2015년 11월 11일 수요일

레오나르도 다 빈치와 초기 광학

아인슈타인이 금세기 초반에 이론을 정립하고, 1960년에  테드 메이먼이 만들어낸 레이저가 사회에 끼친 영향은 메시아만큼이나 엄청났다.  우리는 광자라는 빛 입자를 대량으로 생산해 정확한 동작으로 한 곳을 향해 행진하는 군대를 만들어낼  수 있을 뿐 아니라, 광섬유의 인도를 받아 조명을 밝히고 수술하는 작업은 물론 다이아몬드에 구멍을 내는 작업까지 다양한 역할을 수행할 수 있게 되었다.
  그전까지만 해도 인간은 이같이 정교하고 세심한 영역을 신의 역할로 여겼을 뿐 감히 인간이 손을 댈 수 있으리라고는 상상도 못했다.   그런데 이 선물은 인간이 독점한 영역으로보인다.  아직까지 외계에서 지구로 전달된 레이저가 없기 때문이다.  코페르니쿠스와 갈릴레오는 지구가 우주의 중심이라는 프톨레마이오스의 주장을  뒤집어엎었다.  하지만 레이저가 호모 사피엔스에게 지구 행성이 우주의 중심이라는 지위를 다시 베풀어줄지도 모른다.
   스스로 존재하던 빛을 하나의 실재로 생각하기 시작한 선구자는 레오나르도 다 빈치 같은 사람들이었다.  비록 원시 시대부터 태양 숭배자는 있었지만 인류는 오랫동안 빛을 그저당연한 존재로 여겼다.  그러나 레오나르도 다  빈치는 빛을 하나의 실재로 생각했으며, 그생각은 그의 예술적 창조성을 통해  그림으로 나타났다.  레오나르도 다 빈치는  그의 광선초점을 맞추고 통제하기 위해 다양한 도그를 만들어냈다.  물질의 본질에 대해 의문을 제기하는 역량은 아인슈타인과 같다.  아인슈타인은 창공의 불가지성을 바라보며 호기심을 키운 반면,  레오나르도 다 빈치는 자연계의 다양한 파도를 관찰하며 호기심을 키워나갔다.
  레오나르도 다 빈차는 이렇게 말했다. "오월에 바람은 곡식의 물결 속에서 파도처럼 움직인다.  그 파도는 평야 저편으로 넘어가는 것처럼 보인다.  하지만 곡식의 줄기는 원래 있던것에 그대로 있다." 아마 이 말은  빛 에너지가 파도 같은 성질을 가지고  있으며, 움직이지않는 창공은 빛을 전달하는 매개체라는 사실을 인간의 입을 통해 최초로 암시한 표현일 것이다.  레오나르도 다 빈치는 수면의 파도를 바라보며, 서로 부딪히면서도 여전히 파도 형태를 유지하는 두 개의 파도를 스케치했다.  연못에 떠있는 지푸라기  하나가 바람을 받다 수직 파동를 일으키면서 여전히 고정된 위치를 유지한 모습도  바라보았다. 레오나르도 다 빈치는 자신의 파동 이론에 소리를 포함시켜 다음과 같이 일반화시켰다.