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7월 4일은 미국이 독립을 선언하고 주권국가가 된 기념일인 건국 250주년을 기념하는 날입니다.

오늘날, 비교적 젊은 국가인 이 나라는 우주에 대한 우리의 이해를 선도하고 있습니다. 이곳은 우주 과학 분야의 많은 주요 기업이 위치한 곳입니다. NASA캘리포니아 공과대학(Caltech), 매사추세츠 공과대학(MIT), 노스웨스턴 대학교 등이 있습니다.

미국의 독립 국가 탄생 250주년을 기념하기 위해 Space.com은 수년에 걸쳐 우주에 대한 몇 가지 일반적인 오해와 이러한 우주 혼란을 해결하기 위해 미국 과학자들이 수행한 역할을 안내합니다.

1776년에 아이작 경은 뉴턴운동 법칙은 1687년 Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica(자연 철학의 수학적 원리)가 출판된 이후 약 89년 동안 존재해 왔습니다. 태양계 행성은 미국이 탄생하기 오래 전에 고대 그리스인에 의해 발견되었습니다. 오랜 투쟁과 이 지식을 억누르려는 수많은 시도 끝에 인간은 행성이… 땅 그것은 반대 방향이 아닌 태양 주위를 공전하며, 1543년 폴란드 천문학자 니콜라우스 코페르니쿠스와 1610년 갈릴레오 갈릴레이가 이 오해의 관에 마지막 못을 박았고, 1687년 뉴턴의 추가 망치 타격을 받았습니다.

갈릴레오는 또한 태양계에서 지구의 위치가 독특할 뿐만 아니라 달이 있는 유일한 행성도 아니라는 사실을 우리에게 깨닫게 해주었습니다. 목성, 이오, 유럽, 가니메데 그리고 칼리스토 1610년에 발견되었습니다.

미국이 태어날 때쯤 우리는 이미 우주와 그 안에서 우리의 위치를 ​​이해하기 시작했지만, 몇 가지 중대한 오해는 여전히 남아 있습니다. 이들 중 가장 큰 것 중 하나는 태양 자체의 본질을 둘러싸고 있습니다.

태양은 불타는 석탄 조각과 같습니다.

미국은 1770년부터 1914년까지 지속된 산업화 시대인 ‘증기 시대’에 형성되었습니다. 이 혁명은 기관차, 선박, 공장에 동력을 공급하는 석탄을 기반으로 하여 산업, 운송 및 제조업의 형태를 변화시켰습니다. 당시 석탄은 인류에게 알려진 연료원 중 가장 밀도가 높고 가장 강력한 연료원이었습니다. 따라서 많은 초기 과학자들이 태양이 실제로 엄청난 양의 석탄을 태우고 있다고 가정한 것은 놀라운 일이 아닙니다.

그 후 세계에서 가장 오래되고 가장 유명한 과학 정기 간행물 중 하나인 미국의 Scientific American지는 다음과 같은 글을 썼습니다. 제1863조 그것은 처음으로 불타는 석탄 덩어리로서 태양을 거슬러 후퇴하기 시작했습니다.

“만약 태양이 석탄으로 만들어졌다면 현재 속도로는 5,000년 동안만 지속됩니다. 태양아마도 그것은 불타는 물체가 아니라 빛나는 물체일 것이다. 그 빛은 불타는 용광로의 빛이라기보다는 오히려 빛나는 용광로의 빛입니다. “그러나 열을 잃거나 새로운 연료를 공급하지 않고 태양이 지속적으로 열을 방출하는 것은 불가능합니다.”라고 Scientific American 기사는 말했습니다. “유성체의 낙하로 인해 태양열이 보존된다고 가정하면, 태양계의 질량을 통해 대략 태양이 빛나는 기간을 결정하는 것이 가능합니다. 한계는 1억~4억년 사이입니다.”

이 추정치는 아직 멀었지만 이제 우리는 태양의 나이가 약 46억 년이라는 것을 알고 있습니다. 이러한 발전은 우리 행성이 신학적인 추정보다 단지 수천 년만 더 오래되었다는 증거를 밝혀낸 지질학적 혁명의 시기에 이루어졌습니다.

약 57년 후인 1920년에 영국의 과학자 아서 에딩턴(Arthur Eddington)은 태양과 같은 별이 수소가 헬륨으로 핵융합되어 에너지를 얻는다고 처음으로 제안했습니다. 이 아이디어는 Eddington이 1926년에 쓴 저서 The Internal Constitution of the Stars에서 대중화되었습니다. 12년 후, 핵물리학자 한스 베테(Hans Bethe)는 양성자-양성자 연쇄 반응과 탄소-질소-산소(CNO) 순환을 자세히 설명하면서 핵융합 과정에 대한 최초의 설명을 공식화했습니다.

태양이 불타는 석탄 덩어리라는 생각은 미국의 한 출판물에 의해 시작된 연쇄 반응으로 미국 건국 162년 만에 마침내 사라졌다.

에테르인가…?

19세기 미국에서 자란 과학자들은 빛이 파동이라는 것을 깨달았습니다. 이것을 그들이 다른 파동에 대해 알고 있는 것에 적용하면, 빛이 전파될 수 있는 매질도 필요하다고 가정하는 것이 논리적이었습니다. 이 매체는 어디에나 있어야 하며 빛이 빛의 속도로 전파될 수 있도록 하는 몇 가지 독특한 특성을 가지고 있어야 합니다.

따라서 공간은 “빛의 운반자”를 의미하는 발광 에테르라는 매체로 채워져 있다는 주장이 제기되어 왔습니다. 이것이 물리적인 물체와 상호작용하지 않는 눈에 보이지 않는 무한한 물질이어야 한다는 사실은 발광 에테르의 존재에 대해 큰 논란을 불러일으켰습니다.

이제 우리는 그러한 중개자가 존재하지 않는다는 것을 알고 있습니다. 두 명의 미국 물리학자 Albert A. Michelson과 Edward W. Morley 덕분에 그들은 1887년에 과학 역사상 가장 중요한 무효성 결과, 즉 빛나는 에테르의 존재를 반증했습니다.

빛나는 에테르가 존재한다면, 과학자들은 지구가 시속 약 66,000마일(시속 106,216킬로미터)의 속도로 태양 주위를 회전하기 때문에 우리 행성은 정지해 있는 것으로 간주되는 에테르를 통해 이동해야 한다고 믿었습니다. 이는 땅을 의미한다. 그는해야한다 고정 에테르와 관련하여 이동성이 있습니다. 에테르가 광파의 파동을 통과하는 매질이라면 이는 지구가 이동하는 방향에 따라 빛의 속도가 약간 변한다는 것을 의미합니다.

마이컬슨-몰리 실험은 오하이오주 클리블랜드에서 수행되었으며, 마이컬슨-몰리 간섭계라는 장비를 사용하여 지구에 수직으로 이동하는 빛의 파동과 지구와 평행하게 이동하는 다른 파동의 속도 차이를 테스트했습니다. 마이컬슨과 몰리는 광파의 이동 시간이 다르기 때문에 발생하는 간섭 패턴을 관찰할 것으로 예상했습니다.

이는 동일한 파장의 빛이 약간 다른 시간에 감지기에 도달할 때 발생합니다. 즉, 파동의 최고점과 최저점이 더 이상 완벽하게 정렬되지 않습니다. 그러나 미국 물리학자들은 놀랍게도 간섭이 감지되지 않았습니다. 이는 빛의 이동 속도에 차이가 없다는 것을 의미하며, 이는 본질적으로 에테르의 존재를 반증합니다.

빛나는 에테르의 추방은 이 세계로의 문을 열었기 때문에 매우 중요했습니다. 알베르트 아인슈타인1905년 특수 상대성 이론 일반상대성이론 1915년에 후자는 중력에 대한 우리의 이해를 수정하고 중력에 대한 지식을 가져왔습니다. 블랙홀 그리고 중력파 그러한 것들이 실험적으로 관찰되기 오래 전에.

다른 은하계!

과학자들은 미국이 탄생하기 전에는 지구가 태양계의 중심에 있지 않다는 사실을 깨달았지만, 또 다른 명백한 오해가 있었습니다. 그리고 그는 이렇게 생각했다 은하수1755년 임마누엘 칸트(Immanuel Kant)의 “섬우주” 이론에서 처음 제안된 은하는 우주에서 독특한 위치를 계속 차지하고 있으며, 다른 은하계의 존재는 뜨거운 논쟁거리가 되고 있습니다. 또한 태양계 자체가 은하수의 중심에 있다고 믿어졌습니다.

1785년에 천문학자 윌리엄 허셜(William Herschel)은 우리 은하의 지도를 작성하기 시작하여 은하수의 원반 모양을 정확하게 식별했지만 태양계를 중심에 잘못 배치했습니다. 이 그림은 1918년에 미국의 천문학자 Harlow Shapley가 구상 성단이라고 불리는 밀집된 별 그룹이 궁수자리 별자리 방향으로 먼 중심에 집중되어 있다는 것을 결정하면서 바뀌었습니다. 이로 인해 태양계는 은하 중심 바깥에 놓이게 되었습니다. 오늘 우리는 이것을 확장하여 우리 행성계를 은하 중심에서 우리 은하의 나선팔 중 하나로 27,000광년 이동시켰습니다.

5년 후인 1923년에 은하수의 특이점은 산산조각이 났습니다. 100인치(2.5미터) 후커 망원경 사용 윌슨 산 천문대미국의 천문학자 에드윈 허블 그는 안드로메다 성운(메시에 31)의 사진을 찍고 그것이 적어도 백만 광년 떨어져 있다는 것을 알아냈습니다. 이제 우리는 이 거리가 250만 광년에 더 가깝다는 것을 알고 있지만, M31을 은하수 ​​경계 밖에 두기에 충분했을 것입니다.

안드로메다 성운이 실제로 있다는 사실 안드로메다 은하우리 은하와 분리된 먼 은하가 1924년 11월 뉴욕 타임즈를 통해 대중에게 발표되었습니다. 우리 은하계에는 더 이상 혼자가 아니지만 허블 우주는 아직 완성되지 않았습니다.

우주는 정적이지 않다

당시의 또 다른 가정은 우주가 정지되어 있다는 것이었고, 이는 아인슈타인이 1917년에 지지한 것이었습니다. 그러나 1929년에 허블은 먼 은하계의 빛이 적색편이된다는 사실을 발견했습니다. 즉, 이러한 광원에서 방출되는 빛의 파장은 해당 파장이 우리를 향해 이동함에 따라 확장되었습니다. 이는 이 은하들이 우리에게서 멀어지고 있음을 나타냅니다. 이를 확신한 아인슈타인은 정적인 우주 모델을 포기했습니다.

그러나 미국 과학자들은 우주에 대한 완전한 그림을 아직 수정하지 않았습니다. 1998년에 Saul Perlmutter, Adam Ries 및 Robert Kirchner와 같은 미국 연구자들은 우주가 팽창하고 있을 뿐만 아니라 이 팽창이 실제로 가속되고 있음을 발견한 두 개의 국제 연구자 팀의 일원이었습니다.

암흑에너지 그는 이러한 가속화되는 확장을 주도하는 신비한 힘으로 제시됩니다. 오늘날 그것은 우주에서 가장 설득력 있는 미스터리 중 하나로 남아있습니다.

아마도 미국이 건국 300주년을 맞이할 때쯤이면 암흑물질의 본질과 같은 다른 우주의 미스터리와 함께 암흑물질의 미스터리가 풀릴 것입니다. 만약 그렇다면, 미국 프로젝트가 예를 들어 허블 우주 망원경, 제임스 웹 우주 망원경그리고 다음 낸시 그레이스 로마 우주 망원경 지난 250년 동안 전임자들이 그랬던 것처럼 미국의 혁신가와 과학자들이 이러한 발전의 최전선에 서게 될 것입니다.