1827년 4월 3일, 독일의 물리학자 에른스트 클라드니 (Ernst Florens Friedrich Chladni, 1756 ~ 1827) 별세
에른스트 클라드니 (Ernst Florens Friedrich Chladni, 1756년 11월 30일, 독일 비텐베르크 ~ 1827년 4월 3일, 폴란드 브로츠와프)는 독일의 물리학자이자 음악가였다. 특히 음향학에 조예가 깊어 ‘음향학의 아버지’라고 불린다.
– 에른스트 클라드니 (Ernst Florens Friedrich Chladni)
.출생: 1756년 11월 30일, 독일 비텐베르크
.사망: 1827년 4월 3일, 폴란드 브로츠와프
.국적: 독일
.지도 교수: 게오르크 크리스토프 리히텐베르크
.유명한 제자: 에른스트 하인리히 베버
.학력: 라이프치히 대학교, Gymnasium St. Augustine
독일의 물리학자이자 음악가인 에른스트 클라드니 (Ernst Florens Friedrich Chladni, 1756 ~ 1827)는 현대 음향학의 기초를 닦아 ‘음향학의 아버지’라 불리는 인물이다.
그는 소리의 진동을 시각화하고 운석의 외계 기원설을 최초로 주장하는 등 과학사에 중요한 업적을 남겼다.
처음에 법학을 전공했으나 물리학 저작을 읽고, 감명을 받아 수학 및 물리학으로 전향하였으며 음향학 연구에 몰두하였다.
막대ㆍ현 (弦) 등의 진동을 실험적으로 연구하여 고체에서의 음의 빠르기를 측정하고, 또 오르간 파이프에 공기를 넣고 기체 내의 음의 속도를 측정하였다.
1809년 판 (板)의 진동에 관한 유명한 ‘클라드니의 도형 (圖形)’을 발견하여 나폴레옹으로부터 상찬을 받고, 그의 저서 《음향학 De Akustik》의 프랑스어 번역 비용을 얻기도 했다.
그 후 20여 년간 유럽 각국을 방문하여 음향학을 강의하고 또 그가 발명한 일종의 저음 관악기 연주를 실시했다.
○ 주요 업적
클라드니 도형 (Chladni Figures): 금속판 위에 모래를 뿌리고 바이올린 활로 가장자리를 켜서 소리의 진동에 따라 모래가 일정한 기하학적 문양을 형성하는 것을 발견했다. 이 문양은 진동이 없는 부분인 ‘마디선 (Nodal lines)’에 모래가 모여 만들어지며, 소리를 눈으로 볼 수 있게 한 획기적인 실험이었다.
음향학의 체계화: 1802년 저서 《음향학 (Die Akustik)》을 통해 음향 이론을 집대성했다. 또한 고체에서의 소리 전달 속도를 측정하고, 다양한 기체 내에서의 음속을 계산하는 등 정량적인 연구를 수행했다.
운석학의 아버지: 당시 화산 폭발의 산물로 여겨졌던 운석이 우주 공간에서 지구로 떨어진 암석이라는 ‘외계 기원설’을 1794년 최초로 주장했다. 초기에는 학계의 비웃음을 샀으나 이후 사실로 증명되어 운석학의 선구자로 인정받고 있다.
악기 발명: 유리 막대와 강철 막대를 마찰시켜 소리를 내는 ‘유포니온 (Euphon)’과 ‘클라비실린더 (Clavicylinder)’라는 악기를 발명하여 유럽 전역에서 연주 여행을 하기도 했다.
- 역사적 영향
그의 진동 실험은 당시 나폴레옹 보나파르트에게 깊은 인상을 남겼으며, 나폴레옹은 그의 연구를 지원하고 진동판의 수학적 모델을 정립하는 학자에게 상금을 걸기도 했다.
이 연구는 이후 소피 제르맹 등 수학자들이 탄성 표면의 진동을 연구하는 계기가 되었다.
클라드니의 실험은 오늘날에도 물리 교육에서 소리의 파동과 공명을 설명하는 가장 대표적인 시연으로 널리 활용되고 있다
- 클라드니 도형 (Chladni’s Figures)
진동판 위 입자들이 특정 주파수의 진동에 맞춰 독특한 패턴의 선 (마디선, nodal line)에 모여드는 현상을 처음 관찰한 건 1787년의 독일 물리학자 에른스트 클라드니 (Ernst Chladni)였다.
진동판에 모래를 뿌려두고 이런저런 주파수의 진동을 가하면 이런저런 패턴의 마디선 (진폭이 0이 되는 선)으로 모래들이 모여든다는 것이다.
클라드니가 관찰한 현상은 여러 흥미로운 물음을 자아내는 연구 대상이었고, 그래서 클라드니가 구현한 진동판은 ‘클라드니 판’이라는 고유명사로도 불려왔으며, 음파 진동으로 만들어지는 묘한 문양을 ‘클라드니 도형 (Chladni’s Figures)’이라고 부른다.
○ Bibliography
First page of a 1787 copy of “Entdeckungen über die Theorie”
Entdeckungen über die Theorie des Klanges, Leipzig 1787.
Die Akustik, Leipzig 1802. French translation: Traite d’acoustique, Paris 1809. Also in Neue Beiträge zur Akustik, Leipzig 1817.
Beiträge zur praktischen Akustik und zur Lehre vom Instrumentbau, Leipzig 1821.
Über den Ursprung der von Pallas gefundenen und anderer ihr ähnlicher Eisenmassen at the HathiTrust Digital Library, Leipzig/Riga 1794.
Über Feuermeteore, Vienna 1820.
Über die Hervorbringung der menschlichen Sprachlaute, Leipzig 1824.
Kurze Übersicht der Schall und Klanglehre, nebst einem Anhange die Entwickelung und Anordnung der Tonverhältnisse betreffend, Mainz 1827.
참고 = 위키백과, 네이버 백과사전
크리스천라이프 편집부