------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 빛이란무엇인가? Barry R. Masters 아주간단하다 : 빛이있으라! 그러나아주복잡하다. 정녕빛이란무엇이란말인가? ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 추천참고목록 (Reading list of suggested references) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 하나님이가라사대빛이있으라하시매빛이있었고 ( 창세기 1 장 3 절 ) 나의여생동안빛이무엇인지되집어보며살것이다 ( 알버트아인슈타인, 1917 년경 ) 지난 50 여년동안곱씹어고민해왔음에도빛이란무엇인가에대한답에더가까이다가서지못했다. 물론장난꾸러기같은사람들은답을안다고생각하겠지만그들은자신을속이고있는것이다. ( 알버트아인슈타인, 1951 년 ) 북극광, Kshitijr96 에의해 ( 자신의작품 ) [ 출처 : CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] 위키미디어 커먼스 ]. 빛은음식을생성하는근본적인에너지공급원으로서생명체에게필수불가결한요소이다. 빛은종교, 창조이야기, 시, 문학, 언어, 그리고문화의중심이다. 빛은대기권에발견되는일출, 일몰, 무지개, 북극광의아름다움이다. 빛은시각의핵심이다. 빛과시각은고대그리스와아라비아시대의철학자들로부터시작되는얽히고섥힌역사를가지고있다. 시각은빛과유리나컨택트렌즈와같은광학적장비들을필요로하며, 레이저시력교정수술은시력의정확성을눈은광자검출기이다. Woodwalker 에의해 ( 자신의작품 ) 높여줄수있다. 빛은안과질병을진단하고 [ 출처 : CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0) 치료하는데쓰일수있다. 빛은원자혹은위키미디어커먼스 ] 분자안의전자들과의상호작용으로탐지될수있다. 이는우리눈의망막에존재하는광수용체나사진기안의반도체로이루어진탐지기들이작동되는원리이기도하다.
색깔은우리의환경을풍성하게하며, 모든사람들에게기쁨을가져다주며우리가살고있는집, 도시그리고삶에아름다움을더해준다. 태양빛, 달빛, 그리고별빛은지구상에살고있는모든사람들에게유익이되며아름다움을가져다주고경이로움을자아내게한다. 빛은현대사회를이루는기본이된다. 빛이생성되며조절되고전달되어검출되기까지의모든과정은통신, 제품공정, 의료장비, 공공예술, 빛을이용한공연, 생명공학장비, 교육프로그램, 실험실장비들에이르기까지모든과학기술발전에근간을제공한다. 빛은우주의창조, 별들안에서의광물리적과정들, 그리고우주에걸쳐존재하는물리적법칙들의보편적특성에대한정보의근원이다. 빛은분광학의도구로써원자와분자들의구조에대한이론적그리고실험적인지식에이르게해주었다. 빛과물질과의상호작용은양자역학의발명과발전을가져다주었다. 빛은시인들, 철학자들 ( 기원전 5 세기전부터 ), 예술가들, 과학자들, 공학자들의마음을사로잡았다. 오늘날빛은멀리떨어져있는사람, 문화, 그리고국가간을연결하여인류를하나의가족으로만들어준다. 빛은우리를매혹시키고, 자극하고, 연결시켜준다. 아이들은태양빛이돋보기에의해한곳에집중되어불을붙일수있다는사실에놀란다. 사람들은망원경이나현미경을통해대우주와소우주를들여볼때나깜짝놀라게된다. 역사적으로빛은파동으로서, 양자입자로서그리고양자장으로서이해될수있다. 복잡한가? 그렇다! 진실로 빛이란무엇인가? 라는질문은자주 빛은어떻게행동하는가 라는질문으로우회되게된다. 좀더구체적으로, 빛이란무엇인가 에대한질문은자주 빛은어떻게진행하고어떻게물질과상호작용하는가 라는왼쪽 : 벌캐슬망원경 (1.8 미터반사망원경 ) 에서질문으로대체되게된다. 이에세이에서나는 20 세기초얻어진소용돌이은하의스케치. 1865 년 Lord Rosse 에의해. 2005 년지상의키트정상국립당시파동-물질이중성의핵심개념의발원에대한천문대 (Kitt Peak National Observatory) 의 0.9 미터부분과빛-물질상호작용에대한이론을다루려한다. 망원경과허블우주망원경 (Hubble Space 나는빛의특성과빛-물질상호작용에대한이해에 Telescope) 으로부터얻어진사진들의관련된알버트아인슈타인의기념비적인공헌을논의할 NASA/ESA 디지털합성사진 ( 가운데 ) 과자외선먼지속의은하수 ( 오른쪽 ) 것이다. 아인슈타인은상대성이론과그의상대성이론을증명해주는실험적확인로인해전세계적유명인이되었다. 그러나광학분야에대한그의기여는빛에대한우리의이해를바꾸어놓았을뿐아니라의료, 원거리통신, 광기술, 보스-아인슈타인응축을통한근본적인물리에대한연구까지다양한분야에서의응용을위한빛조절능력을변화시켜주었다. 유도방출에대한그의연구는우리의삶을바꾸어놓고있는레이저가개발되는데공헌하였다. 빛에대한아인슈타인의논문들은루이드브로이 (Louis de Broglie) 와어빈슈뢰빙거 (Erwin Schrödinger) 에게영향을주었고 파동역학 이발명되도록해주었다. 아인슈타인은공간에서복사 (radiation) 의진행과복사-물질상호작용사이의틈새를연결해주었다. 1905 년과 1916 년에걸쳐아인슈타인은빛양자의흡수와방출에의한빛-물질상호작용을설명하였고, 이로인해형광에대한스톡스 (Stokes) 의법칙, 자외선빛에의한가스들의이온화, 광전효과와같은여러물리적현상들이설명되었다. 광전효과에서는한계진동수의복사가금속표면에조사되고전자가방출되는것인데이원리는광증폭관과같은빛검출기에구현되고있다. 아인슈타인의유도방출가설은레이져작동의기본원리이다.
빛과물질의상호작용에대한초기실험들아인슈타인에의한빛과물질의상호작용에대한연구들이전에있었던일들에대해먼저알아보는것이흥미로울뿐아니라유익할것이다. 진행하는전자기파를발생시키고, 측정하고, 특성화하였던하인리히헤르츠 (Heinrich Hertz) 는 1887 년한가지발견을하게되는데그것은자외선빛을그의점화극공명자에쪼여주였을때스파크를일으키는용량이증가되는것을관측한것이었다. 그의조수였던빌헬름할바흐스 (Wilhelm Hallwachs) 는 1888 년자외선이중성인금속을양전하를띠게만든다는실험으로이전의관측을확증하였다. 1899 년조셉톰슨 (Joseph J. Thomson) 은자외선이크룩스관 (Crookes tube) 안의금속판에서의전자형성에어떤영향을미치는지에대해연구를하였다. 톰슨은금속판에서나오는전류가복사의세기와진동수에비례하여증가한다는것을측정하였다. 그는자외선에의해금속에서전자가방출된다는사실을처음으로논문을통해기술하였다. 1902 년에는키엘대학교 (University of Kiel) 에서일하고있던필립레나드 (Philipp Lenard) 가탄소아크램프에서나오는단파장이금속표면에조사될때전자가방출되다는것을입증하였다. 방출된전자의수는, 전자의운동에너지와는상관없이, 쏘여준빛의세기에따라증가되었고특정복사진동수아래로는어떠한전자도방출되지않았다. 그는세가지다른진동수에서의자외선에의해알루미늄판에서방출되는전자의효과에대해측정하였다. 아인슈타인의빛양자 1905 년아인슈타인은 " 빛의생성과변형에관한체험적관점에서 (On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light)" 라는제목의획기적인논문을발표하였는데, 그는이논문에서볼츠만통계열역학으로부터빈 (Wien) 의분포법칙에의해표현되는복사의엔트로피가기본입자로이루어진기체혹은에너지양자-각양자는해당하는파동의진동수에비례함- 와동일한형태를가진다는것을추론하였다. 아인슈타인은이논문에서 " 낮은밀도 [ 빈의흑체복사공식이유효한범위안에서 (hν/kt <<1)] 를가진단색의복사가, 열역학적인의미에서, 크기 hν 를가지는상호독립적인복사양자로이루어진것처럼행동한다 " 라고기술하였다 ( 기호 h : 플랑크상수, k : 볼츠만상수, T : 켈빈온도, ν : 빛의진동수 ). 더욱이 " 광선이점광원에서퍼져나갈때, 에너지는증가하는부피에연속으로분포되지않고, 공간안에국소적인지점에서에너지양자의한정된수로이루어지며, 나누어지지않은채이동하며, 완전한단위체로써만흡수되며생성될수있다." 고하였다. 아인슈타인은교차가능하게에너지양자 (Energiequant) 와빛양자 (Lichtquant) 라는단어들을사용하였다. 아인슈타인이추론해낸전파되는복사에서의불연속적인에너지개념은맥스웰의전자기파의연속적파동이론과모순되었다. 약십년후 1916 년에아인슈타인은그의또다른논문 양자이론에서의복사의방출과흡수 (Emission and Absorption of Radiation in Quantum Theory) [Deutsche Physikalische Gesellschaft. Verhandlungen 18, 318.] 에서빛양자의운동량 (p = hν/c) 과 0 정지질량에관해논의하였다.
광자미국의물리화학자길버트루이스 (Gilbert N. Lewis) 는저널네이쳐 (Nature) 에 1926 년게재한논문에서광자 (photon) 라는명칭을구성하였다. 만약우리가빛이단지아주일부분만방사에너지의전달체로서존재하고나머지시간에는원자내부에서의중요한구조적원소로서남아있는다고가정한다면, 이러한가상적인실체들중하나를빛입자, 빛미립자, 빛양자로서이야기하는것은부적절해보인다 나는, 그러므로, 빛은아니지만모든복사과정의핵심적은역할을하는이가상적인새원자를양자라는명칭으로부르기로감히제안하는바이다. 1926 년루이스가광자라는용어를제안한후에많은물리학자들은그것을아인슈타인의빛양자에대한이름으로서받아들였다. 그러나루이스의양자에대한개념은아인슈타인의그것과는완전히다른것이었다. 크라그 (H Kragh) 가발견한것처럼, 양자라는이름은 1926 년이전에적어도네명의과학자들에의해제안되었었다. 타당성을가지고남아있는루이스의광자의유일한흔적은그것의이름뿐이었다. 추가적인역사적영감들은램 (Lamb) 의 1995 년논문 " 반광자 (Anti-photon)" 에서찾을수있다. 아인슈타인의빛양자가설은광전효과를설명해준다아인슈타인의그의빛양자개념을맥스웰의파동이론으로는설명할수없었던광전효과를설명하기위해적용하였다. 아인슈타인은기술하기를 " 만약단파장의복사선이... hν 의크기를가지는에너지양자로이루어진비연속성의매질인것처럼행동한다면, 빛의방출과변형을다스리는법칙들이또한빛이그러한에너지양자인것처럼구성된것인지조사하는것이합당해보인다." 고하였다. 아인슈타인은빛이그가상정한 빛양자 의방출혹은흡수에의해물질과상호작용을한다고가정하였고그설명하기골치아픈광전효과에대한새로운기작이라고가정하였다. 아인슈타인은광전효과에대한그의이론은다음과같이묘사하였다 - 빛양자는물질의표면층을투과하며빛의에너지는전자의운동에너지로 알버트아인슈타인 1921 년. F 변환되는데, 즉빛양자는전체에너지를단일전자로전달한다. 그는 Schmutzer 에의해 [ 출처 : 또 " 물체내부의전자는그것이표면에도착할때까지운동에너지의위키미디어커먼스 ] 일부를잃어버릴것이다." 라고기술하였다. 추가적으로그는금속표면의전자는표면을떠나기위하여물질안에서전자를붙들고있는인력을극복하기위해일 Φ ( 일함수라고불리는각물질들의함수 ) 을행할것이라고가정하였다. 현대적인표기법으로는 ev = hν Φ (e : 전자의전하, V : 가장빠른광전자를멈추기위한뒤처진퍼텐셜 ) 이다. 이것이복사-물질상호작용의양자이론에서의첫번째방정식이다. 아인슈타인의광전효과에대한추론은아더휴즈 (Arther L. Hughes) 가다양한금속들로부터방출되는광전자들의최대속도를측정함으로써 1912 년에확증됨과동시에아인슈타인의광전효과방정식이입증되었다.
양자가설에대한첫번째확인은, 복사가아닌물리학의영역에서, 1907 년아인슈타인이에너지양자화가응집물질에적용될수있음을설명하고입증함으로이루어졌다. 아인슈타인은고체비열의이례적인온도상관성 ( 즉, 온도감소에대한비열의감소 ) 을고체가양자화된진동격자라고모델링함으로써설명했다. 아인슈타인의공식은 1910 년월터네른스트 (Walter Nernst) 와그의조수프레데릭린데만 (Frederick A Lindemann) 의실험결과와일치하였다. 아인슈타인이받은 1922 년노벨물리학상은그의광전효과에대한 1905 년논문을인용하기를 " 그의이론물리학에대한공로와특별히광전효과법칙을발견한것에대하여 " 라고하였다. 아인슈타인이그의광전효과이론을발전시켰을당시세계적인물리학자들-막스플랑크 (Max Planck), 헨드릭로렌츠 (Hendrik A Lorentz), 막스폰라우에 (Max von Laue), 빌헬름빈 (Wilhelm Wien), 그리고아놀드조머펠트 (Arnold Sommerfeld)-은빛이파동임을나타내는빛의간섭현상때문에아인슈타인의빛양자이론을받아들일수가없었다. 플랑크와로렌츠둘다복사가물질과양자화된과정으로상호작용한다는것은받아들였지만각각의빛양자가파동으로서진행한다는개념은거부하였다. 주목할만한예외는 1909 년엑스레이에서의국소화된에너지양자를제안하였던요하네스스타크 (Johannes Stark) 였으며그는아인슈타인의빛양자가설을지지하였다. 아인슈타인스스로는그의가설이실험적인입증혹은반증을필요로한다는것을깨닫고 1911 년솔베이회의 (Solvay congress) 에서말하기를 " 나는이개념 ( 빛양자 ) 의임시적인특성을주장한다 " 라고하였다. 1921 년마우리스드브로이 (Maurice de Broglie) 는브루셀에서열린세번째솔베이회의에서물질에엑스레이충격실험과그에따른전자방출에대한그의분석이엑스레이가에너지 hv 를가진다는가정에의해설명될수있음을보고하였다. 그의형제루이드브로이 (Louis de Broglie) 는아인슈타인의빛과빛양자에관한논문을읽고 드브로이물질파이론 을유도해내었다. 어빈슈뢰딩거 (Erwin Schrödinger) 는드브로이의발견을바탕으로그의발명품인 파동역학 을발전시켰다. 아인슈타인의빛양자에대한의구심와실험적인확인 1916 년로버트밀리컨 (Robert A. Millikan) 은레나드의기존실험을확장시키면서높은정확성을가지고아인슈타인의광전효과이론을실험적으로증명하였다. 밀리컨은방출된전자의최대운동에너지가진동수에비례함을보였다. 그의광방출정지전압에대한조사된복사의진동수그래프는아인슈타인에의해예견된선형의존성을따랐으며, 다른종류의금속들로부터도플랑크가 1901 년논문에서계산한값과동일한상수 h 가얻어졌다. 밀리컨은또한광전자의수가복사의세기에비례함을보였다. 그럼에도불구하고, 그는아인슈타인이제안한빛양자개념을거부하였다. 1923 년아서홀리컴프턴 (Arthur Holly Compton) 과피터드바이 (Peter Debye) 가서로독립적으로전자에의한 보스-아인슈타인응축. 새로운물질상태 ( 보스- 아인슈타인응축 ) 의발견을확인시켜주는루비디움원자가스상태의속도분포데이터. 왼쪽 : 보스-아인슈타인응축이나타나기직전. 가운데 : 응축이나타난직후. 오른쪽 : 심화된기화이후 ( 거의순수한응축샘플을남기면서 ). NIST/JILA/CU-Boulder (NIST Image) 에의해. 출처 : 위키미디어커먼스.
엑스레이산란에관련되논문을발표하고나서야물리학자들을아인슈타인의빛양자를받아들였다. 컴프턴은빛에의한엑스선과감마선산란을연구하였다. 1923 년제안된그의이론은산란된양자의에너지는조사된양자의에너지보다작다는것과그차이는튕겨져나간산란전자의증가된운동에너지에해당함을보였다. 컴프턴은조사된빔과산란된빔사이의각도와산란된빔의증가된파장과의관계를나타내는등식을유도하였다. 진동수 ν 의엑스선양자는질량 m 를가지는전자에의해산란된다. 산란된전자는초기상태에서는움직이지않는것으로가정되고, 복사양자와충돌후에전자는튕겨져나가게된다. 그는그리고나서산란과정에대한운동량과에너지는보존된다고가정하였고 엑스선파장의변화에대한그의산란방정식을유도해내었다 : 0 h 1 cos mc 컴프턴은그의이론을일련의정확한측정들로써확증하였고기록하기를 산란에대한이론적인수치와실험적인수치가아름답게일치함은더욱놀랍다 수치들의두세트를연결해주기위한조절가능상수는한개도없다." 라고하였다. 그는또파장에서의이동 ( 컴프턴이동이라고이름붙여짐 ) 은조사된파장에독립적임을발견하였다. 그리고그는 " 엑스선의산란은양자현상이다 " 라고결론내렸다. 더욱이 " 그이론은상당한설득력을가지고복사양자가방향성있는운동량과에너지를동반함을나타낸다 " 고하였다. 아인슈타인의빛파동-물질이중성이론빛의파동-입자이중성의근원은아인슈타인의 1909 년에너지변동에대한기념비적인논문 (" 복사문제의현재상태에관하여 "-"On the Present Status of the Radiation Problem.") 에서찾을수있다. 아인슈타인은브라우니안운동에대한그의분석 (1905) 에서에너지와운동량의변동에관하여계산하였고, 이러한분석적방법을흑체복사에적용하였다. 그는그의 1905 년역학적시스템에대한변동이론을비역학적흑체복사로일반화시켰다. 아인슈타인은온도 T 에서등온공간속의부분부피 V 안에제한된흑체복사에너지변동에관하여조사하였다. 플랑크의흑체분포법칙에서시작하여아인슈타인은에너지변동에관한변동량을다음과같이기술하였다. 3 2 2 E E E h c E 2 8 v dvv 이식에서 < > 은통계적평균을나타내고, E 는 와 d 사이주파수의복사에너지, c 는진공에서의빛의속도이다. 이식은아인슈타인의흑체복사에대한변동공식으로알려져있다. 그는통계역학적분석으로부터식의오른쪽항첫번째부분이복사의양자적특성을나타낸다고추론하였다. 평균에너지에선형적으로비례하는이첫번째항은빈의법칙이성립하는고진동수한계영역에서발견된다. 아인슈타인은복사, 특히그것의에너지변동은독립된입자의가스상태-즉, 에너지 hν를가지는빛양자-와일치한다고결론을내렸다. 그는차원해석으로부터위식의오른쪽두번째항 ( 평균에너지의제곱에비례 ) 이파동의간섭으로부터기인한다고추론하였다. 이항은저진동수복사의한계영역에서얻어진다. 아인슈타인은흑체안의복사가다양한크기, 위상, 그리고극성상태를가지는수많은기준모드로이루어져있으며그것들이많은방향으로진행한다고상상하였다. 그는흑체내의
부분공간에서의변동이다른평면파들사이의간섭으로부터발생할수있다고생각하였다. 1909 년 아인슈타인은 " 이론물리학의다음단계는빛이일종의파동과방출이론의결합이라고해석될수있다는 이론으로이끌어줄것이다." 라고기술하였다. 아인슈타인의유도방출이론아인슈타인은빛양자를생각해낸후 9 년뒤빛과물질의상호작용, 구체적으로는원자의에너지상태들사이의전이와이러한과정에서의빛양자의역할에대한문제로회귀하였다. 1916 년그는그의기념비적인논문 " 양자이론에서의방사선의방출과흡수 " 에서자극된혹은유도된방출을상정하였다. 이논문은양자물리에통계적접근을도입한것이기때문에중요한위치를차지한다. 이논문은그의 A 와 B 상수 " 라불리는개념과유도방출과정에대한예견을포함하고있다. 그당시빛양자의흡수와방출에의해조절되는에너지전이에대한개념은물리학자들 첫번째루비레이저분해되어지다. 사이에서일반적으로받아들여지지는않았다. 수소원자에대한보어 (Bohr) 의이론은광자라는것에대한개념을이용하지않았다. 사실보어는 1920 년대초반까지그개념을받아들이기를거부하였다. 1900 년에양자이론을설립했다고여겨지는막스플랑크조차도보어가수소원자의에너지준위를양자화하였던 1913 년전까지양자화의실체를받아들이지않았다는것은주목할만하다. 아인슈타인은복사장이원자에서에너지의소실과획득을야기할수있다고판단했다. 그는원자에서의낮고높은두에너지상태, 그리고그두에너지상태차이와동일한에너지를가지는빛에의한흡수와방출이일어나는두에너지상태사이의전이를가정했다. 만약원자가광자를흡수한다면전자에너지는광자의에너지에의해증가되고원자는들뜬에너지상태가될것이다. 들뜬에너지상태에있는원자는자발적으로광자를방출하고낮은전자에너지상태혹은바닥에너지상태로존재하게된다. 방출된광자의에너지는들뜬전자에너지상태와바닥전자에너지상태의에너지차이와동일하다. 원자의들뜬상태로부터의자발적인방출은조사되는빛이없을때에일어날수있다. 유도된방출에서는들뜬상태에있는원자가전자기장과상호작용하여들뜬에너지상태로부터낮은에너지상태로전자전이를일으키게된다. 이때두상태사이의에너지차이는전자기장으로전달된다. 이과정에서는생성된광자는조사된전자기장안의광자와진동수, 위상, 극성, 그리고진행방향이동일하다. 아인슈타인은열적평형상태에서의원자집합체를가정하였다. 그는윗에너지상태와아래에너지상태를가지며, 두상태사이의에너지차이와동일한에너지를가지는광자의흡수혹은방출에의한전이과정을가정하였다. 이때윗상태와아래상태에있는원자수는일정하다. 열적평형상태에서는단위시간당동일한수의원자들이복사를흡수혹은방출할것이다.
아인슈타인은그리고나서전이과정의두가지방식을구분하였다. 첫번째는외부적인영향이없는상황에서복사방출이일어나는때이다. 그는이과정을러더포드 (Rutherford) 의방사능붕괴법칙에비유했다. 현대적인용어로이과정은자발적방출이라하며외부적인복사가존재하지않을때일어나며 " 아인슈타인의 A 계수 " 에의해나타내진다. 결과적으로생성되는광자는어떠한방향으로도방출될수있다. 두번째전이방식은원자와입사된복사사이의상호작용에기인한다. 아인슈타인은입사복사의효과가복사밀도와비례하며상태들사이의전이를야기한다고가정하였다. 아인슈타인은낮은상태로부터높은상태로의에너지전이속도는높은상태에서낮은상태로의에너지전이속도와동일해야한다는미시적가역성의원리가평형에서의복사에적용될수있다고가정하였다. 아인슈타인은유도방출과정이복사장에서평형을이루는원자의에너지준위들이볼츠만분포에의해주어짐과동시에플랑크복사법칙과일치하기위해일어남을필요로하였다. 만약유도방출에대한아인슈타인계수가 '0' 이라면열적평형상태에서의상태들의볼츠만분포는없을것이다. 열적평형상태에서에너지를얻는원자들의수는에너지를잃는수와동일해야한다. 그는유도되는흡수와방출의확률이동일하다는것을이끌어내었다. 아인슈타인의계수는복사밀도에독립적이다. 아인슈타인은미리앞을내다보면서양자가설 ( 새로운양자역학 ) 과일치하는전기동역학과역학의새로운설명이있었더라면아인슈타인계수 A 와 B 가계산될수있다고제안하였다이예견은 1927 년디랙 (Dirac) 이그의양자역학적설명을첫번째논문에서아인슈타인 B 계수를, 두번째논문에서는아인슈타인 A 계수를유도하기위해사용하였을때이루어졌다. 아인슈타인의유도방출개념에대한실험적검증은아인슈타인이이론적으로예견한다음수십년이지나고나서야이루어졌다. 베르톨로띠 (Bertolotti) 의기사 (' 왜레이저는그리도늦게개발되었는가?' 기사참고 the ICO Newsletter, January 2010, Number 82) 는그토록긴기다림에대한설명을하였다. 1954 년고든 (Gordon), 쟈이거 (Zeiger), 그리고타운즈 (Townes) 는마이크로파영역에서작동하는메이져 (maser, 복사유도방출에의한광크리스탈섬유안에서의초연속체생성. 국제마이크로파증폭 ) 를개발하였다. 그리고 1960 년테오도르빛의해 2015 운영위원회의장 J Dudley 마이만 (Theodore H. Maiman) 은첫레이저의부품으로써허가하에사용됨. 루비크리스탈에서의유도방출을생성하였다. 1964 년노벨물리학상은레이저에대한공로로서타운즈 (Charles H. Townes), 바소프 (Nicolay G. Basov), 프로호로프 (Aleksandr M. Prokhorov) 에게공동수여되었다. 그래도질문은남아있다 - 빛이란무엇인가? 아인슈타인은광자를진동수 ν, 파수벡터 k, 에너지 hν, 그리고운동량 ħk 를가지는전자기파상태로서생각하였다. 광자는정지질량이없는입자이며, 하나의스핀상태를가지며, 두개의극성상태를가진다. 1924 년아인슈타인은다음과같이썻다-" 컴프턴실험의긍정적결과는복사가에너지전달측면뿐아니라운동량측면에서도분절된에너지의
발사체처럼행동한다는것을증명해준다." 그래서시간이경과된후에우리는다음과같은진술로다시돌아온다 - " 복사는마치... 로이루어진것처럼 하게행동한다." 이진술은빛이무엇인가가아닌오히려빛은어떻게행동하는가를다루고있다. 비록우리는원래질문에대답하지는못했을지도, 빛에대해더욱풍부해진우리의이해가우리의삶에아름다움을가져가주고있으며우리의세상을변화시키고있다. 고맙다빛이여. 베리매스터즈, 독립학자, 캠브리지, 메사추세츠, 미국 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 베리매스터즈교수는이스라엘바이츠만과학연구소에서박사학위를받았고, 플로리다주립대에서석사학위를, 브루클린폴리테크닉대학에서학사학위를받았다. 매스터즈교수는메사추세츠공과대학교 (MIT) 생물공학과에서방문과학자로, 하버드대학교과학역사학과에서방문연구원으로, 베른대학교안과에서방문교수로, 건강과학통합서비스대학해부학및세포학과교수로일하였다. 그는미국고등과학미국협회, 미국광학회, SPIE 의정회원으로활동하고있다. 1999-2000 년동안매스터즈교수는미국고등과학협회의의회과학공학회원이었으며미국의회입법담당차관보로일하였다. 그는 1999 년뵌케박사와함께그들의연구 " 각막에대한공촛점현미경 " 에대한공로로안과연구를대한보그트상 ( 안과분야연구에서스위스의가장권위있는상 ) 을수상하였다. 매스터즈교수는 86 편의연구논문과 143 편의북챕터 / 프로시딩논문을저술하였다. 그는 10 편의책의편집자로서대표적인저술로 'Noninvasive Diagnostic Techniques in Ophthalmology; Confocal Microscopy and Multiphoton Excitation Microscopy: the Genesis of Live Cell Imaging; Handbook of Biomedical Nonlinear Optical Microscopy ( 공편집자 : Peter So)' 를출간하였다. 그는캠브리지대학출판사에출판될 ' 초해상도광학현미경 : 증대된해상도와명암을위한탐구 ' 에관한새책을저술중이다. 그는세계를돌아다니며책임감있는연구수행, 생의학적윤리, 비평적사고, 그리고생의학광기술에대해강연한다. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
[Translator ( 역자 )] ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 박종강은 2015 년듀크 (Duke) 대학에서박사학위 ( 물리화학 ) 를마치고 2016 년현재메사추세스공과대학교 (MIT) 생물공학과의 Peter So 그룹에서박사후연구원으로일하고있다. 최근관심연구분야는비선형광학과압축감지이론을이용해기존의광학이미징의한계를극복및뇌신경신호전달체계를이해하는것이다. 자세한경력은 https://www.linkedin.com/in/jongkangpark 에서찾을수있다. Jong Kang Park received B. Sc. (2004) and M. Sc. (2008) in chemistry from Yonsei University, Korea. After completing his master degree, Jong worked at the Natural Science Research Institute of Yonsei University from 2008 to 2009 as a research associate. He completed his Ph.D (2015) in the areas of nonlinear optics and multiphoton imaging under the advisement of Prof. Michael Therien and Prof. Warren Warren at Duke University. He is currently working as a postdoctoral associate in Peter So lab at MIT. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------