올레 뢰머

“빛은 얼마나 빠를까요?” 라는 질문에 생각보다 많은 사람들은 “1초에 지구 일곱바퀴 반이요!!” 라는 대답을 하곤 한다. 빛의 속도에 대한 궁금증은 아주 옛날부터 있었으며, 1초에 지구 일곱바퀴 반이라는 속도는 매우 빠르기 때문에 과거에는 빛의 속도는 무한하다고 생각했다. 갈릴레오 갈릴레이 또한 빛의 속도를 측정하기 위한 실험을 진행하였지만 거리가 짧아 빛의 속도를 측정하지 못했다. 그러나, 과학이 발전하면서 사람들은 빛에도 속도가 있다는 사실을 밝혀내기 시작했다.

빛의 속도를 최초로 과학적으로 증명한 사람은 덴메크의 천문학자인 올레 크리스텐센 뢰머(Ole Christensen Rømer)이다.

사진1. 올레 뢰머

뢰머는 덴마크의 올보르라는 도시에서 1644년 9월 25일에 태어났다. 어렸을 때부터 수학과 천문학에 재능을 보인 뢰머는 뛰어난 관측 실력 덕분에 프랑스 파리의 왕립천문대에서 세계적인 학자들과 교류할 수 있었고, 이 시기에 목성의 위성을 관측하며 세상을 바꿀 발견을 하게 된다.

1676년 뢰머는 이오가 목성에 가려지는 시각이 지구의 위치에 따라 달라지는 것을 발견하였다. 이러한 관측의 결과 ‘빛이 이동하는 데에는 시간이 걸린다’는 결론에 도달하였고 빛의 속도를 계산하였다. 뢰머가 계산한 빛의 속도는 초속 약 22만km로, 빛의 속도가 유한하다는 사실을 처음으로 과학적으로 증명한 것이다.

사진2. 뢰머의 관측 기록.
사진 3. 지구와 태양, 목성, 이오의 위치

이후 영국의 제임스 브래들리는 빛의 광행차 현상을 이용하여 빛의 속도를 측정하였고, 피조, 푸코, 마이컬슨 등은 천체가 아닌 실험실에서 직접 빛의 속도를 측정하려는 노력을 진행하였다. 이후 기술의 발전으로 원자시계와 레이저를 이용하여 빛의 속도가 점점 더 정확하게 측정되었다.

1983년, 국제도량형총회는 빛의 속도를 ‘299,792,458 m/s로 결정하게된다.

이 결정에 따라 ‘미터(m)’단위는 빛이 1/299,792,458초 동안 이동하는 거리로 정의되었다.

이전에 빛의 속도를 측정하던 것에서 반대로 이미 정해진 빛의 속도를 기준으로 ‘길이’를 측정하는 것으로 바뀐 것이다.

빛의 속도를 향한 인류의 탐구는 17세기 뢰머의 관측에서 시작되어 브레들리, 피코, 푸조, 마이컬슨 등의 연구를 거쳐 국제도량형총회의 빛의속도 결정으로까지 이어졌다. 이러한 과정은 단순히 물리 상수를 알아낸 것이 아니라 자연현상을 이해하고, 우주를 설명하며, 인간의 단위 체계를 정립하는 과정이었다.

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