20세기 100대 과학사건 - 매일경제 선정

20세기 100대 과학사건 (1)

20세기에 이뤄진 놀라운 발견과 발명, 연구 결과는 인류 전체 삶의 모습을 바꿨습니다.
실제로 알베르트 아인슈타인, 막스 플랑크, 지그문트 프로이트 등 과학자들이 제시한 이론과 연구는 인간 가치관과 사고 체계를 바꿀 만큼 큰 영향을 줬지요. 자, 이제부터 20세기에 과학자들이 성취한 놀라운 과학사건 속으로 뛰어들어 봅시다.

란트슈타이너

★ 인간 혈액형 발견

출혈 때문에 수술 과정에서 사망하는 환자가 많은 것은 의술 발달에 결정적인 장벽이었습니다.

이 문제 해결에는 오스트리아 출신 란트슈타이너가 결정적인 기여를 했습니다. 그는 빈 대학에서 혈청학에 관한 연구를 하던 중 서로 다른 사람 혈액을 섞을 때 적혈구끼리 엉겨 붙는 현상이 일어나는 것을 발견했습니다.

사람 혈액은 응집원에 따라 A형 B형 AB형 O형으로 구분된다는 사실을 밝혀냈지요. 이런 공로로 란트슈타이너는 1930년 노벨상을 수상했습니다.

플랑크

★ 플랑크의 양자가설 등장

독일 물리학자 막스 플랑크는 1900년 '빛이 입자이며 동시에 파동인 물질'이라는 가설로 이 문제에 대한 이론적인 통합을 최초로 시도했습니다.

그는 빛 에너지가 입자로 설명할 수 있는 특정한 단위, 즉 양자를 가진다는 양자가설로 빛의 파동성과 입자성을 하나의 이론 틀 안에 집어넣으며 현대 물리학으로 전환점을 마련했습니다.

프로이트

★ 프로이트, '꿈의 해석' 발간

정신분석학 창시자인 프로이트는 인간 마음에 본인이 의식하지 못하는 무의식이 존재한다고 주장했습니다. 1900년에는 '꿈의 해석'을 발표해 꿈을 무의식 세계에 이르는 길이라고 새롭게 해석했습니다.

또 인간 인격구조를 '이드(id)' '자아(ego)' '초자아(superego)'로 나누고 사회적 양심이나 부모의 금지 등에 의해 형성되는 초자아에 의해 생명, 특히 성충동인 리비도(libido)가 억압돼 잠재의식을 형성한다고 봤지요.







★ 라이트 형제, 최초의 비행

미국 윌버 라이트와 오빌 라이트 형제는 1896년부터 비행기 연구를 시작했습니다. 먼저 날개 모양을 변형시켜 비행기 방향을 바꾸는 방법을 발명했고, 내연기관을 이용해 글라이더에 싣는 12마력짜리 발동기를 만들었습니다. 1903년 12월 17일 노스캐롤라이나 키티 호크에서 인류 사상 최초로 성공적인 동력 비행이 이뤄졌습니다. 체공 시간은 불과 59초에 그쳤지만 인류 삶을 변화시킨 위대한 첫 발자국이었습니다.

아인슈타인

★ 아인슈타인, 특수상대성 이론 제창

유명한 특수상대성 이론은 빛과 관련한 고전역학과 맥스웰 전자기학의 모순에서 시작됐습니다.

달리는 차와 정지한 차에서 나오는 빛의 속도는 고전역학에 따르면 서로 다르지만 전자기학에 따르면 일정하다는 모순을 설명하려는 시도였지요.

아인슈타인은 이 현상을 설명하기 위해 "우주 어디에도 관찰자에게 전혀 상관없는 절대공간과 절대시간이라는 개념은 존재하지 않는다"고 주장했습니다.

특수상대성 이론은 또 물질과 에너지 관계인 'E=mc2'도 밝혀냈습니다.

헤르츠

★ 대서양 횡단 무선통신

1887년 독일 물리학자 헤르츠가 발견한 전자기파는 새 시대를 열었습니다. 그러나 최초로 전파를 통신에 이용한 사람은 마르코니였지요.

1895년 마르코니는 이탈리아 볼로냐에 있는 자기 집 근방에서 2.4㎞ 떨어진 곳으로 무선 전파 신호를 보내는 데 성공했습니다.

1901년 12월 12일에는 영국 폴두에서 미국 뉴펀들랜드까지 무려 3380㎞ 거리에서 최초로 대서양 횡단 무선 통신에 성공했습니다.

마르코니

★ 아인슈타인, 광전효과 설명

1905년 알베르트 아인슈타인은 광양자 개념을 도입해 금속에 충분한 에너지 빛을 쪼였을 때 금속 자유전자가 방출되는 '광전효과'를 설명했습니다.

아인슈타인은 빛을 플랑크의 양자가설에 따른 에너지를 가진 덩어리, 즉 광양자라고 봤지요. 결국 그는 빛의 입자성을 분명히 해 빛의 입자ㆍ파동 이중성 문제를 본격적으로 제기하는 계기를 만든 셈입니다.

페센든

★ 라디오 방송의 시작

사람 음성과 같은 연속적인 신호의 송ㆍ수신을 처음 성공시킨 것은 캐나다 물리학자이자 발명가였던 레지널드 페센든이었습니다.

그는 1904년에 고주파수 교류발생기를 이용해 발생시킨 라디오파를 변조해 사람 음성을 전송할 수 있다는 것을 증명했습니다. 이어 그는 1906년 크리스마스 이브에 진폭변조(AM)를 이용해 매사추세츠주 브렌트록에서 최초로 음악과 짧은 이야깃거리 등을 묶은 음성 방송을 했습니다.







★ 영화오락 시대 도래

필름에 빛을 비춰 스크린에 보여주는 영사 방식 영화를 발명하고 이를 대중적으로 상영한 것은 1895년 프랑스 뤼미에르 형제가 처음이었습니다. 초기 영화들은 길이가 1분도 채 안 됐고 편집이라는 개념이 없어 단 한 개 쇼트만으로 이뤄진 것이 대부분이었습니다. 오늘날 영화는 과학기술과 함께 음악 미술 연극 문학 요소가 종합된 가장 대중적인 매체로 자리 잡았습니다.


★ 비네, 지능검사 개발

인간 지능을 측정하는 구체적이고 체계적인 측정법을 개발한 사람은 프랑스 실험심리학의 아버지로 불리는 비네입니다. 원래 비네와 프랑스 교육부가 하려고 했던 일은 지능 발달이 지체된 어린이들을 찾아내는 것이지 어린이들의 타고난 지적 능력을 비교하는 것은 아니었습니다. 사실 지능검사가 인간 지능을 단순한 수치로 나타내는 점을 보면 '사람이 지니고 있는 다양한 능력을 단순평가할 뿐'이라는 비판을 피하기 어렵습니다.



20세기 100대 과학사건 (2)
[매일경제] 2008년 06월 24일(화)

진공관, 플라스틱, 자동차가 등장해 세상을 보다 편리하게 바꿨습니다. 또 모건의 초파리 실험, 베게너의 대륙이동설, 러더퍼드의 원자 모델, 보어의 원자 구조 규명 등은 자연을 바라보는 우리의 지식을 비약적으로 향상시켜 줬습니다.


◆ 러더퍼드, 원자의 신비 밝혀



러더퍼드가 원자의 신비를 밝혀냈습니다. 1890년 무렵에 이르러 원자의 성질에 관해서는 많이 알려졌지만 정작 원자 구조에 대해서는 별로 규명된 게 없었습니다. 원자가 너무나 작아서 현미경으로도 볼 수가 없었기 때문이죠. 러더퍼드는 원자는 양의 전하를 가진 원자핵의 주위를 전자들이 돌고 있다는 원자 모델을 발표했고, 이 모델은 원자를 이해하는 데 기초를 제공해 줬습니다.


◆ 보어, 원자 구조 규명…양자역학 성립 기여



1913년 덴마크 물리학자 닐스 보어는 전자가 양자화된 에너지를 갖는다는 내용의 원자 모델을 발표했습니다.
이 모델은 기존 러더퍼드 원자 모형의 불안정성 문제를 해결함과 동시에 주기율표와 화학 변환을 설명할 수 있었습니다. 보어의 원자 모델은 양자 가설을 채택했기 때문에 고전 물리학의 개념에서는 벗어난 것이었고, 이후 20세기 과학의 최대 성과인 양자역학이 성립됐습니다.


◆ 삼극진공관 발명…통신혁명 불붙여

19세기 말부터 시작된 통신혁명에서 가장 큰 영향을 미친 것이 바로 이 삼극진공관입니다. 1907년 미국의 발명가 리 디 포리스트가 발명했는데요. 삼극진공관은 미약한 신호를 증폭할 수 있게 해줘 통신거리의 한계 문제를 해결해 줬습니다.


◆ 영하 269도에서 초전도 현상 발견

초전도 현상은 금속이 특정 온도(임계 온도) 이하로 냉각되면 전기저항이 완전히 사라지는 것을 말합니다. 1911년 네덜란드 물리학자 카메를링 오네스는 영하 269도의 극저온에서 초전도 현상을 발견했습니다. 초전도 현상은 자기부상열차를 비롯해 거의 모든 전기제품에 근본적인 변화를 가져옵니다.


◆ 합성섬유 '베이클라이트' 특허받아

산업과 일상생활에서 빼놓을 수 없는 기본 물질이 된 플라스틱이 특허를 받았습니다. 이른바 '플라스틱의 시대'를 여는 효시가 된 것이 20세기 초 미국의 베이클랜드가 개발ㆍ판매한 최초의 합성섬유 베이클라이트(Bakelite)였지요.

베이클랜드는 수년 간의 연구 끝에 페놀과 포름알데히드의 축합반응으로 페놀수지를 인공적으로 합성하는 데 성공하고, 이 페놀수지를 자신의 이름을 딴 베이클라이트로 명명해 1909년부터 대량생산했습니다.


◆ 베게너, 대륙이동설 주장


20세기 초 베게너 등장 이전까지만 해도 지질학자들은 대륙들이 안정돼 있다고 생각했습니다.
하지만 1912년 베게너의 '대륙이동설' 발표로 지구 대륙들이 오랜 과거에는 한 덩어리로 붙어 있다가 여러 대륙으로 분리됐다는 주장이 설득력을 얻어갔습니다. 대륙이동설은 대다수의 지질학자에 의해 비웃음거리가 되다가 2차대전 후 해저 탐험과 지자기학 발달 등 새로운 근거에 힘입으며 인정받기 시작했습니다.


◆ 최초의 화학요법제 '살바르산' 개발

인간 세포에는 손상을 주지 않고 인체에 침입한 세균만 죽이는 화학요법제가 최초로 개발됐습니다. 바로 매독 치료를 위한 비소화합물 '살바르산 606'이 그것인데요. 지금의 관점에서야 너무나 당연한 원리에 입각한 약이지만 개발 당시에만 해도 이전에 매독 치료에 사용되던 수은보다 약효가 뚜렷하고 부작용이 없어 수많은 매독 환자를 구해냈습니다.


◆ 브래그 父子, X선 회절 관찰

1895년 뢴트겐이 X선을 발견한 이후 바클라는 X선이 전자기 스펙트럼의 일종으로 가시광선보다 훨씬 길이가 짧은 파동이라는 것을 밝혀냈고, 라우에는 X선 파장이 황산아연 결정체에 X선을 쬐는 실험을 통해 회절무늬를 얻는 데 성공했습니다. 브래그 부자(父子)는 이를 이용해 X선 결정학의 기틀을 잡았습니다. 이들은 X선 회절을 통해 물질의 3차원 구조를 알아낼 수 있는 방법을 고안했습니다.


◆ 모건의 초파리 돌연변이 실험

모건은 초파리 돌연변이 실험을 통해 '유전학'의 기초를 확고히 다졌습니다. 멘델은 생물의 유전 원리를 체계화했으나 유전자의 실체는 알지 못했으며, 멘델 이후 서턴은 유전자가 염색체 속에 존재하는 작은 입자라는 염색체설을 주장했습니다. 미국의 모건은 초파리를 재료로 연구해 유전자가 염색체에 있다는 사실을 확실히 했습니다.

더 나아가 그는 각각의 유전자는 염색체 위의 일정한 위치에 있으며, 대립 유전자는 각각 상동염색체 위의 동일한 위치에 존재한다는 유전자설을 발표했습니다. 초파리는 한국의 첫 우주인 이소연 박사가 실험을 위해 우주로 갖고 간 생물이기도 합니다.


◆ 포드, 자동차 생산방식 혁신



헨리 포드는 1903년 포드자동차회사를 설립한 후 1908년 말부터 내연기관을 사용하는 T형 자동차를 생산하기 시작했습니다.
이 자동차는 이후 1925년까지 모두 1500만대가량이 생산ㆍ판매되는 대성공을 거두었는데 그 성공 배경에는 1913년에 컨베이어벨트를 이용한 조립 라인을 도입한 것이 가장 큰 역할을 했습니다.

이러한 생산에서의 혁신으로 대당 출고까지 걸리는 시간이 12.5시간에서 1.5시간으로 단축됐고, 대량생산으로 인한 규모의 경제에 힘입어 가격도 825달러에서 295달러까지 급격히 하락해 자동차의 대중화를 가져오게 됐습니다.



20세기 100대 과학사건 (3)
[매일경제] 2008년 08월 26일(화)

20세기에 발생한 중요한 과학사건들을 소개해 드리는 세 번째 시간입니다.
알베르트 아인슈타인이 일반상대성이론을 발표해 세계를 해석하는 시각을 바꿔놨고, 양자역학이 등장해 미시세계에 대한 우리의 이해를 도왔죠. 또 최초 가정용 냉장고 생산, 최초 상업용 라디오 방송 등은 우리의 생활을 완전히 바꿔놓았습니다.


◆ 아인슈타인, 일반 상대성 이론 제창



1915년 아인슈타인은 일반상대성이론을 발표해 시공간, 물질, 중력에 대한 우리의 인식을 바꿔놓았고, 현대 우주론을 탄생하게 만들었습니다. 일반상대성이론은 중력이란 휘어진 시공간을 따라 물질이 움직이는 현상일 뿐이며 중력장 방정식으로 표현된다고 설명합니다. 일반상대성이론은 블랙홀의 존재 등을 설명했고 팽창우주론, 물질의 근원, 시공간의 근원에 대한 이후 연구의 이론적 기초를 제공했습니다.


◆ 양자역학의 체계를 세우다



1926년 독일의 베르너 하이젠베르크와 에어빈 슈뢰딩거는 각각 독립적으로 양자역학의 체계를 세웠습니다. 빛과 물질의 입자-파동 이중성은 양자역학에 의해 비로소 이론적으로 해결됐습니다. 하이젠베르크는 닐스 보어의 수소 원자 모형에서 발전된 고전양자론의 문제점을 해결하려는 노력 끝에 행렬역학을 얻어냈습니다. 한편 슈뢰딩거는 전자 궤도 간 전이라는 개념을 피하기 위해 양자역학을 시도했습니다.


◆ 라디오 첫방송은 미국 대통령 선거

1920년 11월 2일 미국 KDKA 방송국은 피츠버그에서 세계 최초로 라디오 상업방송을 시작했습니다. KDKA가 처음 내보낸 프로그램은 워런 하딩과 제임스 콕스가 대결한 그해 대통령 선거전의 개표 중계방송이었습니다. 하딩이 대통령으로 당선됐다는 소식이 다음날 아침 신문이 배달되기도 전에 라디오를 통해 전달되자 미국 국민은 라디오의 위력을 실감하게 됩니다.


◆ 액체연료추진 로켓 개발



최초로 액체연료추진 로켓을 제작하고 발사했던 사람은 미국의 과학자이자 발명가였던 로버트 고더드입니다. 그의 로켓은 약 2.5초 동안 56ｍ를 비행하는 데 불과했지만, 그의 실험은 인류의 우주 탐험 역사에서 새로운 가능성을 시사한 사건이었죠.

그 후 로켓 추진 무기를 개발하기 위해 엄청난 자원이 투입됐는데, 대표적인 것이 아돌프 히틀러의 명령으로 베르너 폰 브라운이 개발한 V-2 유도 미사일이었습니다.


◆ 가정용 냉장고 최초 생산



지금은 보편적인 가정용 냉장고의 역사는 그리 오래되지 않았습니다. 현재 우리가 쓰는 냉장고 보급은 미국에서 불과 70여 년 전의 일이죠. 미국 최초 가정용 냉장고 '캘비네이터'는 1918년에 시판되기 시작했지만 높은 가격과 냉매 누출 등 문제로 보급률은 저조했습니다.

뒤를 이어 GE에서 1925년부터 생산하기 시작한 '모니터톱'은 이러한 문제점들을 점차적으로 개선해 나가면서 공격적인 판촉 전략을 구사해 1931년에 100만대의 생산을 기록한 최초의 냉장고가 됐습니다.


◆ 밴팅ㆍ베스트, 인슐린 추출 성공

당뇨병이 췌장과 관계가 있다는 것은 19세기 후반에 알려졌고, 이에 따라 많은 연구자들이 췌장에서 분비되는 물질을 분리하려고 시도했습니다.

1921년 캐나다 토론토대 의대 연구원인 프레더릭 밴팅은 췌장관을 묶어 단백질 분해효소인 트립신 분비를 막아 인슐린을 추출한다는 가설을 세웠고, 이 가설의 가치를 인정한 생리학 교수인 존 매클리어드는 밴팅의 연구를 지원했습니다. 그 결과 밴팅과 찰스 베스트는 두 달 만에 인슐린으로 추정되는 물질을 추출하는 데 성공했고, 이를 생화학자 제임스 콜립이 순수하게 정제했습니다.


◆ 1차세계대전 탱크 첫 등장

근대적인 탱크가 처음 전장에 모습을 나타낸 것은 1차 세계대전이 한창이던 1916년 9월 15일입니다. 이날 탱크로 이뤄진 영국의 작은 부대가 솜전투에서 중요한 승리를 거뒀습니다. 탱크는 전투에 참가하고 있던 독일군을 모두 놀라게 했죠.

이듬해 벌어진 캉브레 전투에서는 강력한 전차군단이 독일군의 견고한 참호장벽을 깨뜨리는 데 결정적 역할을 했습니다. 그 후 전차는 사람들로부터 진지 돌파용 신무기로 확고한 명성을 얻게 됐습니다.


◆ 스베드베리, 초원심분리기 제작

초원심분리기는 고분자화학, 분자생물학 등 분야 연구에서 없어서는 안 되는 기구입니다. 테오도르 스베드베리는 1923년에 초원심분리기를 처음 고안한 뒤 15년 이상 기간에 걸쳐 22개의 회전기를 만들고 시험하며 개량한 끝에 만족할 만한 유형의 기계를 만드는 데 성공했습니다.

단백질 등의 분자량은 너무 크므로 1900년대 초때까지 사용하던 방법으로는 알아낼 수가 없었습니다. 초원심분리기가 등장한 이후에야 제대로 된 단백질 연구가 가능해졌죠.


◆ 러더퍼드, 인공 핵변환 성공

어니스트 러더퍼드는 방사능 원소 토륨이 기체를 방출한다는 것을 발견했는데, 그가 발견한 기체는 라돈의 동소체로 밝혀졌고 이것으로 방사능 물질의 반감기를 최초로 발견하게 됐습니다.

러더퍼드는 원자가 어떻게 쪼개질 수 있는지, 또 방사성 원소가 어떻게 다른 원소로 붕괴될 수 있는지 입증했기 때문에 핵에서 한두 개 입자를 방출할 수만 있다면 한 원자를 다른 원자로 변환시킬 수 있다고 추론했습니다.


◆ 하버ㆍ보슈, 질소비료 인공합성

19세기 화학비료를 대량으로 생산하는 새로운 기술이 개발됐습니다. 그리고 공기 중에 포함돼 있는 무한한 양의 질소를 식물이 이용할 수 있는 형태로 고정시켜 비료로 만드는 기술이 독일의 프리츠 하버와 카를 보슈에 의해 개발됐죠. 하버는 기체상태의 질소와 수소를 암모니아로 고정시키는 반응의 최적 조건을 찾아냈습니다.

보슈는 더 싸고 효과적인 촉매를 찾아내고 공장 생산을 위한 공정을 개발했습니다.



20세기 100대 과학사건 (4)
[매일경제] 2008년 10월 28일(화)



20세기 100대 과학사건을 정리하는 네 번째 순서입니다. 찰스 린드버그가 대서양 횡단에 성공하면서 비행역사를 새로 쓰기 시작했고, 영국의 플레밍 박사는 페니실린을 발견해 2차세계대전 때 수많은 인명을 구했습니다. 빅뱅이론은 우주탄생의 비밀을 밝혀주는 계기가 됐습니다.


◆ 텔레비전 개발…영국 BBC 첫 방송

텔레비전의 기초가 된 것은 1884년 독일의 폴 닙코브가 발명한 닙코브 원판이다. 이는 작은 나선형 구멍이 뚫려 있는 회전 원판에 화상을 투사하고 그 빛의 세기를 셀레늄 광전지로 측정해 전기신호로 바꿔 전송하는 것이다. 이 신호를 이용해 빛의 강약을 복원하고 이를 회전 원판에 투사해 원래의 화상을 재현했다.

영국의 존 로지 베어드(1888~1946)는 1926년 런던과 글래스고 사이의 전화선을 이용해 영상전송에 성공했다.
1936년 영국 BBC는 세계 최초의 정기 텔레비전 방송을 시작하면서 전자식 시스템을 채택했다.


◆ 북미대륙 횡단전화 개통

1876년 알렉산더 벨이 발명한 전화는 비약적으로 발전해 1887년 이미 미국에는 15만대, 영국에는 2만6000대, 프랑에는 9000대가 있었다. 전화의 개발 초기에는 신호를 증폭하는 데 많은 문제가 있어 장거리 통화가 불가능했다. 이 문제를 해결한 것이 1907년 미국 발명가 드 포리스트가 발명한 진공관으로 만든 증폭기였다.

드 포리스트의 특허를 사들인 AT&T(벨 전화회사의 후신)는 미국 전역에 신호증폭 중계소를 설치해 1911년 북미대륙횡단 전화 통화에 성공했다. 제트기의 등장으로 세계가 거리면에서 하나의 지구촌이 된 것처럼, 대륙횡단전화로 대표되는 장거리 유선통신은 전 세계를 하나의 '대화권'으로 묶어줬다.


◆ 빅뱅 이론 제창

빅뱅 이론에 따르면 우주는 아무것도 없던 상태에서 큰 폭발과 뒤이은 급팽창이 일어나면서 탄생했다. 1922년 수학자 프리드만은 일반상대성 이론으로부터 팽창하는 우주모형을 제시했다. 이는 1929년 허블이 우주팽창의 증거를 발견하면서 검증됐다.

1946 년에는 물리학자 조지 가모프가 우주 초기에는 너무 뜨거워 무거운 원자들은 존재할 수 없었기 때문에 이때 생겨난 수소(75%)와 헬륨(25%)이 오늘날 우주의 대부분을 차지한다고 말했다. 이 주장은 1964년 아노 펜지아스와 로버트 윌슨이 3K(-270℃)의 우주배경복사를 관측함으로써 증명됐다. 이 이론에 따르면 우주는 약 150억년 전에 태어나 지금까지 팽창해왔다.


◆ 찰스 린드버그 대서양 횡단비행 성공



1927년 5월 20일 오전. 찰스 린드버그는 뉴욕을 떠나 3605마일을 비행해 21일 저녁 프랑스 파리에 도착했다. 뉴욕을 출발한 지 33시간30분 만이다. 최초로 단독 비행으로 대서양 횡단에 성공한 것이다.

이에 앞서 1919년 레이몬드 오르테이그란 재정가는 무착륙 단독비행으로 대서양을 처음으로 건넌 사람에게 2만5000달러의 상금을 수여하겠다고 발표했다. 그가 이용한 비행기는 46피트의 날개 길이에 5135파운드의 무게를 지닌 '스피리트 오브 세인트루이스(Spirit of Saint Louis)'란 단엽기였다. 횡단비행 성공으로 그는 용기와 도전정신, 국제적 우애의 상징이 됐다.


◆ 알렉산더 플레밍 페니실린 최초 발견



페니실린은 20세기에 만들어진 약 중 최고로 꼽힌다. 페니실린은 영국의 세균학자인 알렉산더 플레밍(1881~1955)에 의해 처음 발견됐다.

플레밍은 1928년 포도상구균 계통의 화농균을 배양하다가 우연히 한 개의 배양접시에서 세균무리가 죽어 있는 것을 발견했다. 그는 페니실리움속에 속하는 곰팡이가 생산하는 물질이 항균작용을 나타낸다는 것을 확인해 1929년 연구결과를 논문으로 발표했다. 이후 옥스퍼드대학의 병리학자 플로리와 생화학자 체인은 1940년 동물실험을 실시해 페니실린이 세균을 죽이는 데 매우 효과적이라는 사실을 확인했다.

페니실린의 대량생산이 이루어지면서 2차대전 때는 물론 이후 많은 인명을 살려냈고 이런 공로로 플레밍, 플로리, 체인 3명은 1945년 노벨 생리의학상을 수상했다.


◆ 하이젠베르크, 불확정성의 원리

자동차가 고속도로에서 어떤 지점을 지날 때 스피드건을 이용하면 속도를 정확히 측정할 수 있다. 운동량은 속도와 질량의 곱이므로 이는 이 순간의 자동차의 위치와 운동량을 동시에 정확히 측정할 수 있다는 뜻이다.

그러나 전자에 대해 위치와 운동량을 동시에 측정하기는 힘들다. 양자역학의 창시자 중 한 사람인 독일 물리학자 베르너 하이젠베르크는 이를 '불확정성의 원리'라고 불렀다. 불확정성의 원리는 관찰이 개입되는 한 미시세계의 운동을 완전히 알아낼 수는 없다는 것을 보여줬다.


◆ 허블, 우주팽창의 증거 발견

미국 천문학자 허블은 1920년대 안드로메다 은하 속에 있는 세페이드 변광성 하나를 이용해 은하의 거리를 측정했다.

그 는 이 별의 편광주기를 측정하고 밝기의 절대등급을 확인함으로써 거리를 계산할 수 있었다. 그는 은하들이 서로 계속 멀어져 가고 있으며 멀리 있는 은하일수록 빠른 속도로 멀어지고 있다는 것도 알아냈다. 이는 우주가 팽창하고 있다는 '허블 효과'다.

허블의 발견은 우주가 고정된 시간과 공간 속에 머물러 있는 것이 아니라는 현대 우주론의 단초를 제공했다.


◆ 입자가속기 건설

미국 물리학자 어니스트 로렌스와 스탠리 리빙스턴은 원자핵 내부의 성질을 알아낼 수 있을 정도의 크기로 입자가속기를 개발했다.

사이클로트론 내부에는 자석의 양극 사이에 있는 진공실 안에 '디(D)'라고 부르는 반원형 전극 2개가 약간의 틈새를 두고 마주보게 설치돼 있다. 고주파 발진기를 이용해 이 틈새 안에 극성이 반복해 변하는 전기장을 만들어 준다. 장치 한가운데 있는 틈새에 가속한 입자가 생기면 전기장이 이들을 D전극 중 한 곳으로 움직이게 하며, 자기장은 이 입자들이 반원형 경로를 따라 움직이도록 이끈다. 이후 가속기는 싱크로트론, 선형가속기 등으로 확대되었고, 새로운 소립자와 우주탄생의 비밀을 푸는 열쇠를 제공하고 있다.


◆ 제트 엔진 등장

세계 최초 실용 제트 전투기는 독일의 메사슈비트 박사에 의해 개발된 메사슈비트 Me262. 1941년 11월 첫 비행한 메사슈비트 Me262 전투기는 매우 우수한 성능을 지녔다. 당시 가장 빨랐던 무스탕 전투기가 시속 704㎞였던 데 비해 이 전투기는 시속 870㎞에 달했다.

2차대전 때 이런 빠른 속도로 연합군의 프로펠러식 전투기들을 맥을 못추게 만들었다. 이 때문에 이 전투기가 얻은 별명은 스왈로(swallow), 즉 '바다제비'였다. 현재 제트 전투기는 중간급유 없이도 대륙을 횡단해 원하는 곳에 폭탄을 투하하고 돌아올 수 있으며 항공모함과 결합해 핵심적인 역할을 수행하고 있다.


◆ 공장자동화를 이끈 공작기계의 개발

1950년을 전후로 등장한 새로운 공작기계는 녹음재생과 수치제어 두 가지 형태를 띠고 있었다.

녹음재생은 작업내용을 자기테이프에 기록해 기계가 노동자의 작업을 반복할 수 있게 만든 것이다.

수치제어는 프로그래밍 언어에 의해 자동적으로 기계에 전달되므로 복잡한 기계를 가공하는 데 적합하다. 수치제어를 택한 경영진은 향후 숙련 노동자들에게 공작기계와 프로그램을 수정ㆍ통제할 수 있는 권한을 부여하기 시작했다.

공작기계는 공장자동화의 시초가 됐고 생산력의 급격한 향상을 가져왔다.