최초로 전기가 근육을 활성화시킬 수 있다는 증거를 제시한 사람은 누구인가요?
전기근육자극요법
루이지 갈바니(1791)가 최초로 전류가 근육을 활성화시킬 수 있다는 증거를 제시했다. 19~20세기 동안 학자들은 근육이 움직일 수 있는 정확한 전기적 수치를 연구하고 기록하였다. 그리고 전기적 자극으로부터 유도되는 생체 기능은 근육에 장기간의 변화를 가져온다는 사실을 발견하였다. 60년대 소련에서는 운동선수들의 훈련에 EMS를 도입하였으며 70년대에는 서양의 학술지들과 함께 여러 학회에서 이 연구에 대한 정보를 공유하였다. 하지만 EMS가 구현되는 원리에 대한 이해의 어려움 때문인지 결과에 대한 의견이 분분했다. 최근 의학생리학 연구는 전기적 신호가 근육, 혈관, 신경세포들의 적응을 돕는 원리에 집중을 하고 있다.
활동전위
19세기 과학자들은 신경 다발에서 일어나는 전기 신호 전파를 연구하고 신경 조직이 서로 연결된 관으로 된 망()이 아니라 세포로 이루어져 있다는 것을 증명하였다. 카를로 마테우치()가 갈바니의 뒤를 이어 세포막 안팎으로 전압이 형성되어 있으며 직류 전류를 생산할 수 있다는 것을 증명하였다. 마테우치의 작업은 독일의 생리학자인 에밀 뒤 부아레몽()에게 영감을 주었고, 그는 1848년 활동전위를 발견한다. 활동전위의 전도 속도는 1850년 뒤 부아레몽의 친구인 헤르만 폰 헬름홀츠가 처음 측정하였다. 신경조직이 개개의 세포로 형성되어 있다는 것을 증명하기 위하여 스페인 의사 산티아고 라몬 이 카할은 카밀로 골지가 발명한 염색법을 이용하여 뉴런의 수많은 형태를 밝혔다. 골지와 라몬 이 카할은 그 공로로 1906년 노벨 생리학상을 수상하였다. 그들의 연구는 19세기 신경해부학 분야의 오랜 논쟁을 종식시켰다. 특히 골지는 신경계가 신경망으로 구성되어 있다고 주장하였다.
20세기는 전기생리학의 황금기였다. 1902년과 1912년에 율리우스 베른슈타인은 축삭 막에서 이온의 투과성이 변한 결과 활동전위가 생긴다는 가설을 발전시켰다. 켄 콜()과 하워드 커티스()가 막 전도율이 활동전위 동안 증가한다는 것을 증명하면서 베른슈타인의 가설은 확실해졌다. 1907년에 루이 라피크()는 활동전위가 역치를 넘어서면서 발생한다고 주장하였고, 이후 이온 전도율이 역동적으로 변화한 결과임이 증명된다. 1949년에 앨런 호지킨과 베르나르트 카츠()는 축삭 막이 서로 다른 이온에 대해 투과성이 다를 것을 고려하여 베른슈타인의 가설을 발전시켰다. 특히 호지킨과 카츠는 활동전위에서 나트륨 투과성이 하는 중요한 역할을 증명하였다. 그들은 활동전위를 일으키는 신경 막 안팎의 실제 전기적 변화를 최초로 기록하였다. 1952년 출판된 논문 5개에서 호지킨과 카츠, 그리고 앤드루 헉슬리는 전압 클램프 기술을 도입한다. 그들은 축삭 막의 나트륨 및 칼륨 이온 투과성이 전압과 시간에 의존하는 정도를 측정하였고, 활동전위를 양적으로 재구성할 수 있었다. 호지킨과 헉슬리는 열린형, 닫힌형, 차단형 등 세 형태로 존재할 수 있는 개개의 이온 채널과 연관된 수학적 모델을 고안하였다. 이 가설은 1970년대 중반과 80년대에 걸쳐 에르빈 네어와 베르트 자크만이 개별 이온 채널에서 전도율을 측정하는 패치 클램프 기술을 고안하면서 검증되었다. 21세기에 들어서 원자 수준 해상도의 결정 구조와 형광을 이용한 거리 측정, 동결전자현미경 연구를 통하여 특정한 채널이 각기 다른 종류의 이온에 갖는 선택성과 전도 상태에 대한 구조적 기반에 대하여 이해하기 시작한다.
힘 (물리)
아리스토텔레스 물리학의 허점은 17세기 갈릴레오 갈릴레이가 중세 후기 임페투스가 물체의 움직임을 만든다는 아이디어를 가져올 때 까지 수정하지 못했다. 갈릴레이는 돌과 포탄 모두 떨어지게 하는 실험에서 17세기 초 아리스토텔레스 물리학의 중력 이론을 반증했다. 그는 물체가 중력에 의해 가속되었고 질량과는 독립적이며 속도는 마찰력 등의 힘에 의해 작용되지 못한다는 것을 증명했다.
사이클로트론
사이클로트론은 미국 캘리포니아 대학 버클리 캠퍼스의 어니스트 로런스에 의해 발명되었다. 그리고 1932년 그 대학에서 사이클로트론은 처음으로 작동되었다. 로런스는 연방 전보 회사에 의해 부분적으로 제공된 자석과 계자 코일을 사용해 적용할 수 있는 사이클로트론을 만들기 시작했다. 졸업생인 M. Stanley Livingston은 생각을 실제 장비로 바꾸는데 많은 역할을 했다. 로렌스는 베타트론(자기 유도 전자 가속기) 개념과 비슷한 선상을 따라 일해온 Rolf Widerøe에 의한 DTL(drift tube linac)의 개념에 관한 기사를 읽었다. 캘리포니아 대학교 버클리의 방사선 연구실에서 로렌스는 그 당시에 세계에서 가장 강력한 가속기인 일련의 사이클로트론을 만들었다; 그것들은 각각 27인치(68cm) 4.8MeV 장치(1932), 37인치(94cm) 8MeV 장치(1937) 그리고 60인치(1.5m) 16Mev 장치(1939)이다. 그는 또한 184인치(4.7m) 싱크로 사이클로트론을 개발했다.(1945). 첫번째 유럽의 사이클로트론은 Vitaly Khlopin의 주도하에, 레닌그라드에 있는 Radium 기관의 물리 분야에서 만들어졌다. 이 레닌그라드 기구는 1932년 George Gamow와 Lev Mysovskii에 의해 처음으로 제안되었고, 이것은 1937년에 설치되었고 작동을 시작했다. 나치독일 시대에 독일육군병기군의 지원으로 사이클로트론은 Walther Bothe와 Wolfgang Gentner의 지위하에 Heidelberg에서 지어졌다. 그리고 1943에 작동되었다.
자명종
첫 기계적 자명종은 1787년에 미국 뉴 햄스피어의 레비 헛친스(Levi Hutchins)가 발명하였다. 이 장치는 그에게 맞춰 만들어진 것이기에, 그를 깨우고 일을 시작하게 만들기 위해 새벽 네 시에만 종이 울렸다. 프랑스의 발명가 안토니 레디어(Antoine Redier)는 1847년에 처음으로 수정이 가능한 기계적 자명종에 대한 특허를 제출하였다.
오보카타 하루코
오보카타 하루코는 외부의 자극으로 체세포를 초기화하여 모든 세포로 분화할 수 있는 다능성을 지닌 자극 야기성 다기능성 획득세포(Stimulus-Triggered Acquisition of Pluripotency cells, STAP)를 만드는 방법을 세계 최초로 개발했다고 발표했다. 과거 수백 년의 생물세포학 역사를 우롱하는 논문이라는 이유로 2013년 봄 네이처에 논문을 투고했다가 한차례 퇴짜를 맞았으나 오보카타 연구원은 "STAP세포는 반드시 사람에게 도움이 될 기술"이라는 신념하에 방대한 데이터를 보완해 다시 도전, 2014년 영국 네이처 권두논문으로 실렸다. 연구진이 쥐 실험을 통해 입증한 STAP 세포는 유전자 조작 없이 외부 자극만으로 줄기세포로 유도된다는 점에서, 지금까지의 생명과학 상식을 뒤집는 혁신적인 성과로 기대를 모았었다. 특히 STAP 세포는 그동안 획기적인 발견으로 평가받았던 유도만능줄기세포(iPS)에 비해 간단히, 효율적으로, 짧은 시간에 만들 수 있는 데다 유전자를 손상시키지 않기 때문에 암 발생 우려도 적을 것으로 기대를 모으기도 했다. 과거 비슷한 연구로 노벨상을 수상한 야마나카 신야(山中伸彌) 교토(京都)대 교수가 2006년 개발한 iPS는 유전자를 세포 안에 주입해 만들기 때문에 암 발생 위험이 높다는 점이 단점이었다. 지금까지 개발된 또 다른 만능세포인 배아 줄기세포(ES세포)는 수정란을 사용하기 때문에 윤리적인 문제가 지적돼 왔다.
양자역학의 역사
1905년에 아인슈타인은 빛, 더 일반적으로 모든 전자기파들을 공간상의 유한개의 점에 위치하는 에너지 양자들로 분리될 수 있다고 가정함으로써 광전효과를 설명하였다. 아인슈타인의 1905년 3월 양자 논문 "빛의 방출과 변형에 대한 발견적 관점(On a heuristic viewpoint concerning the emission and transformation of light)"의 도입 부분에서 아인슈타인은 다음과 같이 말했다.이 문장은 20세기 물리학자에 의해 쓰여진 가장 혁명적인 문장으로 불린다. 이러한 "에너지 양자들"은 나중에 "광자"로 불리게 되었으며, 이 용어는1926년 길버트 뉴턴 루이스에 의해 소개되었다. 양자적인 관점에서 각각의 광자가 에너지로 이루어져야한다는 생각은 놀라운 성과였다. 이 생각은 빛이 오로지 파동으로만 설명될때 생기는 문제인 흑체 복사에서 무한한 에너지에 도달하는 문제를 효과적으로 해결하였다. 1913년 7월에 보어는 그의 논문 ""원자와 분자의 법칙에 관하여(On the Constitution of Atoms and Molecules)" "에서 양자화를 이용하여 수소 원자의 스펙트럼 선들을 설명하였다.
전자석
1906년 프랑스 과학자 피에르 바이스는 강자성을 띄는 자기 코어에 의해 전자석의 자기장이 강해지는 것을 설명하기 위해 자구 이론을 도입하였다. 1920년대에 이르러 베르너 하이젠베르크, 레프 란다우, 펠릭스 블로흐 등의 과학자들은 강자성을 양자역학으로 설명하는 이론을 제시하였다.
엘리후 톰슨
엘리후 톰슨 (Elihu Thomson, 1853년 3월 29일 ~ 1937년 3월 13일) 은 미국의 발명가·전기 기술자이다. 1883년 휴스턴 전기 회사를 설립하였다. 1892년 에디슨 전기 회사와 합병하여 세계에서 가장 큰 전기 기구 제조 회사인 제너럴 일렉트릭 전기 회사를 설립하였다. 일생 동안 700여 개의 특허를 얻은 그의 주요 발명품으로는 전기 용접·고주파에 관계 있는 수많은 기계를 비롯하여, X선 사진 촬영법 등이 있다.
마그누스 효과
마그누스 효과( - 效果, )는 유체(액체 또는 기체) 속에 잠긴 채 회전하며 운동하는 물체에서, 이 물체와 유체 사이에 상대속도가 존재할 때 그 물체의 속도에 수직인 방향으로 물체에 힘이 발생하는 현상이다. 마그누스 효과는 공을 이용하는 스포츠에서 주로 발생하며, 공을 의도적으로 휘어지게 하려는 기술에서 중요하게 다뤄진다. 1852년 독일의 물리학자이자 화학자인 하인리히 구스타프 마그누스가 포탄의 탄도를 연구하다 발견했다.
전기
1887년, 하인리히 헤르츠가 자외선을 쬔 전극이 전기 스파크를 더 잘 발생시킨다는 것을 발견했다. 1905년 알베르트 아인슈타인은 이것이 이산적인 양자의 형태로 전달되는 빛의 에너지가 전자에 에너지를 전달하는 광전효과로 인한 것임을 밝혔다. 이는 양자혁명의 단초가 되었다. 아인슈타인은 “광전효과 법칙의 발견”에 대한 공로로 1921년 노벨 물리학상을 수상했다. 광전효과는 태양광판을 비롯한 광검출기에 이용되는 원리로서 오늘날 상업적 전기 생산에도 많이 쓰이고 있다.전기의 흐름
전류는 물분자가 전하와 함께 이동하는 상태를 뜻한다.
전기는 물분자가 가지는 전하의 상태를 의미하고,
물분자의 수소원자의 전하가 양전하 상태를 갖고
물분자의 산소원자가 음전하의 상태를 가지며
물분자 크기 180pm이내에서 갖는 전하는 한국과학으로 직류전기로 표기되어 있다.그러므로 전류와 전기의 구분은 물분자가 전기도체인 구리선과 함께 움직이느냐와 물분자의 수소원자 전하와 산소원자의 전하가 개별적으로 움직이느냐에 따라 전기와 전류가 한국과학으로 명확하게 구분되어야 한다.
Moop
전기의 생리적효과
프랑크-헤르츠 실험
프랑크-헤르츠 실험은 보어의 원자 모형의 근거가 되었고, 양자 역학의 전조가 되었던 물리학 실험이다.
1914년 독일의 물리학자 제임스 프랑크와 구스타프 헤르츠는 원자의 에너지 레벨을 실험적으로 관측하려고 하였다.
이 실험은 전자들이 불연속적인 특정한 에너지를 가지고 원자핵 주위를 돌고 있다는 닐스 보어의 원자 모형을 뒷바침해 주었다.
프랑크와 헤르츠는 이 업적으로 1925년 노벨 물리학상을 수상하였다.
윌리엄 길버트
길버트는 전기와 자기 현상을 체계적으로 연구한 최초의 학자라고 할 수 있다. 그의 전기와 자기에 관한 연구와 생각들이 기록되어있는 그의 대표적인 저서 《자석에 관하여》는 1600년에 출판되었으며 동시에 유럽에서의 전기와 자기의 연구에 기본이 되었다. 당시 유럽인들은 나침반을 사용하여 바다를 항해하였지만, 나침반의 자석이 어째서 방향을 알려주는 지에 대해서는 제대로 알려져 있지 않았다. 그래서 길버트는 자석에 관한 연구를 진행하면서, 그 때 전파되어있었던 자석에 관한 이야기들을 실제 실험으로 옮겨 보았다. 길버트는 포괄적이고 철저하게 '마늘이 자석의 자성을 약화시킨다', ' 천연자석을 통해 두통을 치료할 수 있다' 같은 당시의 신비주의적 믿음이 틀렸다는 사실을 증명하였다. 또한 길버트는 "테렐라"()라고 불리는 지구 모형을 통해 지구가 하나의 거대한 자석이라는 사실을 밝혔다.
전기
이후 오토 폰 게르니케, 로버트 보일, 스티븐 그레이, 샤를 프랑수아 드 시스테르네 등이 전기에 관한 연구를 계속했다. 18세기 벤저민 프랭클린은 사재를 팔아가면서 전기에 관한 광범위한 연구를 수행했다. 프랭클린은 1752년 6월 물에 적신 연줄 끝에 금속 열쇠를 매달고 천둥치는 날 연을 띄웠다고 흔히 알려져 있다(다만 프랭클린이 이 실험을 정말 했는지 여부는 확실하지 않다). 열쇠를 통해 그의 손등으로 전달된 스파크는 번개가 전기적 현상임을 확실히 알게 하였다. 또한 프랭클린은 음전하와 양전하라는 개념을 내놓아 전하 저장 장치인 라이덴병의 역설적인 것처럼 보이는 성질이 사실 역설이 아님을 설명해냈다.
1791년 루이지 갈바니가 생물전기의 발견을 발표했다. 이는 전기가 뉴런을 통해 근육에 신호를 전달하는 수단임을 의미하는 것이다. 1800년 알레산드로 볼타는 아연판과 구리판을 겹쳐 만든 볼타 전지를 개발하여 과학자들이 그전까지 사용되던 정전기 기계보다 안정적으로 전기를 사용할 수 있게 하였다. 1819년-1820년에는 한스 크리스티안 외르스테드와 앙드레마리 앙페르가 전기 현상과 자기 현상이 사실 같은 것이라는 전자기 개념의 단초를 발견했다. 1821년 마이클 패러데이는 전동기를 발명했고, 1827년에는 게오르크 옴이 전기회로를 수학적으로 분석해냈다. 그리고 1861년-1862년, 제임스 클러크 맥스웰이 유명한 논문 〈물리적 역선에 관하여〉에서 전기와 자기(와 빛)을 하나로 통합하였다.
H 반사
H 반사(H-reflex)는 전기적으로 발생하는 신경반사신호의 하나로서 근전도 검사에 사용된다. 말초신경에 전기적 자극이 가해지면 운동신경을 통해 직접 근육으로 전달되는 M-wave (근육파)와, 자극이 감각말초신경을 따라 척추로 전달되어 단일시냅스 연결을 통해 운동신경으로 전달되어 근육으로 되돌아오는 H-reflex의 지연정도 및 문턱값을 정상인과 비교하여 그 차이를 정량화하는 검사법이다. 독일의 생리학자 폴 호프만에 의해 최초로 발견되어 호프만 반사(Hoffmann reflex)라고도 불린다.
마이클 패러데이
1822년, 패러데이는 실험실에서 자신의 노트에 “자기는 전기로 변한다”라는 말을 남겼다. 그러나 그 당시에는 전자기 이론이 명확하게 규명되지 않았기 때문에 패러데이는 연구를 단념했다. 한편, 1820년대에는 윌리엄 스터전(참고)과 프랑소와 아라고(참고)가 전류의 변화가 자기에 영향을 미친다는 사실을 밝혀내면서 전자기학의 발전을 이끌었다. 이는 패러데이가 가지고 있던 전자기에 대한 관심을 일깨웠고, 1831년 8월 29일, 패러데이는 전자기 실험을 시작했다. 그는 약 15센치의 연철로 만든 고리에 구리 전선 두 개를 각각 감은 후, 하나의 전선은 각 끝을 전지에 연결하고 다른 하나의 전선의 끝은 맞붙였다. 특히, 끝을 맞붙인 전선 회로의 한 지점에 자기를 띤 바늘을 전선의 밑에 평행한 방향으로 두었다. 전지와 연결된 회로를 끊을 때, 바늘은 정지상태에서 움직였다. 또한, 회로를 연결할 때, 이번에는 바늘은 반대 방향으로 또다시 움직였다. 이러한 현상을 보고 패러데이는 전지와 연결된 회로의 전류의 변화가 철 고리의 자기에 영향을 미쳤고, 자기의 변화는 반대쪽 회로의 전류에 변화를 일으켰다는 결론을 얻었다. 이후 패러데이는 전자기 유도라는 기본적인 원리를 이용하여 역학적 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 장치인 발전기를 개발하였다.
니콜라이 바소프
니콜라이 겐나디예비치 바소프(, 1922년 12월 14일 ~ 2001년 7월 1일) 는 러시아의 물리학자이다. 1953년 러시아의 물리학자 프로호로프와 함께 전파를 증폭시킬 때 분자의 에너지를 이용하는 원리를 알아냈다. 이 두 사람은 또한 1955년에 이 증폭기의 작동 방법을 고쳐서 메이저라는 새로운 증폭기를 발명했다. 이 업적으로 두 사람은 1964년 미국의 물리학자 타운스와 함께 노벨물리학상을 받았다.
1963년 소련 물리학자 니콜라이 바소프와 올렉 크로힌 소련과학원 학술회원은 레이저로 핵융합을 일으키는 방법을 제안하였다.
이중 슬릿 실험
이 실험이 최초로 행해진 것은 19세기 초 토머스 영이 광자를 대상으로 한 이중 슬릿 실험이었다. 17세기의 뉴턴은 빛이 입자임을 주장하였고 이것은 오랫동안 정설로 여겨졌으나, 이 실험을 통해 간섭이 확인됨으로써 반증되었다. 이 실험 결과는 당시 뉴턴 역학에 큰 영향을 주었으며, 에테르 이론에 바탕을 둔 빛의 파동이론을 촉발하는 계기가 되었다.
전기 불꽃
기원전 600년경, 그리스의 철학자 탈레스는 천을 문지르고 다른 물건을 끌어당겨서 불꽃을 생성할때 황색이 전기가 될 수 있다는 것을 발견했다. 1671년에, 라이프니츠는 불꽃이 전기적인 현상과 관련이 있음을 발견했다. 1708년에 사무엘 월은 불꽃을 생성하기 위해 황색 천으로 문질러서 실험을 실시했다. 1752년에 토마스 달리바르드와 벤저민 프랭클린은 번개와 전기가 동일하다는 것을 독립적으로 입증했다. 프랭클린의 유명한 연 실험에서, 그는 천둥 번개가 치는 동안 구름에서 불꽃을 성공적으로 추출했다.
발전 (전기)
외르스테드가 기본 원리를 발견한 지 11년이 지난 1831년, 패러데이(영국, 1791 ~ 1867)는 전기와 자기를 연결시키는 제2의 관계를 발견했다. 그는 코일 근처에서 자석을 움직이면 코일 가운데에서 전류가 흐른다는 것과 자석을 계속 움직이면 전류도 계속 흐른다는 것을 발견했다. 즉 변화하는 자기(磁氣)는 코일에 전류를 흐르게 한다.
전기자동차
1842년에 미국의 토마스 데트와 영국 스코틀랜드의 로버트 데이비슨은 이전보다 실용적이고 성공적인 전기자동차를 발명한다. 1865년에 프랑스의 가스통 플란테가 축전지를 발명하고 그의 친구 카밀 포레는 더 많은 저장용량을 가진 축전지를 개발한다. 축전지의 발명 및 발전은 전기자동차가 번창하는데 크게 기여한다.
탈레스
한편, 철학자 소크라테스의 "너 자신을 알라"는 탈레스가 직접 했다는 설이 유력하다. 또한, 전기 발생 실험을 최초로 행한 사람이 바로 탈레스라고 한다. 여담으로, 현재 뉴욕 메트로폴리탄 박물관에 그의 이름이 새겨진 도자기가 진열되어 있다고 한다. 그러나 동명이인일 가능성도 있어서 확실하지는 않다고 한다.
물리학의 발전
1845년 주변 공간에 자기장이라는 이름을 붙이고 이 선들의 상호 작용으로 전자기 현상을 설명하였다. 패러데이는 정규 학교 교육을 받지 못했기 때문에 전자기 현상에 대한 자신의 이해를 엄밀한 수학적 형태로 나타내지는 못했다. 그러나 그는 전자기 현상의 본질을 꿰뚫는 통찰력을 갖고 있었다.
근육
근육에 자극을 가하면 먼저 근섬유 막에 흥분이 생긴다. 즉, 운동 신경의 말단이 근섬유와 접하는 부위를 '신경근 접합부'라고 하고, 특히 이 부위의 근섬유막을 '운동 종판'이라고 하는데, 근육에 자극을 가하면 운동 뉴런의 말단에서 아세틸콜린이 분비되어 운동 종판의 이온에 대한 투과성이 증가되므로 활동 전류가 발생한다. 척추동물의 가로무늬근에서는 흥분이 근섬유막에서 근원 섬유로 전해져 근육의 수축이 일어난다. 근육의 흥분과 수축의 기작은 최근에 와서야 해명되고 있다. 헉슬리 등은 도마뱀이나 개구리 등의 근원 섬유를 둘러싼 내부 원형질의 망상 구조가 흥분과 수축의 과정에 중요한 역할을 하고 있다고 말하고 있다.
물리학의 발전
1840년대 영국의 제임스 프레스콧 줄은 역학적 일과 열의 정량적 관계를 측정하기 위한 장치를 고안하였다. 그는 역학적 일에서 전류를 만들고 전류에서 다시 열을 발생시키는 장치를 만들어 열과 역학적 일 사이의 변환 관계, 즉 열의 일당량을 숫자로 제시하였다. 줄은 ‘역학적 힘이 소모되면 언제나 정확히 같은 양의 열이 발생한다.’고 결론지었다. 그는 1847년 영국 과학 진흥 협회에서 이 결과를 발표하였다.
자기 코어 메모리
자기 코어 메모리를 세계에서 처음 개발한 사람은 상하이에서 태어난 미국인 물리학자인 왕안과 Way Dong Woo이다. 이들은 1949년에 펄스 전송 제어 장치를 개발하였다. 이 이름은 코어의 자기장을 활용하여 전기 기계식 시스템을 제어하는 데 쓰이는 방식을 일컫는다. 왕안과 Woo는 하버드 대학 연구소에서 일했으나 MIT와는 달리 하버드 대학 측에서는 그들이 연구소에서 발명한 작품을 키우는 데 관심을 두지 않았다. 이에 따라, Woo가 병으로 고생하는 동안 왕은 그 시스템의 특허를 자신의 것으로 만들었다. 매사추세츠 공과대학교의 훨윈드 프로젝트로 일하던 제이 포레스터 그룹이 왕안의 공적을 알게 되었다. 훨윈드 기기는 실시간 비행 시뮬레이션에 쓰일 예정이었고 빠른 속도의 메모리가 필요했다. 처음에는 윌리엄스관들이 쓰였으나 이 장치들은 그다지 신뢰성이 높지 않았다.
양자역학의 역사
그런 다음, 1905년에 아인슈타인은 하인리히 헤르츠가 1887년에 보고한 광전 효과를 설명하기 위해서 막스 플랑크의 양자 가설과 일관되게 빛 그 자체가 개별적인 양자 입자들로 이루어져 있다고 가정하였으며, 그 입자는 1926년에 길버트 루이스에 의해 광자로 불려지게 된다. 광전 효과는 금속과 같은 특정한 물질에 대해 특별한 주파수의 빛에서만 관측되었는데, 그 이유는 빛의 양자 에너지가 금속의 일함수보다 클 때만 전자를 방출하기 때문이었다 .
조지 스티븐슨
뉴캐슬 부근의 와이램이라는 탄광촌에서 태어나 집안이 가난하여 학교에도 다니지 못하고 아버지와 함께 탄광에서 일하였다. 그러나 그는 그러한 어려움을 무릅쓰고 열심히 기계를 연구하여 1814년 처음으로 석탄 운반용 기관차를 탄광에서부터 항구까지 달리게 하는 데에 성공하였다. 1825년 스톡턴-달링턴 간에 철도를 부설, 세계 최초의 여객 철도용 기관차 ‘로커모션 호’가 발명자인 그에 의하여 움직였다. 그 후 본격적으로 리버풀-맨체스터 간의 철도를 개설하여 지방민의 반대와 사고, 곤란한 공사를 무릅쓰고 1829년 개통하였다. 그로부터 증기 철도의 가치가 인정되어 그의 명성이 굳어졌다. 그 후에도 여러 곳의 철도 부설 기사로서 활약하여 1830년 ~ 1840년 사이에 만들어진 주요한 철도는 그의 기술적인 지도를 받았다. 처음으로 증기 기관차를 발명한 그는 ‘철도의 아버지’라고 불리며, 그가 발명한 증기 기관차는 영국의 산업 혁명에 크게 이바지하였고, 세계의 교통 수단에 새로운 혁명을 가져왔다.
에티엔 르누아르
에티엔 르누아르(Étienne Lenoir, 1822년 1월 12일 – 1900년 8월 4일)는 벨기에 태생의 프랑스 발명가이다. 1860년 최초로 실용적인 내연 기관을 만들었다. 이 기관은 실린더가 하나였으며, 증기 기관과 비슷하지만 가로등을 켜는 가스를 연료로 사용했다. 또한 르누아르의 기관은 축전지 점화장치가 있어 증기 기관보다 빠르고 쉽게 시동되었으며, 사용하기에도 편리했다.
어니스트 로런스
1939년 11월에, 로런스는 높은 에너지를 얻는 첫 번째 입자 가속기인 사이클로트론에 대한 그의 업적으로 노벨 물리학상을 받게 된다. 그는 입자 가속기로 노벨상을 받은 두 사람 중 한 사람인데, 나머지 한 사람은 시몬 판 데르 미에르이다. 그는 버클리에서 최초의 노벨상 수상자일 뿐만 아니라, 주립 대학교에서 나온 첫 번째 수상자였다. 노벨상 수여식은 1940년 2월 29일 제 2차 세계 대전 때문에 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 윌러 홀의 강당에서 로런스가 그의 메달을 스웨덴 총영사인 칼 월러스테드에게 수여 받으며 이루어졌다. 이듬해인 1940년에는 아서 컴프턴, 반네바르 부시, 제임스 코난트, 카를 컴프턴, 알프레드 리 루미스가 버클리로 찾아와 로런스의 184 인치 사이클로트론과 4500 톤 자석에 대한 제안서에 대해 토의하였고, 록펠러 재단이 115 만 달러를 지원하면서 프로젝트가 시작되었다.
에드거 에이드리언
에드거 더글러스 에이드리언, 제1대 남작 에이드리언(, OM PRS, 1889년 11월 30일 ~ 1977년 8월 4일)은 영국의 전기생리학자이다. 1932년에 신경 세포의 기능을 발견한 공로로 찰스 스콧 셰링턴과 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
펄서
1974년 앤터니 휴이시는 펄서를 발견한 공로에 힘입어 노벨 물리학상을 처음 수상한 천문학자가 되었다. 그러나 휴이시의 조교로 일하는 벨이 펄서를 가장 먼저 발견했음에도 노벨상을 받지 못했고 공로를 휴이시가 독점했다는 사실 때문에 많은 논란이 있었다.
천문학자들은 펄서가 뿜어내는 에너지의 원천에 따라 펄서를 세 종류로 구분했다.위 셋 다 중성자별이지만 관측되는 특징 및 근본적 성질은 서로간에 매우 다르다. 다만 셋 사이에 공통분모는 발견된다. 예로 엑스선 펄서는 대부분의 에너지를 잃어버린 자전 에너지 펄서이며, 팽창한 동반성에서 나온 물질이 강착되면서 지구 관찰자의 시야에 보이는 것으로 생각된다. 물질의 강착은 중성자별에 각운동량을 공급, 자전 에너지 밀리초 펄서로 진화시킨다.
일렉트로마이그레이션
전기전진현상은 프랑스과학자 잘아딘에 의해 처음 발견된 이후로 100년 넘게 알려진 자연현상이었다. 하지만 실질적으로 이 현상이 주목받기 시작한 것은 1966년대에 들어 처음 집적회로가 만들어지면서부터이다. 전기전진현상은 갓 탄생한 반도체산업의 전반에 걸쳐 많은 연구자들의 헌신으로 연구되었다. 이중 가장 중요한 연구로는 후에 블랙의 방정식이라고 이름 붙여진 모토로라의 짐 블랙에 의해 발견된 것이였다. 그당시의 집적회로 내의 금속간의 연결은 불과 십여 마이크로 규모였다. 현재의 이러한 금속간의 연결은 수십에서 수백 나노규모로 감소되었다. 따라서 이러한 전기전진현상을 이해하는 것은 이 분야에서 점점 더 중요해지고있다.
전기의자
전기의자(電氣椅子)는 전기를 이용하여 사형을 집행하도록 특별하게 제작된 의자이다. 죄인을 전기의자에 앉히고 높은 전류를 가하는 도구로, 1890년 미국에서 처음 사용되었다. 토머스 에디슨이 만들었다는 설은 사실이 아니고 정확히는 에디슨 연구소의 연구원이었던 해롤드 브라운과 아터 케넬리가 최초의 전기의자를 제작하였다.
패러데이 전자기 유도 법칙
전자기유도현상은 마이클 패러데이와 요셉 헨리가 1831년 독자적으로 발견하였지만, 패러데이가 그의 연구 결과로서 처음으로 출판하였다. 1831년 8월 29일 전자기 유도에 대한 패러데이의 첫 번째 실험적 증명에서 철제 고리(또는 토러스)를 두 개의 와이어로 반대 방향에 감았다. 발견된 전자석의 특성에 대한 그의 평에 근거하여 하나의 와이어에 전류가 흐를 때, 파동의 부분이 고리를 따라 반대편에 전달되어 약간의 전기적 효과를 일으킬 것이라 생각했다. 하나의 와이어를 검류계에 연결하고 다른 한 쪽을 배터리에 연결하였을 때 일어나는 변화를 관찰하였다. 패러데이는 와이어를 배터리에 연결할 때 와 떼어낼 때 과도전류(패러데이는 이것을 '전기 파동'이라 불렀다.)를 관측했다. 이 유도현상은 배터리가 연결되었다 분리될 때 발생하는 자기력선속의 변화 때문에 발생한 것이다. 두 달 후, 패러데이는 몇 가지 다른 전자기유도의 단서들을 찾았다. 예를 들면, 막대자석을 코일에 빠르게 통과시킬때 과도전류가 발생하는 것을 보았고 막대 자석 근처에서 회전하는 동판에 의해 교류가 발생하는 것이 있다. (패러데이의 디스크)
전자레인지
1947년 미국의 레이다 제작 업체인 레이시온(Raytheon)사에서 일하던 퍼시 스펜서(Percy LeBaron Spencer)는 레이다 장비에 쓰일 마그네트론에 대한 연구를 계속하다가 작동중이었던 마그네트론 옆에 잠시 휴식을 취했는데 간식으로 먹을려고 주머니에 넣어두었던 초콜릿 바가 녹아 버린 것을 보게되었다. 초콜릿 바가 금세 녹아 버린 것을 본 그는 이것이 마그네트론과 연관이 있지 않을까 하는 생각에 다른 음식 재료를 가져와 실험을 해보았다. 첫번째는 팝콘에 쓰일 옥수수를 이용하였는데 마그네트론 출력을 높이자 팝콘이 되어버렸다. 두번째로 쓰인 달걀을 이용했더니 달걀이 터져버렸다.
아우라 (에너지)
1979년, 뉴욕의 뼈성형 외과의인 로버트 벡카()는 육체를 흐르는 직류 전류를 측정해, 그 패턴을 나타내는 육체 전기 필드의 지도를 제작했다. 이 필드는 인간의 생리적·심리적 변화에 의해서 형태를 변화시키는 것, 건강 상태나 병과 상관해 상태를 바꾸는 것이 판명되었다.
공학
1800년대의 알렉산드로 볼타의 실험이 있고 그 후 마이클 패러데이나 게오르크 옴 등의 선구자의 실험을 거쳐 1872년에 전동기가 발명된 것이 전기공학의 발단이다.19세기 후반에는 제임스 와트, 제임스 맥스웰과 하인리히 헤르츠의 성과에 따라 전자공학이 시작되었다. 그 후, 진공관이나 트랜지스터의 발명에 의해 전자공학의 발전이 가속되어 지금은 전자공학이 공학 중에도 특히 기술자가 많은 영역이 되었다.
전자석
덴마크의 과학자 한스 크리스티안 외르스테드는 1820년 전류가 자기장을 만든다는 것을 발견하였다. 영국의 과학자 윌리엄 스터전은 1824년 전류에서 발생하는 자기장을 이용하여 전자석을 만들었다. 스터전이 처음 만든 전자석은 말굽 모양의 철심을 자기 코어로 이용한 것이었다. 스터전은 자기 코어에 굵은 구리 전선을 18 번 감아 전자석을 만들었다. 당시에는 오늘날과 같은 절연체가 없었기 때문에 스터전은 구리 도선에 바니시를 발라 절연체로 사용하였다. 스터전의 전자석은 약 200g을 들어올릴 수 있었으며 전지들을 연결하여 전류를 높이자 약 4kg의 물체도 들어올렸다. 1827년이 되자 미국의 과학자 조지프 헨리가 대중적으로 널리 알려지게 된 전자석을 선보였다. 헨리가 만든 전자석은 비단을 여러겹 감아 절연한 구리선을 자기 코어에 수천 번 감아 만든 것으로 강한 전류를 사용하여 2063 파운드를 들어 올렸다. 전자석을 처음으로 응용한 기계는 전신음 발생기였다.
존 로지 베어드
1924년 2월, 런던에서 베어드는 닙코브 원판을 이용해 인형의 상을 맺히게 함으로써 반기계적인 아날로그 텔레비전이 가능함을 보였다. 이 최초의 시스템은 매우 원시적이어서, 상을 보여주기도 어려웠을 뿐만 아니라, 이 상도 갈색의 빛을 띠고 있었다. 1925년 10월 30일, 베어드는 최초의 움직이는 인형의 상을 만들었다. TV의 발명은 많은 발명가가 이뤄놓은 업적들(베어드를 포함해 폴 고트립 니코브, 보리스 로징 등)을 통해 이뤄졌으나 베어드는 이 분야의 선구자였다. 그는 이 분야에서 이룬 다른 업적보다도 살아서 움직이는 하프톤의 텔레비전 상을 처음으로 만든 사람으로 알려져 있다.
뉴턴주의
전기분야에서 이와 비슷한 시도는 성공으로 이어졌다. 쿨롱은 전하를 띤 물체들 사이에 작용하는 힘인 전기력을 찾아냈다. 쿨롱이 금속공과 비틀림 저울을 이용하여 수행한 실험 결과에 의하면, 두 전하 사이에 작용하는 힘은 두 전하의 크기의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례했다.(쿨롱의 법칙) 쿨롱은 이를 바탕으로 전기현상을 수학적으로 훌륭하게 기술해 내었다.
공학
월리엄 길버트는 1600년에 "De Magnete"을 저술하고, electricity(전기)라고 하는 단어를 세계 최초로 사용했다는 점에서 전기공학자의 창시자로 여겨지고 있다.
제임스 프레스콧 줄
맨체스터에 가까운 설포드에서 조부 때부터 양조업을 하는 집에서 태어났다. 16세 때부터 수 년간, 화학자 존 돌턴에게 배웠으나 그밖에는 독학하였다. 20세부터 집에서 실험연구를 시작, 전기에 의한 동력의 능률 문제를 통하여 전류의 발열 작용에 관한 법칙(줄의 법칙)을 발견하였다(1840). 그로부터 열과 일과의 관계를 깊이 연구하였고, 열의 일당량을 측정하는 실험을 면밀하게 또 여러 가지 방법으로 실행하여(1843-1849), 에너지 보존 법칙의 확립에 큰 기여를 하였다. 그러나, 그 업적이 세상에 알려지게 된 것은 1847년 학회에서 윌리엄 톰슨이 줄의 발표에 대하여 흥미를 보인 데서부터였다. 두 사람은 그 후 오래도록 협력하여 연구를 진전시켰다. 공동 성과 중에는 줄-톰슨 효과의 발견(논문은 1852년)이 유명하다.
알레산드로 볼타
알레산드로 주세페 안토니오 아나스타시오 볼타(, 1745년 2월 18일 ~ 1827년 3월 5일)는 이탈리아의 물리학자이다. 연속 전류를 공급해 줄 수 있는 전지를 처음으로 개발하였다. 전압을 측정하는 단위인 볼트는 1881년 볼타의 업적을 기려 그의 이름을 따서 지어진 것이다.
아우라 (에너지)
1939년, 정신과 의사 빌헤임 라이히는 생명 에너지인 오르곤의 개념을 제창했다. 이것은 성 에너지와 관련이 있다고 여겨져 병치료에 유효하다고 생각했다. 라이히는 오르곤 에너지가 공간이나 생물·무생물에 맥동하는 것을 확인했다. 라이히는 지그문트 프로이트의 분석법을 응용해, 육체 안의 오르곤 에너지를 자연스럽게 흐르게 하기 위한 물리 요법을 개발했다.
조지프 프리스틀리
프리스틀리는 워링턴에서 거주할 때부터 과학에 많은 관심을 가지기 시작했다. 그는 1763년부터 1765년까지 리버풀의 의사였던 매슈 터너에게서 화학 강의를 들었고, 1765년부터는 해마다 한 달씩은 런던에 체류했다. 런던에서 그는 미국의 벤저민 프랭클린을 비롯한 많은 과학자를 만날 수 있었다. 벤저민 프랭클린과 그의 친구 존 캔턴을 비롯한 윌리엄 왓슨, 리처드 프라이스의 도움으로 그는 전기(電氣)에 대한 많은 책을 구할 수 있었고, 그 결과 전기에 대한 연구에 몰두할 수 있었다. 1766년 프리스틀리는 전기에 대한 연구로 인하여 왕립 학회의 회원이 될 수 있었다. 또한 1767년 그는 당시에 알려진 전기에 대한 지식과 실험에 대한 책인 《전기의 역사와 현 단계》("The History and Present State of Electricity")를 출간했다. 그밖에도 속이 빈 구(求)의 내부는 전하를 띠지 않는다는 사실을 발견하고, 전기력은 거리의 제곱에 반비례한다는 역제곱 법칙을 예측하였고, 숯에 전기가 통한다는 것과 전기와 화학 반응이 서로 관련이 있다는 사실을 발견했다. 화학에도 관심을 가져 연소와 호흡의 유사성에 대해여 연구했다.
델 (연산자)
델 연산자와 발산, 회전의 물리적 의미를 처음으로 발견한 사람은 제임스 클러크 맥스웰이다. 맥스웰은 그의 논문 «전기와 자기에 관한 논문»에서는 발산과 회전을 각각 그 당시 많이 사용되던 단어인 컨버전스(convergence)와 로테이션(rotation)이라 이름 붙이고 전기장과 자기장 사이의 상호작용을 설명하였다. 그는 발산의 물리적 의미를 가우스의 발산정리를 이용하여 설명하였으나 회전의 경우 깊은 물리적 의미를 찾지는 못하였다.
자전거
두 바퀴를 연결해서 발을 박차는 단순하고 원시적인 두 바퀴 탈 것에 대한 상상은 이집트 사원의 벽화, 고대 중국 등 여러 지역에서 나타나고 있으며, 작품집 《코덱스 아틀란티쿠스》(Codex Atlanticus)에 실려 있는 두 바퀴 탈 것의 구상을 근거로 레오나르도 다 빈치(Leonardo da Vinci)가 최초로 자전거를 고안했다는 주장도 제기되었다. 그러나 이러한 주장은 1974년에 발견되어 복원되는 과정에서 두 개의 원이 그려졌을 뿐인 원래의 그림에 연필로 덧칠을 하여 원시적인 자전거로 보이게끔 조작했다는 것이 밝혀져 사실이 아닌 것으로 확인된다. 1839년에서 1840년 사이 스코틀랜드의 커크파트릭 맥밀란에 의해 페달식 크랭크가 발명되었다. 1861년 3월 프랑스의 에르네스트 미쇼는 크랭크를 앞 바퀴의 축에 연결하는 방식으로 처음으로 운전할 수 있게 하였다.
마그누스 효과
1852년에 독일의 물리학자인 마그누스가 마그누스 효과를 발표했다. 흥미롭게도 마그누스가 이 이론을 발표하기 전인 1672년 뉴턴은 캠브리지 대학의 테니스 선수를 관찰하고 원인을 분석함으로써 마그누스 효과를 이미 설명했다고 한다. 1742년에는 영국의 수학자인 벤자민 로빈스가 마그누스 효과의 측면에서 소총의 궤적의 편차를 설명하였다.
근수축
아리스토텔레스는 저서 《동물론(De motu animalium)》에서 근육에 대하여 다음과 같이 기술하였다. "움직임의 기능은 미는것과 당기는 것이며, 따라서 움직임의 도구(근육)는 수축과 확장이 가능해야한다.이것은 바로 생기(pneuma)의 특성이다.”
액틴
액틴 (Actin) 은 근육 단백질 을 이루는 미오신과 함께 2가지 기본적 단백질 중 하나로, 얇은 필라멘트를 이루고 있는 이중나선의 선형단백질이다. 섬유상 구조를 가지며, 근육 이외의 세포에도 널리 분포한다. 1942년 헝가리의 F. B. 스트라우프가 먼저 발견되었던 미오신(myosin)에 ATP를 가하여 근수축이 일어나는지를 확인하였을 때 수축이 일어나지 않고 또 다른 단백질(액틴)을 가했을 때만 수축이 일어나는 것을 발견하고 이 단백질이 미오신에 활성을 준다는 뜻에서 액틴으로 명명되었다.
마이클 패러데이
편광에 미치는 자기장의 영향에 대해 발견한 후, 패러데이는 자기력선이 실제로 물리적인 의미를 가지고 있다고 믿었다. 반자성체의 특이한 현상을 기존의 자극으로 설명하기 힘들었고, 이것이 패러데이와 자성은 전극의 성질이라고 믿고 있었던 빌헬름 에두아르트 베버와 논쟁하게 되었다. 1848년 패러데이는 자석의 영향으로 인한 반자성체의 변화를 조사하기 위한 실험을 시작하였다. 그는 결정이 일정한 방향으로 정렬되어있다는 것을 발견하였고, 이 현상은 기존의 척력과 인력의 개념으로 설명할 수 없다는 것을 깨달았다. 이 실험 보고서에서 패러데이는 처음으로 위치에 따라 두 개의 자극으로부터 받는 영향이 달라진다는 개념의 자기장을 언급하였다.
바이오메카트로닉스
바이오메카트로닉스의 한 예로는 휴허, MIT 교수의 업적을 살펴볼 수 있다. 그는 개구리의 다리의 근육을 수술하여 기계 물고기에 부착했고 전기적 자극을 근육 섬유에 흘려줌으로써 그 물고기가 헤엄칠 수 있도록 하였다. 이 실험의 목적으로는 사람의 근육, 골격 그리고 신경 시스템과 상호작용할 수 있는 기기를 만들고자 하는 것이다. 그리고 결국 이러한 기기들이 트라우마 또는 선천적으로 손상되거나 잃어버린 사람의 운동 능력을 도와주기를 기대하고 있다.
근수축
아치볼드 힐은 근육에서 생기는 열에 관심을 갖고 이를 수행된 일과 수축속도와 더불어 이해하려고 노력하였다. 그는 근육에 대한 연구를 하면서 수축의 정도와 근육에 가해진 하중이 클수록 열은 많이 발생하지만 열은 수축속도와는 관계가 없다는 사실을 발견하게 된다. 위와 같은 근육내 열생산에 대한 업적으로 그는 1922년 오토 마이어호프와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상하였다.
이와함께 비슷한 시기에 ATP에 대한 연구, 근육에서의 산소의 역할에 대한 연구가 이루어지면서 후속이론의 바탕이 된다.
1964년 앤드루 헉슬리와 휴 헉슬리에 의해 제안된 활주필라멘트이론은 현재 근수축의 이론에서 가장 널리 받아들여지고 있는 이론이다.액틴과 미오신 분자들간 미끄러짐에 의해 활주가 일어나며, 이 때의 원동력은 이들 간 교차연결의 움직임으로 부터 온다.
또한 전자현미경의 발달로 근수축단위의 구조를 명확히 할 수 있었으며, 필라멘트 자체가 수축하는 것이 아님을 직접 확인하는 계기가 되었다.
론서스턴 엘리엇
이러한 성공은 21세의 엘리엇을 첫 근대 올림픽이 열리는 아테네로 가기에 충분했다. 당시에는 국제적으로 공인받은 규칙이나 체중제한이 없었으며 1896년 올림픽 때는 더 나아가서 다양한 종목을 선보이기도 했다. 양손 경기가 첫 번째로 열렸으며 긴 경기 끝에 덴마크의 비고 옌센과 엘리엇이 111.5kg을 들어서 공동 1위가 되었다. 그러나 요르요스 1세는 덴마크 선수의 동작이 더 좋았다며 덴마크 선수를 1위로 했다. 옌센은 역기를 완벽하고 우아한 자세로 들어올린 반면에 엘리엇은 뜻밖의 어려움과 직면해서 제대로 된 동작을 하지 못했다. 한편 한손 종목은 짧고 금방 끝났다. 엘리엇은 요르요스 1세가 약간의 휴식을 취하는 게 좋지 않겠냐는 제안을 정중히 거절했으며 대신에 양손 경기에서 엘리엇보다 늦게 들어서 이익을 본 옌센을 이번 경기에서는 자신보다 더 빨리 경기 하게 해달라고 요청했다. 이 요청(순서)이 결과에 물질적인 영향을 기치지는 않았지만 수용되었다. 엘리엇은 아무 문제 없이 71.0kg을 든 반면에 양손 경기에서 112.5kg를 시도하다가 어깨에 경미한 부상을 입은 옌센은 57.0kg을 드는 데에 만족해야했다. 이로써 영국의 첫 올림픽 우승자가 탄생하였다.
물리학의 발전
1831년 영국의 마이클 패러데이는 전자기 현상에 대해 깊은 이해를 줄 수 있는 일련의 실험을 행하였다. 그는 두 개의 고리에 코일을 감은 뒤 한쪽 코일의 전류를 변화시키면 다른 쪽 코일에 전류가 유도된다는 사실을 발견하였다. 그는 또 코일 주변에서 자석이 움직일 때와 자석 주변에 코일이 움직일 때 각각 코일에 전류가 유도된다는 것도 알게 되었다. 이러한 전자기 유도 현상을 이용하여 나중에 발전기와 변압기가 개발되었다.
정상욱
정상욱은 한국의 물리학 과학자이다. 그는 물리학계에서 저명한 상에 해당하는 James C. McGroddy상을 한국인 최초로 수여 받았다. 주목할 만한 업적으로는 'Enhanced physical functionalities in complex materials originating from collective correlations and collective phase transitions such as colossal magnetoresistive and colossal magnetoelectric effects in complex oxides' 관련 논문을 게재하였다. 국제적인 학회지들의 논문 피인용수에 근거하면 노벨상 수상에 근접한 과학자이다.
교류전동기
장거리 고전압 전송에서 교류의 장점 때문에, 19세기 후반 미국 및 유럽에서 많은 교류전동기 개발을 시도한 발명가가 있었다. 회전 자기장을 처음으로 고안한 사람은 월터 베일리였다. 월터 베일리는 1879년 6월 28일에 정류자가 런던의 물리 학회에 도움을 준 배터리로 작동하는 다상 전동기를 시연했다.
기계 체조
기계체조의 역사는 고대 이집트에서 시작했다고 보는 것이 옳다. 수렵의 성공을 기원하기 위해 재주를 넘거나 어린이들의 유희를 통해서 즐기는 일, 혹은 공중의 무용수나 곡예사가 그 동작을 행하는 등에서 운동의 형태가 분화되어 발전하여왔다고 볼 수 있다. 이후 곡예라든가 전쟁에 필요한 준비 혹은 무엇인가 생활의 필요에 의하여 사람이 기계를 이용하여 몸을 움직인 역사는 대단히 오래된 것이라고 생각되나 정식적으로는 18세기 구츠무츠(J.GutsMut-hs)가 세운 기본 체계를 독일체조의 아버지라고 하는 얀(F.L.Jahn)이 창시했다고 보는 것이 옳다. 얀은 나폴레옹전쟁에서 패배한 조국청년들의 정신과 신체를 단련하기 위해서 안마, 목마, 철봉, 평균대, 평행봉과 같은 기계를 선택하여 그 기계에 맞는 여러 가지의 운동형태를 고안하였다.
입자 가속기
어니스트 로런스는 1925년 롤프 비데로에의 논문을 접하고 높은 에너지의 입자를 만들기 위해 반복적으로 가속하는 방법에 관심을 가지고 연구, 마침내 원형으로 입자를 가속하는 장치를 발명한다. 처음에 로런스는 “양성자 회전 목마(proton merry-go-round)”라고 장치를 명명했다.
로런스가 최초로 제작한 사이클로트론은 지름이 약 12 센티미터였으며, 1931년 1월 2일 2,000볼트의 전압으로 최초의 사이클로트론을 가동했을 당시, 양성자는 8만 전자볼트까지 가속되었다. 그의 조수인 스탠리 리빙스턴과 데이비드 슬론은 지름이 약 27센티미터인 두 번째 사이클로트론을 만들었고 100만 전자봍트가 넘는 출력을 얻었다.
입자는 가속될수록 회전 반경이 커지므로, 더 높은 에너지를 얻기 위해서 사이클론의 크기도 커졌으며, 세 번째 사이클로트론은 67 센티미터가 넘었고 양성자는 500만 전자볼트까지 가속되었다.
전자기학
전기와 자기는 아주 오래전부터 알려진 현상이었지만, 이 둘이 사실은 같은 상호 작용이란 것은 19세기에 와서야 밝혀졌다. 1820년 덴마크의 과학자 한스 크리스티안 외르스테드는 전류가 흐르는 도선 가까이 나침반을 두면 나침반의 바늘이 가리키는 방향이 변하는 것을 관찰하고 전류와 자기 사이에 연관이 있음을 밝혀냈다. 프랑스의 과학자 앙드레마리 앙페르는 외르스테드의 논문을 읽고 자신도 같은 실험을 하여 전류가 흐르는 도선에 생기는 자기장의 방향을 관찰하였다. 앙페르는 전류가 오른손의 엄지손가락 방향으로 흐를때 자기장은 나머지 네 손가락을 말아쥔 방향으로 형성된다는 것을 밝혔는데, 오른손 엄지를 위로 치켜 든다면 나머지 말아 쥔 네손가락은 반시계방향을 나타내게 된다. 이러한 발견은 앙페르의 오른나사 법칙이라는 이름으로 널리 알려지게 되었고, 훗날 수리 모형이 만들어져 앙페르의 회로 법칙이 수립되었다. 1824년 영국의 과학자 윌리엄 스터전은 전류에서 발생하는 자기장을 이용하여 전자석을 만들었다. 스터전이 처음 만든 전자석은 말굽 모양의 철심을 자기 코어로 이용한 것이었다. 스터전은 자기 코어에 굵은 구리 전선을 18 번 감아 전자석을 만들었다. 당시에는 오늘날과 같은 절연체가 없었기 때문에 스터전은 구리 도선에 바니시를 발라 절연체로 사용하였다.
전류가 자기장을 만든다는 사실이 알려지자, 자기장에서도 전류를 만들 수 있지 않을까 하는 의문을 갖는 것은 어찌보면 당연한 것이었다. 1831년 마이클 패러데이는 자석을 도선 가까이에서 움직이면 전류가 생긴다는 것을 밝혀내었다. 패러데이는 영구 자석이든, 전자석이든 자기장을 형성하는 것이기만 하면 도선가까이에서 움직이면(즉, 자기장의 변화가 일어나면) 전류가 생긴다는 것을 알아내고 이를 정리하여 패러데이 전자기 유도 법칙을 발표하였다. 자기에서 전기가 유도될 수 있다는 것이 알려지자, 이것을 이용한 많은 기술들이 발명되었다. 니콜라 테슬라는 전자기 유도를 이용하여 교류 발전기를 발명하였다.
힘 (물리)
고전 고대의 철학자들은 정역학적이고 동역학적인 물체에 관한 힘에 대해 연구했고 단순 기계를 발명했지만, 사상가 아르키메데스와 아리스토텔레스의 힘에 대한 이해는 근본적인 오류가 있었다. 이러한 부분은 때때로 마찰력과 같은 명백하게 힘이 아닌 성분에 대해 불완전히 이해하거나 자연 운동에 대한 본질과 같은 것에 대한 불충분한 결과로 인해 나타난다. 이 근본적인 오류는 힘이 심지어 일정한 속도(등속도)로 운동하더라도 힘이 필요하다는 믿음이었다. 이전의 운동과 힘에 관한 오류의 대부분은 결국 아이작 뉴턴에 의해 수정되었다. 그의 수학적 통찰력으로 만들어진 뉴턴 운동 법칙은 거의 3백 년동안 이보다 더 뛰어난 법칙이 나오지 않았다. 20세기 초반에는 알버트 아인슈타인이 상대성 이론을 발표하면서 빛의 속도에 가까운 운동량을 가진 물체에 대한 제대로 된 힘의 움직임을 예측하고 중력은 관성으로 인해 생성된 힘이라는 통찰력을 가져다주었다.
갈릴레오 갈릴레이
갈릴레오는 실험과 수학의 혁신적인 조합을 통해 운동에 관한 과학에 기여를 했다. 당시 더욱 전형적이었던 과학은 자기와 전기에 관한 윌리엄 길버트(William Gilbert)의 성질 연구였다. 류트 연주자이자 음악 이론가였던 갈릴레오의 아버지 빈센초 갈릴레이(Vincenzo Galilei)는 물리학에서 아마도 가장 오래된 비선형 관계로 알려진 팽팽하게 당겨진 줄에서 음색이 장력의 제곱근에 따라 달라진다는 것을 성립함을 보이는 실험을 시행하였다. 이러한 관찰은, 악기 제작자들에게도 잘 알려져있고, 현을 구멍의 번호에 따라 나누면 화음을 제공한다는 사실 또한 포함하는 피타고라스 학파의 음악에 대한 기초에 근거한다. 따라서 제한된 양의 수학만이 음악과 물리학을 연관지어왔고, 젊은 갈릴레오는 그 전통의 확장에 따른 그의 아버지의 관찰을 볼수 있었다.
발전 (전기)
전자유도의 법칙을 실용적 기술로 발전시켜 전기에너지 이용의 길을 개척하는 데에 많은 사람들이 공헌했다. 그중에서도 독일의 지멘스는 1866년에 처음으로 전자석을 사용한 대형발전기를 완성시켰는데, 그것은 기술사상(技術史上) 와트의 증기기관에 비교할 만한 획기적인 것이었다. 이어서 벨기에의 그람(Gramme)은 1870년에 고리형(環型) 코일 발전기를, 독일의 알테네크(Alteneck)는 1873년에 드럼(장고)형 코일 발전기를 발명했다. 그러나 그 당시의 발전소는 전압의 안정성이라든가 효율 같은 측면에서 만족스럽지 못했다. 미국의 에디슨(Edison, 1847∼1931)은 그 때문에 자기가 발명한 탄소선전구(炭素線電救)에 사용할 수 있는 새로운 발전기를 연구하기 시작했다. 그리고 1882년 9월, 뉴욕에 최초의 대규모 화력발전소(증기기관으로 운전되는)를 건설하였고, 중앙발전소로부터 말단의 전등까지 110V의 직류 송전 계통을 이룩해 내고, 이것을 기업화했다. 그 후 곧이어 미국의 웨스팅하우스(Westinghouse, 1846∼1914)에 의해서 교류 송전 방식이 실현되었다. 그리고 삼상교류 방식을 완성한 사람은 에디슨 밑에서 일하고 있었던 테슬라였다.
물리학의 발전
톰슨은 장이 에테르의 소용돌이 운동으로 이루어졌다고 보고 소용돌이 운동을 수학적으로 풀이하였다. 맥스웰 역시 초기에는 에테르의 운동 모형을 생각하고 그것을 기초로 전자기장의 작용을 역학적으로 설명하였다. 그 결과 그는 맥스웰의 전자기 방정식을 완성할 수 있었다. 맥스웰의 전자기 방정식은 큰 호응을 얻었다.
자파스 올림픽
영국의 내과의인 윌리엄 페니 브룩스는 이 스포츠 운동(Sports movement)를 영국으로도 가져와서 웬록 올림픽을 만들었다. 브룩스 박사는 그의 지역 경기를 더욱 올림픽 같아보이게 하기 위해서 1859년 자파스 올림픽에서 했던 몇몇 경기를 웬록 올림픽 경기로도 했다. 웬록 올림픽에서 처음으로 영광의 자리에 오른 선수는 스미르니오트 페트로스 벨리사리우(Smyrniot Petros Velissariou)로 1859년 아테네 대회에 육상 종목에 출전해서 브룩스 박사가 기부한 상을 받은 선수이다. 브룩스 박사는 그의 '국가' 올림픽과는 구분짓고 아테네에서 전 세계적인 올림픽을 열자고 제안한 첫 번째 사람이기도 하다. 그가 그리스 정부에 지속적인 요청을 했지만 그의 제안은 무시되었다. 하지만 브룩스 박사가 웬록 올림픽에 썼던 많은 아이디어들은 결과적으로 바론 드 쿠베르탱이 수용했으며 그는 1890년에 웬록을 방문하기도 했다.
결정 진동자
피에조 전기는 자크 퀴리와 피에르 퀴리가 1880년에 발견했다. 폴 랑제방은 이를 통해서 음파 탐지기에 쓰는 수정 공명자를 최초로 만들었다. 귀통 카디(Guyton Cady)가 1921년 처음으로 수정 진동자를 만들었다.
솔레노이드
전기와 자기에 대한 연구를 본격적으로 시작한 사람은 영국의 윌리엄 길버트이다. 길버트가 1600년에 출판한 자석에 대하여라는 책은 근대 전기 자기학의 출발점이 되었는데, 그는 이 책에서 처음으로 기존에 진행되었던 자석에 대한 실험 결과들을 집대성하여 전기와 자석의 성질을 종합적으로 정리했다. 또한 그는 전기와 자기가 서로 다른 현상이라고 주장하였는데, 이는 후에 외르스테드가 전류의 자기작용을 발견하고, 패러데이가 전자기 유도법칙을 발견하여 전기와 자기가 통합되기 전까지 전기학과 자기학이라는 독립된 연구 분야가 만들어지는 결과를 가져왔다.
헬라 세포
헬라 세포는 헨리에타 랙스가 죽기 직전인 1951년에 조지 가이가 얻어냈다. 이 세포는 시험관 내에서(") 성공적으로 증식한 최초의 사람 세포이다. 가이는 연구실에서 개발한 도구와 기법과 함께 과학의 발전을 꾀하는 누구에게나 헬라 세포를 무료로 기증하였다. 랙스나 그녀의 가족 중 누구도 세포를 추출하는 것을 허락하지 않았지만, 그 시대에는 관례상 허가를 구하거나 필요로 하지 않았다. 세포는 원형 그대로는 특허권을 얻지 않았지만, 이후에 상업적으로 이용되었다. 현재는 수술, 진단 및 치료 과정에서 얻거나 버려지는 폐기물은 의사 혹은 의학 기관의 소유이므로 환자나 그 관계자에게 반드시 고지할 필요는 없다. 랙스의 상황과 이 사안은 () 판례를 만들었다. 캘리포니아 대법원은 버려진 사람 조직이 그 사람의 재산이 아니며 상업화가 가능하다고 판결하였다.
원자
1897년 영국의 과학자 조지프 존 톰슨은 양극에서 음극으로 음극선을 쏘면서 진행경로에 장애물을 놓거나 전기장과 자기장을 걸어주는 음극선 실험을 수행하였다. 이 실험결과로부터 음극선은 질량이 있고 직진을 하며 전기적으로 (-)전하를 가지는 입자임을 알아냈고, 이를 전자라 명하였다. 이 실험을 바탕으로 1907년에 톰슨은 양전하를 가지는 물체에 음전하를 가지는 전자가 빵 속의 건포도처럼 박혀있는 원자모형을 제시한다.
전자의 발견은 돌턴의 원자 모형에서 전기적으로 양성을 띤 부분과 전기적으로 음성을 띤 부분을 구별했다는 점에서 의의가 있다.
물리학의 발전
전기와 자기 현상은 고대부터 알려져 있었지만 19세기가 될 때까지도 두 현상은 각기 다른 것으로 여겨졌다. 과학자들은 과학 혁명기 이후 전기와 자기 현상에 대해 여러 가지 실험을 수행하면서 두 현상을 이해하려고 노력하였다. 특히, 18세기 동안 전기와 자기 실험에 쓸 수 있는 측정 도구가 개발되었고, 전기와 자기 현상을 조작할 수 있는 여러 가지 장치가 고안되었다. 1799년에는 마찰을 통해 얻은 정전기 외에 전류를 지속적으로 공급할 수 있는 볼타 전지가 발명되어 전기 현상에 대한 실험이 비약적으로 발전하는 계기가 되었다.
브라운 운동
물질은 원자로 만들어져 있다는 원자론은 1808년 영국의 돌턴(John Dalton)의 주장에서부터 시작해 아보가드로(Amedeo Avogadro)와 볼츠만(Ludwig Eduard Boltzmann)이 그 계보를 이어왔다. 아보가드로와 볼츠만은 원자론을 바탕으로 아보가드로의 가설과 통계물리학을 만들어냈지만 원자의 존재를 직접 증명해내지는 못했기 때문에 눈으로 볼 수 없고 경험적으로 증명할 수 없는 개념을 반대한 마흐(Ernst Mach)와 같은 물리학자들에게 격렬하게 반대 당했다.
어니스트 로런스
어니스트 올란도 로런스(Ernest Orlando Lawrence, 1901년 8월 8일 - 1958년 8월 27일)는 미국의 물리학자이자 노벨 물리학상 수상자이다. (선형 입자가속기를 최초로 특허를 내고 작동시킴)의 연구에 기반한 그의 실험에서 1929년에 시작된 사이클로트론 입자 가속기에 대한 발명, 상용화, 발전 그리고 맨해튼 계획에서의 우라늄 동위원소 분리라는 그의 후기 업적으로 알려져 있다. 로런스는 그가 물리학 교수로 재직하던 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스에서 오랜 시간 재직했다. 1939년에 로런스는 사이클로트론 개발과 그것의 적용으로 노벨 물리학상을 받는다. 또한 엔리코 페르미 상, 실바너스 테일러 상 등의 많은 상들을 수상하기도 하였다. 화학 원소 103번은 로런스의 업적을 기리며 '로렌슘'으로 명명되었다. 그의 형제인 존 H. 로런스는 핵의학 분야의 선구자로 유명하다.
전기화학
전기화학에서 취급되는 주요 내용은 다음과 같다.전기화학의 역사는 1781년 루이지 갈바니가 동물전기를 발견된 것에서 시작된다. 전기자체는 그 전부터 존재가 확인되어 왔으나 전기가 화학에 관련되어 있다는 가능성을 보여준 것은 그의 이 발견이었다. 그러나 갈바니는 전기가 개구리의 근육에 축적되어 있어 그것이 금속에 접촉되어 전기가 흐른다고 생각하였다. 화학과 전기의 관련성을 발견한 것은 같은 이탈리아인인 알렉산드로 볼타였다. 1799년 볼타는 볼타전지를 발명하고 전기가 이온화 경향이 다른 두 개의 전극 (반드시 금속일 필요는 없다) 와 전해질으로 만들어진 전지에 의해 만들어지는 것을 증명하였다. 또한 1801년 윌리엄 니콜슨과 앤서니 캘러일이 물이 전기에 의해 분해(전기분해)되는 것을 발견하였다.
리프로그래밍
리프로그래밍을 처음으로 체외에서 성공시킨 사람은 존 거든 (John Gurdon)이다. 그는 1962년에 분화된 장상피세포 (intestinal epithelial cell)를 핵이 제거된 개구리의 난자 (oocytes)에 삽입하여 성숙한 체세포를 배아상태로 되돌릴 수 있음을 증명해냈다.
이러한 공로를 인정받아 그는 2012년에 일본의 과학자인 신야 야마나카와 함께 노벨 생리의학상을 수상하였다.
야마나카는 자신이 발견한 4개의 유전자를 이용하면 거든이 발견한 핵치환에 의한 리프로그래밍과 마찬가지로 성숙한 체세포로부터 유도만능줄기세포를 만들어 낼 수 있다는 것을 2006년에 입증하였으며, 매우 짧은 시간 만에 노벨상을 받는 영예를 안게되었다.
전기중력학
전기운동학은 전기적으로 발생된 추진력을 얻기 위해 브라운이 사용한 용어이다. 프랜 드 아키노(Fran De Aquino )는 전기중력 효과의 원인과 적절한 고정을 설명하는 계산을 출판하였다.
흑체
1886년 미국의 천문학자인 랭글리(S. P. Langley, 1834-1906)는 적외선의 강도를 잴 수 있는 볼로미터(bolometer)를 개발해서 흑체구리에서 발생하는 에너지와 태양에서 발생하는 에너지를 비교하는 실험을 통해 정량적인 흑체 복사 법칙을 발전시킬 수 있는 토대를 마련해 주었다. 볼로미터를 이용한 랭글리의 실험은 여러면에서 정성적이고 상당히 엉성한 것이었지만, 곧 여러사람들에 의하여, 실험적 차원에서 더욱 정교한 정량적 수준으로 발전했다. 그리고 1888년 하인리히 헤르츠가 전자기파의 존재를 발견한 뒤에야 많은 사람들은 가시 광선이나 열복사에 맥스웰의 전자기 법칙을 적용하기 시작할 수 있었다.
방송
1817년 스웨덴의 화학자 옌스 야코브 베르셀리우스(, 1779년 8월 20일 - 1848년 8월 7일)가 셀렌을 발견하였다. 1873년 아일랜드의 전신 기사 조지프 메이가 셀렌의 광전 효과를 발견하였다. 2년후인 1875년 미국의 조지 케리가 이를 이용하여 물체의 영상을 전기 신호로 바꾸는데 성공하였다. 셀렌으로 수많은 광전지를 만들어 각각을 전구에 연결한 뒤 셀렌 판 앞에 물체를 두자 전구가 물체의 윤곽을 나타낸 것이다.
자기장
1882년, 니콜라 테슬라는 처음으로 회전 자기장의 개념을 창안했고, 1885년에는 갈릴레오 페라리스(Galileo Ferraris)에 의해 독립적으로 회전 자기장의 개념이 연구되었다. 1888년, 테슬라는 자신의 작업을 통해 미국특허 381968번을 취득했고 같은 해 페라리스는 자신의 연구업적을 토리노의 왕립아카데미에 논문으로 제출했다.
전자레인지
1940년 영국 버밍햄대학의 존 란달 경과 해리 부트 박사가 극초단파(microwave) 에너지를 발생시키는 마그네트론을 발명하였다. 이 마그네트론은 원래 제2차 세계대전에 활약하였던 레이다의 개발에 중요한 역할을 하였다. 레이다는 전자파를 발사함과 그 반사파를 측정하면서 대상물과의 거리를 측정하는 장치인데 파장이 짧은 고주파를 사용할 경우 가까운 거리에서 정밀한 측정이 가능해진다. 마그네트론은 이런 극초단파 전자기파를 만들어내는 장치로 레이다 성능 강화에 큰 기여를 하였다.
상대론적 전자기학
1953년 Albert Einstein은 Cleveland Physics Societ에서 자기장 속에서 발생하는 기전력이 실은 전기장에 의한 것이라는 사실을 증명하고자 한 것이 특수상대성 이론을 만드는 데 가장 큰 도움을 주었다고 말하였다. 아인슈타인의 이 말은 전기력과 자기력은 상보적인 관계에 있다는 것을 일깨워주고 있다.
물리학의 발전
19세기 초반에 전기와 자기는 밀접하게 연결된 것임을 보여주는 현상들이 연이어 발견되었다. 1819년에 코펜하겐의 한스 크리스티안 외르스테드는 실험을 하던 중 전류가 흐르는 도선 주위에 놓인 나침반의 바늘이 움직이는 것을 관찰했다. 전류의 세기가 달라질 때나 전류의 방향이 달라질 때, 나침반의 바늘이 바뀌는 것이다. 나침반의 바늘이 움직인 것은 주변에 자기력이 작용했다는 의미이다. 외르스테드가 놀란 것은 전류의 변화 때문에 나침반의 바늘을 움직인 자기력이 발생했기 때문이었다.
신경가소성
손상을 입은 뇌세포는 다시 재생되지 않음에도 불구하고, 마비되거나 약화된 사지의 운동기능은 회복기를 지나서 상실된 운동기능의 일부 또는 대부분이 회복되는데, 이러한 현상을 뇌의 신경가소성에 의한 운동기능회복이라 한다(Cohen & Hallett 2003). 불과 십 여 년 전까지만 해도 뇌신경학자들은 성장한 영장류의 대뇌피질 신경세포에서 광범위한 영역에서 기능적이고 구조적인 가소성에 의해 신경계의 변화가 가능하다는 것은 받아들이기 힘든 사실이었다(Nudo 2003, Moskowitz & Lo 2003). Levi Montalcini와 Angeletti(1968)가 최초로 성인의 뇌에서 신경 성장인자를 최초로 발견한 것을 시작으로 많은 논란과 연구를 촉발시켰으며, 현재 신경가소성을 뇌 신경계 외부의 활동성에 의해 이미 성장한 뇌신경계 내에서 신경 연결망과 시냅스의 변화로 받아들여지고 있다(Cramer 2000, Squire & Kandel 2000)
알레산드로 볼타
볼타는 전기에 큰 관심을 가져 1775년 정전기를 일으킬 수 있는 전기 쟁반을 개발하였다. 그는 1778년 메테인을 분리해 내는 데 성공하였다. 1780년 볼타의 친구였던 루이지 갈바니가 두 종류의 서로 다른 금속이 개구리의 근육에 닿을 경우 금속으로 인해 전류가 생겨 개구리의 근육이 움직인다는 사실을 발견하였다. 갈바니는 이 실험을 통해서 동물의 체내에 전기를 발생시키는 조직이 있다고 주장하였다. 볼타는 처음에 갈바니의 이론이 옳다고 생각하였으나, 오랜 기간에 걸쳐 실험을 한 끝에 이것이 옳지 않다고 생각하게 되어, 1794년 전류가 생성되는 데 생물의 조직이 필요하지 않으며, 금속만 존재해도 전류가 흐른다고 주장하게 되었다. 이는 생체 전류의 지지자들과 금속 전류의 지지자들 사이에 많은 논란이 되었지만, 1800년 볼타가 처음으로 전지를 만들어 내는 데 성공하면서 논란은 종식되었고 볼타의 이론이 옳다는 것이 증명되었다.
활동일 주기
최초에 생체 시계에 대해 고려된 것은 기원전 4세기경으로 알렉산더 대왕 휘하의 선장이 낮 동안에 콩과 식물(tamarind)의 잎의 움직임을 관찰하면서였다. 현대에 이르러 18세기 프랑스 과학자 드 메랑(Jean-Jacques d’Ortous de Maran)은 "Mimosa pudica"라는 식물이 지속적인 어둠 속에서두었을 때도 24시간을 주기로 계속해서 잎이 움직인다는 것을 발견하였다. 한 세기 후에는 스위스의 박물학자 드 캉돌(Augustin Pyramus de Candolle)은 자연상에서는 미모사의 잎이 24시간을 주기로 움직이지만 불규칙하게 조명을 주었을 때는 20-28시간을 주기로 움직임을 알아내었다. 일주기 생체 시계에 대한 연구는 식물뿐만 아니라 동물에서도 이루어졌다. 1894년에 명암이 주어지지 않은 상태에서 절지동물의 지속적인 색의 변화를 키셀이 관찰하였다. 브래디는 바퀴벌레를 비 주기적인 환경에 두면 외부의 자극 요인 없이도 일주기로 리듬이 유지되지만 완벽하게 24시간에 맞지 않으며 주기적 환경에 다시 둘 경우 원래의 리듬을 회복함을 실험을 통해 밝혀냈다. 또한 초파리는 계속 빛이 공급되는 환경에서도 700세대에 걸쳐 일주기 생체 리듬이 유지되었으며 메추라기는 실험적으로 빛을 제거하였을 때 행동뿐만 아니라 생리적으로도 리듬이 유지된다는 것이 알려져 있다.
아치볼드 비비언 힐
아치볼드 비비언 힐 (Archibald Vivian Hill, 1886 년 9 월 26 일 - 1977 년 6 월 3 일 )는 영국 태생으로, 생리학 분야에서, 생물 물리학을 창시한 사람 중 한 명이다. 근육 내부의 열 발생에 관한 연구로 1922 년 수준의 노벨 생리학 의학상을 수상했다.
모든 것의 이론
1820년에 한스 크리스티안 외르스테드가 제임스 클러크 맥스웰의 전자기력에 대한 오랜 연구의 시발점이 될 전기와 자기력의 연결에 대해 발견했다. 또한 19세기, 20세기 초반에, 탄성, 점성, 마찰력, 압력과 같은 힘의 공통적인 표본들이, 가장 작은 입자들 간의 전기적 상호작용의 결과라는 것이 점점 명백해졌다. 1920년 대 후반, 새로운 양자역학은 원자들 사이의 화학적 고리가 전기적인 힘의 실례라는 것과 폴 디랙이 호언장담하는 '물리의 큰 부분인 수학적인 이론들과 모든 화학을 위한 근원적인 물리 법칙들은 이렇게 완벽하게 알려져 있다'는 내용이 정당하다는 것을 보여주었다.
에너지 보존 법칙
1842년 역학적 에너지 보존의 법칙은 가장 먼저 독일의 J.R.마이어에 의해 제시되었다. 그는 열대지방을 여행하던 도중 선원들의 동맥 색이 붉은 것을 보고 에너지와 열의 관계를 처음 추측하였다. 후에 1850년 마이어는 열의 일당량이라는 개념을 적용시켜 을 발표하였다. 수소들을 용기에 집어넣고 한 쪽면을 피스톤으로 막은 뒤 추를 올려 놓아 일정한 압력을 준다. 이 상태로 가열하게 되면 기체는 팽창하여 부피가 증가한다. 밀폐하여 가열하였을 경우에는 열용량이 2.4cal이였지만 팽창을 자유롭게 하였을 때는 3.4cal이였다. 마이어는 "열량이란 압력에 저항하여 부피를 증가시키는 능력이다"라고 결론을 내렸다. 압력에 대하여 부피를 증가시키는 것은 일을 한다는 것과 동일하여 "열이란 일을 하는 능력이다"라고 결론을 내릴 수 있다. 이러한 능력은 [에너지]라고 정의가 되어있었는데 "열은 에너지다"라고 결론을 내렸다..
마이어의 실험에 앞서 1842년 영국의 줄이 비슷한 실험을 고안하였다. 마이어가 일을 시켜서 열에너지를 계산한 것과는 반대로 열에너지를 통해 일을 계산하였다. 줄의 장치를 잘 살펴보면 인간이 핸들을 돌려 추를 끌어올려 위치에너지를 증가시킨다. 그리고 핸들을 놓게 되면 추가 떨어지면서 물 속의 교반기를 회전시키는데 이는 추의 위치에너지가 교반기의 운동에너지로 전환되는 과정이다. 모든 실험이 끝난 후 물이 잔잔해지면 물의 온도가 전체적으로 증가한 것을 관찰할 수 있는데 이는 정확히 위치에너지의 양과 같다. 줄의 실험은 열이 에너지라는 것을 입증함과 동시에 에너지의 형태가 변하고 여러 과정을 거쳐도 그 전체 양은 줄지 않는 다는 것을 증명하였다.
라이트 판타스틱
[[스완]]은 집 한 채를 밝혔지만 미국 뉴저지에는 온 세상을 밝히고 싶어하는 젊은이가 있었다. [[에디슨]]은 갓 백열 [[전구]]를 발명했지만 그는 금세 [[스완]]을 능가하게 된다. 그는 기술자이자 사업가이며 실업자였다. 1878년 그는 세계 최초의 공중 [[전기]] 공급을 건물에 적용시킨다. 그는 [[미터]], [[퓨즈]], [[스위치]] 그리고 [[절연체]]로 둘러싸인 [[케이블]]을 발명했다. [[전기]] 불빛을 사용할 수 있게 하는 것은 기존 경제도 바꾸어야 했다. 그의 혁명은 막 시작된 것이다. [[에디슨]] 시스템의 가장 큰 문제는 주로 밤에만 사용하는 [[전력]]에 맞춰 하루 24시간 중에서 매우 특정한 시간대에만 [[전기]]를 사용해야 한다는 것이었다. [[전기]]의 저장은 쉽자 않으며 특정 시간대에만 사용한다는 것은 비효율적이었다. [[에디슨]]은 여기서 사업가의 기질을 발휘했다. 그는 생활 스타일도 판매했는데, 말주변을 통해 [[전기]] 제품을 파는 캠페인을 했던 것이다. 이런 그의 마케팅은 소비자들에게 [[전구]]를 사게 만드는 효과적인 마케팅이었다. 그는 [[꿈]], [[여가]] 등과 같이 시선을 끌만한 것들을 판다고 했다. 사람들은 [[전구]]가 필요해서 산다기 보다는 자신들의 [[꿈]]과 [[미래]]를 밝혀줄 수 있을 것 같은 희망에 [[전구]]를 구매했다. 이러한 마케팅이 지금까지 이어져 아직까지도 [[전구]]가 시장에서 높은 점유율을 차지하게 만들었다. 오늘날 [[전구]]는 어디에나 있다. [[전기]]에 대한 기본적인 모든 것을 밝힌 천재 [[맥스웰]]과 그 활용도를 극대화 시킨 [[에디슨]]에 의해서 [[자연]]을 좀 더 효과적으로 제어할 수 있는 시대가 도래한 것이다.
빌헬름 콘라트 뢴트겐
빌헬름 콘라트 뢴트겐(, 1845년 3월 27일 ~ 1923년 2월 10일)은 독일의 물리학자이다. 1895년 11월 8일, 오늘날 X선 또는 "뢴트겐선"라 불리는 파장이 짧은 전자기파를 발견하였으며, 이 업적으로 1901년 노벨 물리학상을 수상하였다. 프로이센의 레네프에서 태어났으나 어릴 때 네덜란드의 아페르도룬으로 이주하였다. 사소한 일로 김나지움에서 퇴학당하고 취리히 공과 대학교에서 수학하고 클라우지우스의 영향을 받았다. 그 후 클라우지우스의 후임 쿤트의 조수가 되어 취리히, 뷔르츠부르크, 스트라스부르 등지로 옮겨다니다가 마침내 호엔하임 농대, 기센대학을 거쳐, 1888년 뷔르츠부르크 대학교에서 콜라우시의 후임으로 물리학 연구소장의 지위에 올랐다. 여기서 X선을 발견하였고 곧 뮌헨 대학교로 옮겼는데, X선의 발견은 당시 학계뿐만 아니라 세상에도 큰 센세이션을 일으켰다. 이 업적으로 1901년, 최초의 노벨 물리학상을 받았다.
전기
전기에 관한 지식이 존재하기 오래 전부터 사람들은 전기물고기의 전기충격 능력을 인지하고 있었다. 기원전 2750년의 고대 이집트 문헌에는 이 물고기들을 "나일 강의 뇌신"이라 부르며 다른 모든 물고기의 "수호자"라고 했다. 이후 1천년기가 지난 뒤 고대 그리스, 로마, 이슬람 박물학자들과 의사들도 전기물고기의 존재를 기록했다. 대 플리니우스나 스크리보니우스 라르구스 같은 고대 사람들은 전기메기 및 전기가오리의 전기충격 효과 및 그 충격이 충격을 전달(오늘날 용어로 전도)할 수 있는 물체를 따라 이동한다는 것을 알았다. 통풍이나 두통이 있는 환자들에게 정신이 번쩍 들어 치료가 되라고 전기물고기를 만지게 하는 처방도 이루어졌다. 번개와 여타 출처의 전기가 같다는 것을 최초로 발견한 이들은 아랍인들일 것이다. 15세기 이전부터 아랍어에서는 전기가오리를 가리키는 말로 "번개()라는 말을 사용했다.
아우라 (에너지)
1800년대 중기에는, 컬 폰 라이헨밧하가 전자계와 닮은 특성을 나타내는 「오딕()」이라는 필드의 실험을 실시했다. 오딕은 자극과 같이, 서로를 끌어당기는 힘의 특성을 가지고 있어 또 자극도 오딕과 관련하는 극성을 가지고 있다. 라이헨밧하는, 오딕이 인간의 신체에 수정의 힘을 닮은 극성을 낳는 일을 발견했다. 거기에 따르면 신체의 생명력에는 자석과 같은 유극성이 있어 신체의 좌측이 부로 우측이 정으로 여겨진다. 이 개념은 도교나 요가, 함요법으로 알려져 있다.
노력
피로포노스는 운동은 운동하는 물체를 감싸는 매체에 의해서 유지되는 것이 아니라 특성, 즉 운동하기 시작하면 물체에 심어진 「코나투스 Conatus」에 의해서 유지된다고 주장했다. 다만 이것은 근대적인 관성의 개념과는 다르다. 이 경우는 물체가 계속 하기 위해서는 고유의 힘을 필요로하게 되기 때문이다. 이 생각은 아리스토텔레스를 지지한 이븐 루시드나 스콜라 철학자들이 강하게 반대하였다. 또한 아리스토텔레스의 생각은 이슬람 세계로부터도 도전받았다. 그 예로 이븐 알하이삼은 피로포노스의 생각을 지지했다. 또한 이븐 알하이샘은 관성에 유사한 개념을 발전시켰다. 관성의 개념은 그 효과가 항력과 같이 외적인 힘의 결과로서 영구적인 힘에 대해 생각한 이븐 시나에 의해서 좀 더 명확하게 발전 되었다. 이것으로 이븐 스나는 「비자연적인 운동에 관해서 영구적인 유형의 힘을 생각한 최초의 인물」이 되었다. 이븐 스나의 「마일 mayl」이라는 개념은 아리스토텔레스의 격렬한 운동의 개념과 거의 반대의 것이며, 오히려 관성의 법칙, 즉 뉴턴의 제일 운동 법칙을 생각나게 하는 것이다. 이븐 스나는 운동하는 물체의 무게와 속도의 사이에 정량적인 관계를 주려고, 운동량과 같은 개념도 발전시켰다.
의공학
의공학의 태동은 1750년대 취리히 대학의 생리학교수 였던 요한 술저(Johann Sulzer)의 업적으로 평가된다. 그는 전기 자극이 근육 자극제로 작용할 수 있는지 관심을 가지고 실험을 해 금속 사이에 혀를 놓으면 짜릿한 신맛이 발생함을 알아냈다. 그리고 이탈리아 볼로고나(Bologona)대학의 해부학 교수 루이지 갈바니(Luigi Galvani)는 해부된 개구리의 근육에 전극의 가했을 때 근육의 수축을 관찰하여 생체전기(bioelectricity)를 발견한다.
근수축
19세기 현미경을 통한 근수축의 미시적 구조에 대한 관심과 1930년대 아치볼드 힐에 의한 근육 내 열생산 이론은 근수축에 대한 이해에 바탕이 되었다. 그 이후 1950년대 앤드루 헉슬리에 의한 교차결합이론은 활주가 일어나는 원리를 설명하고 있으며 현재까지 근수축기작을 잘 설명해주고 있는 이론이다. 이처럼 생리학적 기작과 함께 근육의 역학적 성질도 연구되는 가운데, 근수축과 관련된 역학적 연구로 근육의 길이-장력과의 관계, 부하-근수축 속도와의 관계에 대한 연구가 있다.
근수축
17세기에 이르러 보렐리는 여러가지 행동에서 근육과 뼈가 어떻게 작용하는지 연구하였고,이를 일반화하고자 노력하였다. 하지만 근육의 길이가 수축할 때 순간적으로 부피의 확장이 일어난다고 주장하였다.
제임스 프레스콧 줄
줄의 연구는 전자기에 관한 연구로부터 시작되었다. 줄은 아버지가 양조장을 팔기 전에 양조장에서 매니저 일을 했었는데, 그는 양조장의 증기 엔진을 새로운 전기모터로 바꾸는 것에 대한 가능성을 조사하고 연구했다. 그는 증기 기관보다 좋은 효율을 가진 전기모터를 만들고 싶어 했지만 성공하지 못했다. 그리고 그의 전기에 관한 첫 논문은 1838년 존 데이비스의 동료인 윌리엄 스터전이 만든 전기 연보 학술지에 기고하게 되었다. 그는 1840년 실험적으로 전류의 발열 작용에 대한 줄의 법칙을 발견하였다. 뿐만 아니라 줄은 에피누스에 대해 영향을 받아 전기와 자기 현상을 열을 발생하는 에테르에 둘러싸인 원자의 개념으로 설명하려고 노력하였다.
아우라 (에너지)
같은 1970~90년에 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스의 줄기 운동학의 명예 교수, 바레리 헌트()는, 줄기 전위 기록계(인간의 근육내의 전기 활동을 계측하는 장치)가, 인간 아우라가 가진 전기를 파악할 수 있는 것을 발견했다. 헌트는, 아우라 투시 능력자가 특정 색의 인간 아우라를 볼 때, 줄기 전위 기록계가 언제나 특정의 주파수 패턴을 나타내는 일도 발견했다. 인간의 육체상의 교류 전류의 주파수 및 파장과 아우라 투시 능력자에 의해서 감지된 색 사이에는 직접적인 상관이 있는 일이 된다.(→ #바레리 헌트의 연구)
장 (물리학)
처음에는 개념적이었던 장은 계속된 연구에 의해 실제성을 띄게 되었다. 초기, 패러데이는 역선의 이론을 더 진행시켜 역선 다발을 자력관이라 불렀다. 그리고 각 역관은 고무줄과 같이 수축하려고 하는 장력이 작용하기 때문에 자력관 끼리는 서로 팽창하려는 힘을 미친다고 가정하였다. 맥스웰은 패러데이의 장의 개념이 중요한 물리적 의미를 지니고 있음을 깨닫고 전자기장에 대해 "에테르의 소용돌이와 의역학적인 모델"을 제시하였다. 그러나 그는 이 모델을 진정한 물리적 존재가 아니라 일시적인 해설 도구로 생각하였다.그는 모델을 통해 전류와 전기변위에 대한 이론적 유도를 하였고 이것들의 개념을 구체화 하였다. 그리고 1864년 맥스웰은 전자기장 방정식에 도달하게 되었다. 맥스웰의 방정식을 풀면 장과의 상호작용에 의해 전기장과 자기장의 변화는 파동이 되어 공간을 진행된다는 것이 유도된다. 이렇게 진동하는 파를 전자기파라 하며 그 속도가 이론적으로 빛의 속도와 일치함을 보였다. 그리고 빛도 전자기파의 일종이라는 빛의 전자파설에 도달하게 되었다. 그리고 이 가설이 점차 증명되면서, 장의 개념은 설명을 위한 수학적 개념에서 물리학적으로‘존재하는’개념으로 바뀌게 된다.
근전도 검사
근전도검사(, EMG)는 골격근에서 발생하는 전기적인 신호를 측정하고 기록하는 기술이다. EMG는 근전도검사기(electromyograph)라는 장치를 통해 측정한다. 근전도검사기는 근육 세포가 전기적으로 혹은 신경적으로 활성화될 때 발생하는 전기적인 포텐셜을 감지한다. 이 신호는 의학적인 비정상 혹은 활성 정도 등의 측정이나 인간 혹은 동물의 행동에 대한 바이오메카닉스 분석에 활용될 수 있다.