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[물리학] 1982년 - 상전이와 관련된 임계현상 이론(케네스 게디스 윌슨)

작성일 2014-12-08
1982wilson_physics
  • 1936 ~
    케네스 게디스 윌슨
    Kenneth Geddes Wilson
    미국의 물리학자. 하버드 대학교에서 공부하였으며, 1961년 캘리포니아 공과대학에서 박사학위를 취득하였다. 1962년에는 유럽원자핵공동연구소에 근무하였으며, 1963년에 코넬 대학교 조교수를 거쳐 1971년에 물리학 교수로 임용되었다. 1988년에는 오하이오 주립대학교의 교수가 되었다. 상전이의 임계현상에 대해 규명하였으며, 그가 제시한 독창적인 아이디어는 현대 물리학의 다른 문제를 해결하는 데에 도움을 주었다.

수상 업적

The Nobel Prize in Physics 1982 was awarded to Kenneth G. Wilson “for his theory for critical phenomena in connection with phase transitions”. 1982년 노벨 물리학상은 “상전이와 관련된 임계현상 이론”으로 케네스 윌슨에게 수여되었습니다.

수상 추천문

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분. 물리학의 발전은 전적으로 실험과 이론이 밀접하게 상호 교류하면서 이루어져 왔습니다. 새로운 실험적 발견은 종종 이론적 아이디어의 발전으로 이어졌으며, 새로운 현상을 예측하는 방법의 개발은 좀 더 중요한 실험적 진보를 이루었습니다. 이론과 실험의 이러한 긴밀한 상호 교류로 물리학은 매우 빠르게 발전하고 있습니다. 그러나 몇 개의 예외적인 경우도 있습니다. 즉 실험적 사실은 오랫동안 잘 알려져 있었지만, 기초적인 이론적 이해가 부족하고 이론적 모델이 불완전하거나 심지어는 심각한 오류가 있는 경우가 있었습니다. 초전도성, 임계현상, 그리고 교란운동이 20세기에 잘 알려진 세 가지 사례입니다. 초전도성은 금세기 초에 발견되었습니다만 많은 물리학자들의 이론적 연구 노력에도 불구하고 만족할 만한 이론이 개발되기까지 50년이 걸렸습니다. 이 초전도성 이론은 지금으로부터 정확히 10년 전에 노벨 물리학상을 수상했습니다. 임계현상은 상전이에서, 예를 들어 액체`―`기체 전이에서 일어납니다. 이 현상은 이미 19세기부터 알려져 있었고, 발견 직후에 이미 불완전하긴 하지만 간단한 이론적 모델이 개발되었습니다. 그 후 수십 년에 걸친 노력이 있었지만 1970년대 초가 되어서야 비로소 완전한 이해가 가능해졌습니다. 올해의 노벨 물리학상은 매우 우아하고 심오한 방법으로 이 문제를 해결한 케네스 윌슨 교수께 수여되겠습니다. 세 번째 예로 언급된 교란운동의 문제는 아직 풀리지 않았으며 이론물리학자들의 도전 과제로 남아 있습니다. 일상의 경험으로부터 우리는 물질이 여러 상태로 존재할 수 있으며, 온도를 변화시키면 한 상태에서 다른 상태로 전이된다는 것을 잘 알고 있습니다. 상전이의 구체적인 예로는 액체를 충분히 가열하면 기체로 변하고, 고온에서 금속이 녹으며, 영구자석이 특정 임계온도에서 자성을 잃어버리는 것 등이 있습니다. 여기서 액체와 기체의 전이를 생각해 봅시다. 임계점에 가까워지면 액체의 밀도에 모든 가능한 규모에서 심한 요동이 일어납니다. 이런 요동은 액체 방울들이 기체 거품과 섞여 있는 형태를 띠며, 하나의 분자 크기에서 전체 시스템의 크기까지 모든 크기의 방울과 거품이 존재합니다. 임계점에서는 가장 큰 요동의 스케일이 무한대가 됩니다만, 이보다 작은 요동의 역할도 결코 무시할 수 없습니다. 따라서 어떤 이론이 임계현상을 제대로 기술하기 위해서는 전체 길이 스케일의 현상을 모두 다룰 수 있어야 합니다. 대부분의 물리학 문제는 보통 하나의 길이 스케일만을 다루면 되지만 임계현상은 모든 가능한 길이 규모, 예를 들어 1센티미터에서 100만분의 1센티미터 스케일의 현상을 기술할 수 있는 새로운 형태의 이론 개발을 필요로 합니다. 윌슨 교수는 이 문제를 해결할 독창적인 방법을 개발했으며 1971년에 두 편의 논문을 발표했습니다. 이 문제에 정면으로 도전하는 것은 불가능하지만, 그는 이 문제를 해결이 가능한 간단한 문제들로 나누는 방법을 찾아냈습니다. 윌슨 교수의 이론은 이론물리학에서 재분배그룹이론이라고 불리는 방법의 수정으로 만들어졌습니다. 윌슨 교수의 이론은 임계점 근처에서의 거동을 완벽하게 이론적으로 기술할 수 있었으며, 중요한 물리량을 수치해석적으로 계산할 수 있는 방법을 제시하였습니다. 그의 첫 번째 논문이 출판된 후 10년 동안 우리는 그의 아이디어와 방법이 완벽한 돌파구라는 것을 확인했습니다. 지금은 윌슨 교수의 이론이 물리학의 다른 영역에서도 성공적으로 적용되고 있습니다. 윌슨 교수님. 교수님은 광범위한 길이 스케일이 동시에 나타나는 현상을 해석하는, 일반적이고 손쉬운 방법을 개발한 최초의 이론물리학자입니다. 교수님의 이론은 상전이의 임계현상이라는 고전적인 문제에 대한 완벽한 해답을 제시했습니다. 또한 교수님의 아이디어와 방법은 아직 풀리지 않은 다른 중요한 물리학의 문제들을 해결할 수 있는 커다란 잠재력을 가지고 있습니다. 교수님께 스웨덴 왕립과학원의 축하 말씀을 전하게 되어 대단히 기쁩니다. 이제 전하로부터 노벨상을 수상하시기 바랍니다.
스웨덴 왕립과학원 스티그 룬드크비스트
The Science Times
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