반데르 발스와 분자 과학

물리 혹은 화학 관련 전공을 하는 학생들이나 졸업을 한 연구원들이라면 이상 기체와 실제 기체의 존재는 물론, 라고 하는 이상기체 상태 방정식과 라고 하는 반데르 발스 상태 방정식, 그리고 대응 상태의 원리에 대해 배우지 않은 사람은 아마 아무도 없을 것이다. 게다가 열역학을 배우는 학생들은 용액 이론, 모세관 이론, 상평형 같은 주제에 대해서도 기본적인 지식을 습득하게 된다. 이 모든 이론들은 네덜란드 물리학자 요하네스 디데릭 반데르 발스(1837 ~ 1923)가 1873년에 쓴 박사 학위 논문, "기체와 액체 상태의 연속성에 관해서" 에 나오는 내용들이다.



반데르 발스는 상태 방정식은 물론이고, 대응 상태의 원리, 반데르 발스 인력, 이성분 혼합물 등의 연구 업적 등으로 1910년 노벨 물리학상을 수상하였다. 1873년에 쓴 그의 박사 학위 논문, "기체와 액체 상태의 연속성에 관해서" 는 액체와 기체, 두 상의 근본적인 차이와 유사성을 성분 분자들의 물성으로 해석한 최초의 이론이었다.



1914년 제일 차 세계 대전 발발 전 40년간 보여 주었던, 반데르 발스와 그 제자들의 물리적 과학에 대한 공헌보다 더 큰 영향력을 발휘한 예는 다시는 찾아볼 수 없을 것이다. 반데르 발스는 이러한 격류에 이바지한 물리학자 그룹의 아버지 같은 존재였으며 그의 삶과 업적은 이 시기의 과학사를 이해하려면 반드시 알아야 할 핵심 요소가 되었다. 반데르 발스 업적의 중요성은 제이 차 세계 대전이 종료될 시점에 재조명을 받았다. 그의 박사 학위 논문을 처음으로 읽은 어떤 한 이론 물리학자는 최근에, "나에게는, 그의 학위 논문은 120년 전이 아니라 마치 20년 전에 쓴 것처럼 읽혀집니다." 라고 기술한 바 있다.

1 레이던



2 HBS 교사

3 '대단히 독창적인 학위 논문'

3.1 분자의 실체

3.2 연속성, 동일성 및 모세관 현상

3.3 반데르 발스 방정식: 유도인가 정당화인가

3.4 학위 청구 논문 발표

3.5 모든 사람들에게 이름을 날리다

3.6 암스테르담의 왕립 과학 한림원

3.7 헤이그에서 암스테르담으로

4 암스테르담 대학교

5 왕립 과학 한림원에서

6 1880년대의 과학 연구

6.1 대응 상태

6.2 열역학과 용액 이론

6.3 모세관 현상

7 평가

8 스승과 그의 학파

9 반데르 발스와 러시아 과학

10 은퇴

11 분자 물리학

11.1 상태 방정식

11.2 모세관 현상

11.3 임계 현상

11.4 대응 상태의 원리

12 물리화학

12.1 일반 아이디어와 방법론

12.2 이성분 및 삼성분계의 열역학

12.3 비이상 다성분계의 이론

13 결론



부록

참고 문헌/ 약어 목록/인명 색인/역자 후기



역자



하창식 (부산대학교 고분자공학과)

이중희 (University of Tsukuba, Japan)

A. Ya. 키프니스