 불화살이 목격된 후 땅에서 발견된 특이한 암석에 대한 일화적 이야기가 있었지만, 그러한 이야기는 대개 공상으로 일축되었습니다. 특이한 암석에 대한 본격적인 논쟁은 1794년 에른스트 클라드니가 그러한 암석이 지구 외의 기원을 가지고 있다고 주장하는 책을 출판하면서 시작되었습니다(Westrum). 비오가 레글의 암석을 분석할 수 있게 된 후에야 비로소 하늘에서 목격된 불화살이 대기권을 통과해 떨어지는 유성이라는 사실이 일반적으로 받아들여졌습니다. 비오의 시대 이후, 운석 분석은 태양계의 화학적 조성에 대한 정확한 측정도 이어졌습니다. 태양계 내 유성의 구성과 위치는 또한 천문학자들에게 태양계가 어떻게 형성되었는지에 대한 단서를 제공했습니다.

### 편광

1812년 비오는 광학 연구, 특히 빛의 편광으로 관심을 돌렸습니다. 19세기 이전에는 빛이 입자(corpuscles)라고 불리는 불연속적인 덩어리로 이루어져 있다고 믿어졌습니다. 19세기 초, 많은 과학자들은 빛의 파동설을 지지하며 입자설을 무시하기 시작했습니다. 비오는 자신이 얻은 결과가 빛이 입자로 이루어져 있을 때만 나타날 수 있음을 보여주기 위해 편광 연구를 시작했습니다.

1815년 그는 "편광이 유기 물질을 통과할 때, 재질의 광축에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있음"을 입증했습니다. 색편광 및 선광 분야에서의 그의 연구는 광학 분야를 크게 발전시켰지만, 그의 연구 결과는 빛의 파동설을 사용해서도 얻을 수 있음이 나중에 밝혀졌습니다. 오귀스탱장 프레넬(Augustin-Jean Fresnel)의 횡파 설명은 훨씬 더 간단하며 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell)의 방정식과 일치합니다.

빛의 편광에 대한 비오의 연구는 광학 분야에서 많은 돌파구를 마련했습니다. 텔레비전 및 컴퓨터 화면과 같은 액정 디스플레이(LCD)는 액정이 투과된 빛의 강도를 조절할 수 있도록, 액정에 진입할 때 필터에 의해 편광된 빛을 사용합니다. 이는 액정의 편광이 그에 가해지는 전기 제어 신호에 반응하여 변화함에 따라 발생합니다. 편광 필터는 원하지 않는 반사를 차단하거나 반사를 강화하기 위해 사진술에서 광범위하게 사용됩니다.

### 주석(타르타르산 칼륨)

주석산수소칼륨은 이란의 와인 용기 안에서 처음 발견되었습니다. 이 물질의 현대적 응용은 1768년에 시작되었으며, 1832년 장바티스트 비오는 주석의 물리적 성격을 발견했습니다. 이 품목은 프랑스인들이 요리에 자주 사용하기 시작하면서 큰 인기를 얻었습니다.

### 자오선 측정

1806년 8 그는 경도국(Bureau des Longitudes)의 위임으로 프랑수아 아라고(François Arago)와 함께 들랑브르와 메생이 프랑스와 스페인에서 시작한 자오선 호(들랑브르와 메생의 자오선 호)의 측정을 이어갔습니다.

주요 저서

- 물리 천문학 초보 논고 (Traité élémentaire d'astronomie physique, Klostermann, 1810–1811)

- 빛 분자의 무게 중심 주변 운동에 대한 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 수학 물리학 논고 (Traité de physique expérimentale et mathématique, Deterville, 1816)

- 실험 물리 초보 요강 (Précis élémentaire de physique expérimentale, 이탈리아어. 제1권. 나폴리: 티포그라피아 델 조르날레 엔치클로페디코. 1818.)

- 실험 물리 초보 요강 (Précis élémentaire de physique expérimentale, 이탈리아어. 제2권. 나폴리: 티포그라피아 델 조르날레 엔치클로페디코. 1818.)

- 실험 물리 초보 요강 (Précis élémentaire de physique expérimentale, 이탈리아어. 제4권. 나폴리: 티포그라피아 델 조르날레 엔치클로페디코. 1818.)

- 실험 물리 초보 요강 (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 저술한 행성 천문학 역사 요강 (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 요강 (Précis de l'histoire de l'astronomie chinoise, 임페리얼 인쇄소, 1861)

- 인도 천문학 및 중국 천문학 연구 (Études sur l'astronomie indienne et sur l'astronomie chinoise, 레비 형제, 1862)

- 과학 및 문학 혼합 문집 (Mélanges scientifiques et littéraires, 레비 형제, 1858)

- 이집트 천문학의 여러 요점에 관한 연구 (Recherches sur plusieurs points de l'astronomie égyptienne, 디도, 1823)