오스트리아 에른스트 마흐가 잘허 교수와 촬영한 초음속에서 발생하는 충격파 사진(1887). 마이컬슨과 몰리의 실험이 발표되던 해에 등장한 놀라운 사진이다. 이 업적을 기려 초음속의 단위로 ‘마흐(Mach)’가 사용된다. (사진출처: 위키커먼스)
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당시 마흐는 여러 광학 장치를 개발하여 실험 사진 기술을 발전시키고 있었다. 마흐는 초음속을 돌파할 때 발생하는 폭음이 물체 앞단에 생기는 충격파임을 이론적으로 예측하고 이를 촬영하는 실험장치를 고안한다.
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실험에 탄환을 발사해야 하므로 마흐는 오스트리아 해군사관학교 교수이던 잘허에게 자신의 실험을 제안한다. 마흐가 제시한 대로 만든 장치로 잘허가 찍은 사진에 사상 최초로 충격파가 잡혔고, 마흐는 이를 학회에 발표한다.
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이로서 19세기 후반까지 학자들을 괴롭혔던 초음속 유동의 충격파가 실험으로 관측되며 마침내 해결되었다. 이러한 마흐의 사진은 그가 철저히 믿고 추구했던 ‘실증주의’ 사상을 기반으로 한 결과였다.
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이처럼 실험을 중요시했던 마흐였기에 누구보다 마이컬슨 실험의 의미를 간파했다. 특히 마흐는 뉴턴의 절대 시공간 개념 대신 상대성 개념을 제시했다. 아인슈타인은 마흐가 조금만 더 오래 연구했다면 상대성이론은 마흐가 먼저 발표했을 것이라고까지 실토할 정도.
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반면, 마흐는 같은 대학에 재직하던 볼츠만과 대립한다. 볼츠만은 연속체 역학 대신 불연속적인 통계역학을 전개하지만 당시 기술로 소립자를 실험으로 보이기는 쉽지 않았다. 따라서 실증주의의 선봉에 선 마흐는 볼츠만을 집중 공격한다.
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한편, 마흐의 사진을 찍은 잘허의 제자 폰 트랍은 1차대전에서 연합국에 맞서 잠수함 사령관으로 맹활약을 펼쳤고, 2차대전에서는 나치에 협력을 거부하며 온 가족과 미국으로 망명하는데 이 가족의 이야기를 그린 것이 뮤지컬 ‘사운드 오브 뮤직’이다.
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