[미디어인천신문 김철한기자]1918년 오늘 아인슈타인 이후 20세기 최고의 천재 물리학자로 2차 대전 중에는 원자폭탄 제작에 참여한 리처드 필립스 파인만이 출생했다.

그는 빛과 물질 사이의 모든 상호작용뿐만 아니라 하전입자끼리의 상호작용을 수학적으로 기술한 양자 전기역학(Quantum Electrodynamics, QED) 이론을 만들어 줄리안 슈윙거, 도모나가 신이치로와 함께 1965년에 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 

물리학 교과서인 ‘파인만 강의’ 등 물리학에 대한 대중적인 책을 여러 권 저술한 그는 봉고 연주자로도 잘 알려져 있으며, 20세기의 가장 뛰어난 사고력의 소유자로 평가받고 있다.

▲맨해튼 프로젝트(Manhattan Project)

뉴욕의 유대인 가정에서 태어난 그는 정작 무신론자였으며 유대인 등의 인종으로 분류하는 것을 싫어했고 어려서부터 라디오 등 기계에 관심이 많아 동네의 라디오 수리를 도맡아 했다.

고등학교 시절 그는 삼각함수, 고등 대수, 무한수열, 해석 기하, 미적분학을 독학했고, 자신만의 수학적 기호를 만들어서 수학 문제를 푸는 등 수학에서 단연 두각을 보였다. 1939년 MIT를 졸업하고, 1942년 프린스턴 대학교에서 물리학 박사 학위를 받았다. 

제2차 세계 대전 중 프린스턴의 물리학자 로버트 윌슨으로부터 원자탄 개발 계획에 참여를 제안받고 독일이 원자탄을 개발하기 전에 연합군 먼저 개발하는 것이 중요하다고 판단한 그는 이 프로젝트에 합류했다.

당시 맨해튼 프로젝트(Manhattan Project)로 명명된 이 비밀 프로젝트는 비밀을 유지하기 위해 뉴멕시코주의 산중에 있는 로스앨러모스(Los Alamos)에 새롭게 세워진 연구소에서 연구했다. 앤더슨, 베테, 보어, 페르미, 파인만, 프리쉬, 파이얼, 라비, 세그레, 스릴 라드, 텔러, 울람, 바이스코프, 휠러, 위그너, 폰 노이만 등 중요한 물리학자나 수학자들 백 명 이상이 이 프로젝트에 합류했다.

1945년 7월 16일 5시 30분에 로스앨러모스에서 남쪽으로 340km 떨어져 있는 알라모 고도에서 실시한 원자폭탄 폭발 실험은 과학자들이 예상한 TNT 5,000t의 폭발력과 달리 실제 폭발력은 TNT 20,000t의 위력을 보였다.

그해 8월 6일과 9일 일본 히로시마와 나가사키에 각각 투하된 원자폭탄으로 한순간에 두 도시는 폐허가 되었고 사망자가 20여만 명에 이르자 많은 로스앨러모스 과학자들은 원자폭탄의 엄청난 파괴력에 대해서 심각하게 우려하여 전쟁 후 핵에너지를 평화적인 목적에만 사용하도록 하기 위해 노력했다.

▲양자 전기역학

‘양자 전기역학’이란 전자와 전자기장의 성질 및 상호작용을 ‘장의 양자론’ 입장에서 다룬 것으로 여러 빛의 복사 과정, 빛의 흡수 또는 발생의 현상을 올바르게 반영할 뿐만 아니라, 광자와 전자의 상호작용들을 제대로 해명하게 되면서 인정받게 되었다.

‘양자 전기역학’에서 전자와 전자기장의 상호작용을 양자역학적으로 다룰 때 전자의 에너지와 질량이 무한대로 발산하는 문제 즉 ‘발산의 곤란(divergence difficulty)’을 해결하기 위해 파인만, 줄리안 슈윙거, 도모나가 신이치로 등에 의해 독립적으로 고안된 처리법인 ‘재규격화 이론’은 현재 물리학의 여러 분야에서 이용되고 있다.  

2차 세계대전이 끝나고 코넬 대학교의 교수로 재직하면서 양자 전기역학을 연구한 파인만은 1948년 복잡한 입자 간의 상호작용을 보기 쉽게 표현하기 위해 고안한 ‘파인만 다이어그램’을 이용하여 ‘재규격화 이론’을 완성했다.

1950년 이후에는 액체 헬륨 이론을 연구했다. 그는 1954년 알베르트 아인슈타인상과 1965년 양자 전기역학의 재규격화 이론 연구의 업적으로 노벨 물리학상을 받아 아인슈타인과 더불어 20세기 최고의 물리학자로 인정받았다. 아인슈타인이 거시적 물리학의 대표자라면 파인만은 미시적 물리학의 대표자로 평가받는다.

그는 봉고 연주를 좋아하는 등 보통 사람들이 보기에는 기행이라고 할 수 있는 행동을 일삼았고 1988년 우주왕복선 챌린저호의 폭발 원인을 조사하는 위원회의 위원으로 임명되어 유례없는 낮은 온도로 인해 엔진 부스터의 접합을 담당하는 오링(O-ring)에 문제가 생긴 것이 폭발 원인임을 밝혔다.

그는 5년에 걸친 암 투병 끝에 1988년에 사망했으며 그가 고안한 ‘파인만 다이어그램’은 20세기 후반 이후 이론 물리학에 널리 사용되고 있다. 그의 저서로는 ‘양자 전기역학‘ㆍ‘파인만 강의’ㆍ‘물리 법칙의 특성’ㆍ‘QED’ 등이 있다.

*출처: 다음 백과 /두산 백과 /온라인 커뮤니티 /위키백과 /나무위키

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