헨리 캐번디시

Fellow of the Royal Society 헨리 캐번디시 Sir Henry Cavendish

출생	1731년 10월 10일
출생	사르데냐 왕국 니차
사망	1810년 2월 24일 (향년 78세)
사망	그레이트브리튼 및 아일랜드 연합왕국 잉글랜드 런던
국적	[[영국\| 영국 ]][[틀:국기\| 행정구 ]][[틀:국기\| 속령 ]]
직업	학자
분야	화학, 물리학
수상	코플리 메달
종교	무종교 ( 불가지론)

1. 개요2. 생애와 업적3. 가문4. 실험 및 업적

4.1. 지구 대기 조성4.2. 물의 화학적 성질4.3. 지구밀도 및 중력4.4. 전자기학 연구

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1. 개요

영국의 화학자. 하지만 화학자로서보다는 중력 상수의 값을 실험실에서 측정한 물리학자로 더 유명하다. 어차피 물리학과 화학 구분은 100여 년은 더 지나서야 태어나는 마이클 패러데이 시기에 생긴 것이기도 하다.

2. 생애와 업적

18세기의 평균 수명을 훌쩍 넘긴 만 78세까지 살았다. 헨리 캐번디시의 친할아버지는 제2대 데번셔 공작 윌리엄 캐번디시(William Cavendish, 2nd Duke of Devonshire)였고 아버지는 윌리엄의 3남 찰스 캐번디시 경(Lord Charles Cavendish)이어서 막대한 재산을 지닌 부자였고, 외할아버지는 해군 사령관이던 제1대 켄트 공작 헨리 그레이(Henry Grey, 1st Duke of Kent)이었는데 외삼촌이 후손을 남기지 않고 일찍 죽어서 외갓집 재산의 상당량도 물려받았다.[1]

즉 헨리 캐번디시는 친가와 외가 모두 공작위를 보유하고 있는 대귀족 집안 출신에, 6개의 성과 8개의 별장을 보유했고 재산이 수조 원에 이르는 어마어마한 부자였다. 이러한 막대한 유산 덕에 돈이 넘쳐날 정도로 부자라서, 거액의 돈이나 비싼 선물을 지인들에게 거리낌없이 주기 일쑤였다고 한다. 오죽하면 헨리 캐번디시의 예금을 맡고 있던 은행에서 너무 큰 돈을 예치하고만 있기가 미안해서, 예금의 일부를 투자하는 것이 어떻겠느냐고 권고했으나 헨리는 무슨 뜻인지 몰라 당황하면서 도리어 화를 냈다고 한다.

보통 이렇게 돈이 많으면 흥청망청 사치를 부리고, 주색잡기에 몰두한다는 편견이 있지만 헨리 캐번디시는 그러지 못했다. 지나치게 내성적인 성격과 심한 여성공포증 탓에 평생 독신으로 살았다. 어느 정도로 심했냐면 하녀들이 자신의 방에 절대로 들어오지 못하게 하고, 마주치지 않게끔 하녀들이 다니는 계단을 따로 만들었고 모든 의사소통을 쪽지로 처리했다. 더욱이 어느 하녀가 자기 얼굴을 보자 바로 해고했을 정도였다. 그렇다고 게이였냐면 그것도 아니다. 남자들도 자기한테 가까이 다가오는 걸 싫어해서 오로지 은둔형 폐인으로 화학연구에 전념했다.

한번은 오스트리아에서 헨리의 추종자가 그를 만난 감격을 나타내자 그대로 도주. 그에게 연구 결과를 인정받으려면 근처에서 아무도 없는 척하며 혼잣말하듯 중얼거려야 했을 정도다. 그러나 그래봤자 대부분 도주했다고 한다. 심지어 캐번디시가 초상화 그릴 때 화가를 만나는 것조차도 부끄러워했다. 결국 화가는 어쩔 수 없이 대충 몸만 스케치하고 얼굴은 기억해 두었다가 집에 가서 따로 그렸다는 얘기가 있다. 그래서 그 초상화(문서 최상단의 그림)도 캐번디시가 옆으로 슬쩍 얼굴을 돌린 모습으로 그려져 있다.

본인도 화려한 취미도 없었고 그저 적당히 맛있게 배채우고 그만이고 원하는 실험장비라든가 온갖 책자를 풍족하게 사는 정도가 그나마 화려한 취미였던 셈이다. 당시에는 이런 화학장비에서부터 책도 비싸긴 했지만 그가 이런 비싼 장비를 사서 마구 부숴버리는 것도 아니고 일단 사두고 실험하면 그만이었기에 엄청나게 돈이 들어가는 것도 아니었다.

이에 그가 자폐증이었다는 주장도 있고 아스퍼거 증후군 환자라는 분석도 있다. 이 때문에 유일한 사회적 활동이 왕립 사교 클럽에서 같이 식사하는 정도였다고 한다. 이렇기에 죽을 때도 엄청난 재산이 남아있었지만, 그다지 아쉬워하지 않았고 유언이나 유서도 남기지 않았다. 생전에 나이가 들어 유산 상속과 관련된 일로 누군가 이야기하면 '그냥 알아서 상속될 친척들이 나눠받아라, 난 뭐라고 한들 아쉬울 것도 상관할 것도 없다'라고 밝혀왔기에 재산은 친척들에게 나뉘어져 법적으로 상속되었다고 한다.

라부아지에와 마찬가지로 같은 시대에 산 엄청난 부자 화학자이며 둘 다 화학사에 큰 공로를 세웠다. 한편 동시대에 살던 진보적인 화학자 프리스틀리가 프랑스 혁명을 옹호하다가, 왕당파에게 죽을 뻔해서 미국으로 달아날 때 그 모든 자금과 생활비를 지원한 것도 캐번디시였다. 이념이 달라도 같은 화학자이기에 그를 도왔다고 한지만 그의 생활상을 봐도 골수 왕당파는 절대 아니었고 영국 정치 상황에 끼어드는 일도 없었고 남에게 뭐라고 하지 않았기에 꼭 이념이라고 하기에는 어렵다.

더불어 라부아지에를 살리기 위해 프랑스 혁명정부에 막대한 돈을 지불하겠다는 편지를 보내기도 했다. 프랑스 혁명정부가 라부아지에를 필요로 하지 않는다면, 그를 영국으로 와서 살게 할 것이고 그 모든 비용은 자신이 부담하겠다는 뜻을 밝히기도 했다. 그러나 모두 거부당하고 라부아지에는 결국 참수당하고 말았다. 캐번디시는 정치적인 부분엔 무관심했고 단지 같은 학자라는 동료 의식으로 과학자들을 도왔다는 게 정설이다. 그의 생활을 보면 이해가 갈 듯 하다.

캐번디시의 가장 유명한 업적 중 하나는 지구의 질량을 계산한 것이다. 1797년에서 1798년 동안 이루어진 이 실험은 당시로써는 굉장히 정밀하고 섬세한 조건이 요구되었었고[2], 이 조건을 충족하기 위해 집안에 두께 60cm짜리 헛간을 지어야 했다. 이렇게 해서 계산된 지구의 질량은 장장 97년 동안 바뀌지 않았다. 최근의 결과와도 큰 차이가 없다고 한다. 그리고 열기구를 타고 하늘로 올라가 대기 표본을 채취한 최초의 과학자이기도 하다.

다만 그의 성격은 과학사에 있어선 좋지 않았는데, 그는 물이 산소와 수소로 이루어진다는 사실과 각종 원소들은 물론 쿨롱 법칙과 옴의 법칙 등을 발견했음에도 불구하고 발표를 안 해서 그 영광을 각각 발견한 것으로 알려진 여러 과학자들이 가져갔다. 전해지는 얘기로는 그가 죽은 뒤에 책상서랍을 뒤지니 평생에 걸쳐 연구해온 자료들이 꽁꽁 숨겨져 있었다고 한다.

헨리가 그런 데에 별로 신경쓰지 않았다는 건 그의 성격을 볼 때 당연한 일인지도 모른다. 그러나 특히 그의 자폐 스펙트럼 설이 사실이라면 자신이 먼저 발견해놓고, 발표를 하지 않은 건 일반인 입장에선 쉽게 이해할 수 없는 일이다. 어쨌든 이 같은 성격에도 불구하고 과학사에 이름을 남길 수 있었던 건 제임스 클러크 맥스웰이 그의 논문들을 파헤친 덕이었다.

3. 가문

헨리 캐번디시(Henry Cavendish)는 제2대 데번셔 공작(Duke of Devonshire) 윌리엄 캐번디시(William Cavendish)의 3남 찰스 캐번디시 경(Lord Charles Cavendish)과 제1대 켄트 공작(1st Duke of Kent) 헨리 그레이(Henry Grey)의 4녀 앤 그레이(Lady Anne Grey) 사이의 2명의 아들중 장남으로 프랑스의 니스에서 태어났다. 1742년부터 런던 해크니의 뉴컴 스쿨(Newcome's School)에서 학업을 시작했으며 1810년 2월 24일 클래팜 타운(Clapham Town)에서 사망하기 까지 영국에서 화학과 물리학 실험 연구에 생애를 바쳤다. 일생을 독신으로 보냈다. 런던시는 클래팜 타운(Clapham Town)에 그의 이름을 딴 캐번디시 길(Cavendish Rd)를 지정했다.[3][4] 또한 제7대 데번셔 공작 윌리엄 캐번디시[5]와 함께 모교 케임브리지 대학교의 물리학과인 캐번디시 연구소(Cavendish Laboratory)의 어원이다.

4. 실험 및 업적

4.1. 지구 대기 조성

캐번디시의 지구 대기에 관한 그의 세심한 실험은 지금은 아르곤으로 불리는 기체에 대한 발견을 이미 실험했었다. 그는 공기중에서 질소(N,₂,)와 산소(O,₂,)를 제거했을때 약0.8%에 해당하는 구성비율을 차지하고 있는 잔류물이 있다고 실험결과를 제시하였다. 이 기체는 나중에야 아르곤이라고 알려졌다.[6][7]

4.2. 물의 화학적 성질

캐번디시는 수소와 산소를 반응시켜 물을 실험적으로 만들어 냄으로써 물의 구성이 산소와 수소만으로 이루어졌다고 추측하였다.

4.3. 지구밀도 및 중력

캐번디시 실험으로 불리는 만유인력 측정 실험을 수행했다. 여기에는 존 미첼이 발명한 비틀림 저울을 캐번디시가 손 봐서 만든 중력 측정장치를 사용하여 지구 밀도와 중력 상수를 실측 및 계산하였다.[8][9][10]

4.4. 전자기학 연구

캐번디시는 전자기학 분야로도 많은 연구를 하였다. 1780년대에 프랑스의 쿨롱이 발표한 쿨롱의 법칙도 이미 캐번디시가 1770년대에 연구하여 정전기력이 역제곱법칙을 만족시킨다는 것을 밝혀냈었다.

이외에도 전기 퍼텐셜을 발견하였고[11], 정전용량과 축전기의 성질, 물질의 비 유전율, 전기 퍼텐셜과 전류의 관계( 옴의 법칙)도 캐번디시가 연구를 통해서 밝혀냈었다.

[1] 다만 켄트 공작위는 이어받지 못했다. 영국은 현재도 모계 후손에게는 작위 상속권이 주어지지 않기 때문이다. [2] 오히려 집에 사람이 아무도 없는 게 도움이 됐다고 분석한 사람도 있을 정도였다. [3] 구글맵 Cavendish Rd, London, 영국 https://www.google.co.kr/maps/place/Cavendish+Rd,+London,+%EC%98%81%EA%B5%AD/@51.4479798,-0.1471913,17z/data=!3m1!4b1!4m5!3m4!1s0x487605cb99ac89b3:0xa1ec341a8e47d32e!8m2!3d51.4479765!4d-0.1450026?hl=ko [4] Henry Cavendish and his scientific library at Chatsworth https://www.chatsworth.org/news-media/news-blogs-press-releases/blogs-from-the-library/henry-cavendish-and-his-scientific-library-at-chatsworth/ [5] 앞서 언급한 제2대 데번셔 공작 윌리엄 캐번디시의 후손으로, 헨리 캐번디시의 친척이다. [6] (Philosophical Transactions , The Royal Society) Experiment XIX. Three papers, containing experiments on factitious air,Henry Cavendish,Published:01 January 1766 https://doi.org/10.1098/rstl.1766.0019 [7] (Philosophical Transactions , The Royal Society) VIII. An account of a new eudiometer, Henry Cavendish ,Published:01 January 1783 https://doi.org/10.1098/rstl.1783.0008 [8] (American Physiological Society) <American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular :PhysiologyVol. 307, No. 1> Henry Cavendish (1731–1810): hydrogen, carbon dioxide, water, and weighing the world , John B. West,01 Jul 2014 doi.org/10.1152/ajplung.00067.2014 https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/ajplung.00067.2014 [9] Cavendish H. Experiments to determine the density of the earth. 1798-01-01 Proceedings of the Royal Society of London, https://archive.org/details/philtrans07861996 [10] (Philosophical Transactions , The Royal Society)XXI. Experiments to determine the density of the earth,Henry Cavendish, Published:01 January 1798 https://doi.org/10.1098/rstl.1798.0022 [11] 캐번디시 본인은 이를 전기화도(degree of electrification)라고 불렀다.