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프랑스의 물리화학자. 콜로이드용액 연구를 비롯하여 브라운 운동에 관한 아인슈타인의 이론을 실험적으로 증명하여 분자가 실재하는 것을 제시하였고, 아보가드로수의 측정에도 성공하였다.

1870년에 프랑스 릴에서 태어난 페랭. 육군 장교였던 아버지에 대해서는 아는 것이 거의 없이 자랐다. 그의 아버지는 상대편 루돌프 클라우지우스가 참전했던 프랑스-러시아 전쟁 중에 사망하여, 페랭과 두 누이는 편모 슬하에서 성장했다. 페랭은 파리에 있는 유명한 고등사범학교에 입학했고, 1890년대부터 1910년대까지 파리 주변을 떠들썩하게 했던 과학자, 지성인, 예술가들의 긴밀한 사교집단의 일원이었다.

폴 랑주뱅(Paul Langevin)과 밀접하게 교류한 것이 가장 중요한 계기가 되어 소르본 대학에서 화학을 배우는 동안 페랭은 1903년 이후로 중간세계 입자의 서스펜션에 대해 연구했다. 그는 랑주뱅을 통해서 중간세계 운동에 대한 아인슈타인의 분석을 접하고 직접적인 비교 실험의 가능성을 귀 뜸 받게 되었다. 페랭은 1907년경부터 시작하여 중간세계에 대한 결정적인 실험들을 5년 이상 연속적으로 진행했으며 관찰과 자료 수집에 엄청난 노력을 기울였다. 남아 있는 수많은 사이비 원자론자들의 의심에도 불구하고 페랭의 연구는 확고했다. 그는 소위 ‘원자를 증명한 사람’으로 불리게 되었고 콜로이드의 연구로 입자(粒子)의 침강평형(沈降平衡) 및 브라운 운동의 실험과 이론을 통해 분자의 실재(實在)를 증명, 몰분자의 측정에 성공했으며 화학반응의 복사이론(輻射理論)을 세워 결국 1926년 노벨 물리학상을 수상했다.

그는 브뤼셀, 라에주, 간트, 캘커타, 뉴욕, 프린스턴, 맨체스터, 옥스포드 대학의 명예 박사학위를 받았으며 1911년 브뤼셀에서 솔베이 위원회의 회원으로 두 번 이나 선발된다. 1923년에는 그는 프랑스 아카데미의 과학자로 선출되었다. 프랑스 과학계에서 중요한 권위자가된 페렝은 1930년대에 재능이 있는 유망한 프랑스 과학자들에게 대학 이외의 곳에서 경험 할 수 있는 기회를 제공하도록 하기 위해 국립과학연구원(CNRS)을 설립할 당시 그는 거의 모든 책임을 맡았다. 이 조직은 오늘날에도 프랑스에서 공공 연구비를 지원받아 운영되고 있다. 또한 과학을 대중에게 더 폭넓게 소개하는 데에도 관심이 많아서, 대중적인 책을 저술하고 대중 강연을 하고 파리과학박물관과 체험교육장을 갖춘 쿠베르트 궁전(‘발견의 전장’)을 설립했다. 그의 위임이나, 깊은 신념이 없었다면 생물학에서부터 물리 화학 연구소는 세워지지 않았을 지도 모른다.

페랭과 아내 앙리에트의 자녀들은 부모를 이어 과학자가 되었다. 아들 프랑시스는 성공한 물리학자가 되어 원자력과 원자폭탄 분야에서 중요한 역할을 했다. 페랭은 또한 과학의 사회적 관계에 대해 열정을 가지고 있었으며 사회 발전의 길이 과학 이해에 놓여 있다고 믿었다. 그리고 과학이 모든 사람들이 흔히 바라지 않는 사회적 변화인 어떤 자동화된 기계가 아니라 인간 활동이어야 한다고 믿었다. 그리고 과학이 모든 사람들이 흔히 바라지 않는 사회적 변화인 어떤 자동화된 기계가 아니라 인간 활동이어야 한다고 믿었다.

페랭은 열성적인 사회주의자가 되었으며 1936년에는 프랑스 내각에 과학자가 포함되어야 한다고 새 수상인 레옹 블룸을 설득했다. 과학은 정부가 더는 무시할 수 있는 문제가 아니었으며, 페랭 자신 또한 블룸의 내각에서 근무했다. 유명한 반파시스트였던 페랭은 1940년에 독일인이 그의 나라를 침략했을 때, 그는 미국으로 망명했고 1942년 4월 17일에 사망하였다. 1948년 전쟁이 끝난 후, 그의 유품은 전함 잔느(Battleship Jeanne)로 고향으로 옮겨졌고, 판테온에 묻혔다.

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.
자연 현상은 두 가지 방식으로 설명할 수 있습니다. 어떤 현상들을 설명할 때, 관찰을 바탕으로 구체적인 현상들을 설명할 일반 법칙을 추론해 내는 방법이 있습니다. 혹은 물질의 구조에 대한 가정을 세운 뒤 그 가정으로부터 현상들의 설명을 모색할 수도 있습니다. 이 두 방법들은 물리 연구에 언제나 적용되어 왔습니다.

자연에 대한 현상학적 설명과 원자론적 설명의 차이를 잘 보여 주는 예를 하나 들어보겠습니다. 산 위에 공기가 더 희박하다는 것을 우리는 잘 알고 있습니다. 이 현상은 무거운 기체에 관한 법칙으로 완벽하게 설명이 되므로 기체를 연속적인 물체라고 생각해도 전혀 틀릴 이유가 없습니다. 이렇게 현상학적인 접근으로도 문제가 해결됩니다. 그러나 분자론의 지지자들이 보기에 이런 결론은 현상을 피상적으로 기술하는 것에 불과합니다. 그들에게 기체는 제멋대로 움직이는 분자들의 모임입니다. 그들은 분자의 운동법칙으로부터 어떤 현상을 설명할 수 있어야만 비로소 만족해 합니다.

1926년도 노벨 물리학상을 수상할 장 페랭 교수의 연구는 분자의 존재에 관한 오랜 논쟁을 마무리짓기 위한 것이었습니다. 페랭 교수의 아이디어는 이런 것이었습니다. 질량은 있지만 지표면에 압축되지 않고 높은 곳에서는 멀리 펴져서 희박해지는 현상이 분자운동의 법칙을 따라 일어나는 것이라면, 그리고 분자의 운동법칙이 모든 다른 미세 물체의 운동법칙과 같다면, 그 현상은 모든 작은 물체의 시스템에서도 공통적으로 일어날 것이라는 생각입니다. 예를 들어 충분히 작고 가벼운 많은 양의 입자들을 액체에 섞으면 입자들이 액체보다 무겁더라도 모든 입자들이 바닥에 가라앉지 않고 공기의 경우와 마찬가지의 법칙에 따라 액체 중에 분산될 것입니다. 페랭 교수는 실험으로 이를 보여 주었습니다. 이 실험을 위해서는 우선 무게와 크기가 동일한 매우 작은 입자들이 필요합니다. 페랭 교수는 식물의 수액에서 얻은 자황을 이용해 이런 입자들을 만들었습니다. 물 속에서 자황을 손으로 비비면 혼탁액을 만들 수 있는데, 현미경으로 이를 관찰하면 이 액체 속에 서로 다른 크기의 둥근 입자들이 많이 보입니다. 페랭 교수는 이 액체로부터 원하는 크기의 동일한 입자들로 구성된 혼탁액을 얻었습니다. 이 과정이 결코 쉽지 않아서 아주 정교하고 조심스런 조작을 수 개월 동안 거쳐야만 1킬로그램의 자황에서 겨우 몇 데시그램(1/10그램)의 원하는 크기를 가진 입자들을 얻을 수 있었습니다. 이렇게 준비된 실험에서 그는 예측한 결과를 얻었습니다.

자황 혼탁액을 이용한 실험에서 페랭 교수는 가장 중요한 물리상수인 아보가드로 수, 즉 분자량의 무게에 해당하는 분자의 개수, 특별히 수소에 대해 말하자면 수소 2그램 속에 들어 있는 수소분자의 개수를 구할 수 있었습니다. 구한 값은 오차범위 내에서 기체운동론에서 얻은 값과 일치하였습니다. 이를 확인하기 위한 많은 검증들이 있었지만 이 결과의 타당성을 흔들지 못했습니다.

지금까지 정리한 페랭 교수의 연구는 분자의 존재에 관한 간접적인 증거라고 할 수도 있습니다. 그러나 페렝 교수는 그 직접적인 증거도 제시하였습니다. 액체 속의 작은 입자들은 결코 정지해 있지 않습니다. 동일한 온도 등 완벽한 외부 평형상태에서도 그 입자들은 멈추지 않고 계속 움직입니다. 이런 현상의 유일한 설명은 액체 내의 분자들이 입자에 부딪쳐서 입자가 움직인다는 것입니다. 이 현상의 수학적 이론은 아인슈타인이 만들었으며, 이 이론을 독일 물리학자 세디그가 실험적으로 증명하였습니다. 그 이후 두 명의 과학자가 동시에 이 문제에 다시 도전했는데 그중 한 명이 페렝 교수이며, 다른 한 명은 스베드베리였습니다. 이 브라운 운동에 대한 페랭 교수의 연구는 아인슈타인의 이론이 실재와 완벽하게 일치한다는 것을 보였습니다. 이 실험을 통해 또 다른 방법으로 아보가드로 수를 결정할 수 있었습니다.

분자의 충돌은 액체 내에 분산된 입자를 앞으로 이동시킬 뿐만 아니라 회전시키기도 합니다. 이 회전의 수학적 이론 역시 아인슈타인이 만들었으며, 페랭 교수는 이와 관련된 측정을 시도하였습니다. 이 실험들을 통해 페랭 교수는 아보가드로 수를 결정하는 세 번째 방법을 발견했습니다.

그러면 이런 연구들의 결과는 어떨까요? 2그램의 수소에는 몇 개의 분자가 있을까요? 세 가지 방법으로 측정한 결과는 이렇습니다. 68.2×1022, 68.8×1022, 65×1022

페랭 교수님.
지난 30년 이상 교수님은 원자론을 입증하기 위해 헌신해 커다란 성취를 이루었습니다. 이를 축하드리며 영광스런 프랑스 과학의 대표적인 학자로서 교수님을 맞게 되어 매우 기쁩니다. 이제 전하로부터 1926년 노벨 물리학상을 수상하시기 바랍니다.

스웨덴 왕립과학원 노벨 물리학위원회 C. W. 오젠