광학/간략한 빛의 역사
빛의 인식
[+/-]우리가 빛에 대해서 생각하기 위해서는 먼저, 1. 빛을 볼 수 있어야 하고, 2. 생각을 할 수 있어야 한다. 지구 위의 생명체가 살아간 35 억년의 기간 동안 빛을 인식하기 시작한 것은 5 억년에 지나지 않는다.[1] 캄브리아기 폭발이라고 부르는 동물의 대분화 시기[2]에 우리와 같은 뿌리를 가진 종들은 눈을 가졌다.[3] 그리고, 우리가 빨강, 초록, 파랑의 3원광을 구분한 것도 진화적으로는 그다지 오래된 일이 아니다.[4]
좀 오래되고 몽매한 이야기이긴 하지만, 생각은 적어도 사피엔스가 출현하고 나서 할 수 있었을 것이다. 확신할 수 있는 것은 뚜렷한 유적이 발견되고 나서 가능했을 것이다.
고대 인류가 사회를 이루고, 사고가 발달하면서 공통적으로 일어난 일은, 종교적인 의례였다. (사실 종교를 어떻게 정의하냐에 따라 다르겠지만)각각의 사회에서 제의는 흔하게 발견되는 일이었다. 종교는 일반적인 일과는 다른 신성성을 바탕으로 샤먼들에게 특별함을 부여했는데, 신성성은 압도적인 건축물(구자라트)나 제의(희생제의 등), 예언 등으로 실현되었는데, 잉카 같은 문명에서는 자연을 바탕으로 예언을 구체화했다. 더 정확히는 천문학적인 지식을 바탕으로 날짜를 가늠하였다.
지구는 (물론 더 거시적으로 볼 때에는 맞지 않지만)1년을 단위로 태양이 같은 날, 같은 시간에 위치에 놓이게 된다. 이러한 주기성 덕분에 일조량이 변하여 낮과 밤, 계절이 생기게 되는데, 주기성만을 바탕으로 더 고대의 인간들도 인식할 수 있는 사실을, 세속적이고 동시에 종교적인 권력은 건축물에 녹아냈다.
이를 잘 보여주는 건물이 아즈텍 문명의 피라미드이다. 테오티우아칸 피라미드는 춘분과 추분에 뱀의 환영이 비추도록 건물을 설계했다.[5] 어떤 집단이 지었는지는 불분명하지만, 스톤헨지의 경우에도 단순한 거석문화가 아니라 하지와 동지에 잘 맞춰서 정렬된[6][7] 거석건축물임을 통해 인류가 하늘의 움직임을 빗대어 빛을 이용했다는 사실을 알 수 있다.
헬레니즘 이전
[+/-]고대 유물 중 청동거울이 알려주듯, 이미 인류는 청동기 시대부터 (물론 우리가 사용하는 거울과 달리 코팅이 안 되어 있기 때문에 관리하기 힘들었겠으나)거울을 사용하였다. 거울은 문화적, 상징적, 문학적으로도 많이 사용되지만, 현대 광학에서도 여전히 사용하고 있는 광학에서 중요한 도구이다.
그리고 유레카 이야기로 유명한 아르키메데스는 거울에 대한 일화는 거울이 광학에서 어떻게 쓰일 수 있는 지를 보여주는 한 가지 예시가 된다. 시라쿠사의 아르키메데스는 이전 == 고대 유물 중 청동거울이 알려주듯, 이미 인류는 청동기 시대부터 (물론 우리가 사용하는 거울과 달리 코팅이 안 되어 있기 때문에 관리하기 힘들었겠으나)거울을 사용하였다. 거울은 문화적, 상징적, 문학적으로도 많이 사용되지만, 현대 광학에서도 여전히 사용하고 있는 광학에서 중요한 도구이다.
그리고 유레카 이야기로 유명한 아르키메데스는 거울에 대한 일화는 거울이 광학에서 어떻게 쓰일 수 있는 지를 보여주는 한 가지 예시가 된다. 아르키메데스는 시라쿠사의 군주 히에론 2세에게 고용되어 시라쿠사 공방전에 참전하게 되었다. 그의 말로를 생각한다면 안타까운 전쟁에 들어간 것이었으나, 아르키메데스는 아르키메데스의 갈고리나 아르키메데스의 거울을 통해서 로마의 침략에 저항하였다.
아르키메데스의 거울은 태양빛을 반사하는 거울을 여러사람한테 주어, 배의 한 부분에 반사된 태양빛을 집중시켜서, 마치 돋보기로 종이를 태우듯이 배를 태우는 목적의 무기였다. 당연히 시라쿠사 공방전 자체의 사료가 부실하고 제대로 발견되는 유적도 없고, 심지어 재현해봤을 때는 이론적으로는 가능하겠지만, 실제로 있었는지는 의문이라는 소리를 들은 것을 생각하면 아르키메데스가 시라쿠사 공방전에 도움을 줬다는 사실과, 후대에 이야기에 살이 덧붙여졌을 가능성이 높을 것이다.
이 진위가 불분명한 이야기에서 사용된 것은 이차곡선 포물선의 광학적 원리를 충실히 따른다. 망원경 중 뉴턴식 망원경이 이런 방식을 따르는데, 광축에 평행하는 입사하는 빛이 잘 정렬된 포물선 거울에 맞으면 하나의 초점으로 향하기 때문이다. 즉 이 이야기에서 시라쿠사의 병사들은 지금으로부터 2200년 전 쯤에 광학 정렬을 시도한 것이다.
헬레니즘과 중세 유럽
[+/-]헤론의 법칙, 리쿠르고스 잔
이븐 알하이삼과 렌즈
[+/-]광학의 서 돋보기 문진 렌즈 안경 망원경-갈릴레이 광학 설계
하위헌스와 뉴턴
[+/-]프리즘 슬릿 입자설과 파동설
뉴턴주의의 끝에서
[+/-]영, 프레넬, 프라운호퍼
천체관측과 분광학
[+/-]물질과 빛의 상호관계
[+/-]광전효과, 원자구조론, X선 결정학
통신과 반도체
[+/-]광통신, 포토리소그래피
- ↑ [이정모의 자연사 이야기] 눈은 창조와 진화 중 누구의 작품인가? [출처:중앙일보] https://www.joongang.co.kr/article/16956009
- ↑ John R. Paterson, Gregory D. Edgecombe and Diego C. García-Bellido, 2015, Disparate compound eyes of Cambrian radiodonts reveal their developmental growth mode and diverse visual ecology, Science Advences, doi:10.1126/sciadv.abc6721
- ↑ Russell D Fernald, 2000, Evolution of eyes, Current Opinion in Neurobiology, https://doi.org/10.1016/S0959-4388(00)00114-8
- ↑ K. S. Dulai 1, M. von Dornum, J. D. Mollon and D. M. Hunt, 1999, The evolution of trichromatic color vision by opsin gene duplication in New World and Old World primates, Genome Res. doi: 10.1101/gr.9.7.629
- ↑ <새로운세기를찾아>22. 멕시코의 마야.아즈텍 문명 [출처:중앙일보] https://www.joongang.co.kr/article/3477303
- ↑ G. Hawkins, 1963, Stonehenge Decoded, Nature, https://doi.org/10.1038/200306a0
- ↑ Darvill, T. (2022). Keeping time at Stonehenge. Antiquity, doi:10.15184/aqy.2022.5