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파는 우리에게 에너지를 전달해줄뿐만 아니라 정보를 운반해준다. 인공위성중계 등 오늘날 우리가 통신수단으로 이용하고 있는 모든 기계는 파를 이용한 것이다.

우리들은 사방팔방으로 부딪치는 에너지 파 속에 살고 있다. 이들 에너지 파의 일부는 감지할 수 있지만 대부분은 인간의 오감으로 느끼지 못한다. 에너지 파를 다루는 기계는 파의 성질을 이용하여 우리들의 오감을 확대시키거나 증폭시킨다. 망원경이나 현미경을 사용하면 눈으로 볼 수 없던 아주 미세한 세계가 보이고 지구 반대편과도 통신할 수 있다.

에너지 파의 중요한 특징은 파가 물질 속을 전달해가는 경우에도 에너지 자체만 움직인다는 것이다. 연못에 돌을 던졌을 때 돌이 떨어진 지점에서부터 바깥으로 이동해가는 것은 물이 아니라 에너지일 뿐이다. 파는 이 에너지가 규칙적으로 움직이는 것인데 파를 이해하기 위해서는 파장과 주파수가 가장 중요하다. 앞에서 언급한 기계들은 모두 이 파의 성질을 이용한 것이다.

파에는 진동하는 매질이 없이는 전달될 수 없는 음파종류와 진동하는 매질이 없이도 전달이 가능한 전자파의 두 종류가 있다. 음파는 공기나 물, 고체를 이루는 작은 입자인 분자의 연속적인 진동의 고리로 이들 매질 없이는 전달되지 않는다. 전자파는 분자의 진동이 아니라 전자장과 자기장의 진동으로 이루어지는 것으로 매질없이 공간을 이동할 수 있다.

파는 우리들에게 에너지를 전달해줄 뿐만 아니라 정보를 운반해주기도 한다. 텔레비전 영화 인공위성중계 등 오늘날 우리가 통신수단으로 이용하고 있는 모든 기계는 이 파를 이용한 것이다.
 

빛과 그림자

인간은 몇 천년 전부터 빛의 성질을 관찰하기 시작했음에 틀림없다. 빛이 어디서부터 오는가는 보면 알 수 있었고 광택나는 매끈한 면에 부딪치면 빛이 반사한다는 것, 어떤 물체에 빛을 비추면 그림자가 생긴다는 것 등은 잘 알려진 사실. B.C.300년경에 이미 그리스 과학자 유클리드는 광학의 기초원리를 정확히 파악하고 있었던 것으로 알려져 있다. 또한 유명한 아랍의 학자 알하젠은 900년대에 광학에 대한 중요한 논문을 써서 남겼다. 그러나 1666년 아이작 뉴턴이 빛스펙트럼을 발견하고 1678년에 네덜란드인 크리스티안 호이겐스가 빛을 파라 생각해 굴절 등의 원리를 설명하기까지 빛의 본질에 대해서는 누구도 알지 못했다. 뉴턴은 "빛은 미시입자로 이루어져 있다"고 주장했는데 얼마간은 이 설이 유력하게 받아들여졌다.

빛의 성질을 이용한 도구로는 인공적으로 빛을 발생시키는 전구, 거울과 렌즈를 이용한 각종 기계를 들 수 있다. 현미경 레이저 홀로그램 내시경 등이 모두 여기에 속한다.

1826년에 최초의 사진을 촬영했던 사람은 프랑스인 니에프스였다. 그 이전에도 암흑상자 속에 그림자를 투영해 화가가 밑그림을 제작하는데 사용하는 카메라 옵스큐라라는 도구가 있었는데 니에프스는 그 그림자를 보존하는 방법을 발명했던 것이다. 그 결과 노출시간은 30초 이하로 단축되고 초상사진이 대인기를 끌었다. 그러나 현대 사진의 기초가 되었던 것은 1839년에 영국인인 윌리엄 폭스 탈보트가 발명한, 음화를 만들어 양화로 바꾸는 방법으로, 이것은 한번 촬영으로도 여러 장의 사진을 복제할 수 있는 편리한 것이다. 또한 노광에 의한 약간의 화학변화로 현상할 수 있게 한 것도 그의 획기적인 발명이었다. 여기서 더 발전이 이루어져 현재의 노출시간은 수백분의 1초로 단축됐다. 최초의 컬러사진은 영국의 물리학자 제임스 클라크 맥스웰에 의해서 1861년에 만들어졌다. 사진의 발달과 더불어 카메라도 비약적으로 발전해 1895년 최초로 영화용 카메라가 만들어졌다.

인쇄는 기본적으로는 3세기의 로마인들에 의해서 이미 이루어지고 있었다. 거의 같은 무렵 이집트의 직물업자는 목판에 도형을 조각한 것을 사용해 천에 기호나 무늬를 찍었다고 한다. 목판인쇄에 의한 책 제작은 유럽과 중국에서 각각 개발됐다. 중국인은 868년에 최초의 목판인쇄 책을 만들고 1041년에 최초의 활자를 발명했다.

페이지 전체를 한 장의 판목에 조각한 목판과는 달리 활자는 어떤 책의 인쇄에도 사용할 수 있어 4세기 후의 구텐베르크 발명에서도 이것은 필요한 것이 되었다. 중국인은 점토를 구워서 활자를 만들었는데 이것을 금속으로 만들면 몇번이나 되풀이하여 사용할 수 있다는 것을 알게 되었다. 최초의 금속 활자는 15세기 초에 우리나라에서 만들어졌다. 현대는 사진에 의한 인쇄가 주류이지만 활자를 사용한 활판인쇄법도 여전히 건재하고 있다.

고고학적인 발견을 믿는다면 최초의 악기는 '허공에 떠있는 뼈'로 선사시대에는 피리로서 사용되었다. 도자기로 만든 북은 6천년전까지 거슬러 올라간다. 그 다음에 나온 것은 리라라고 불리는 하프의 일종으로 4천5백년 전에 연주됐다고 하는데 후에 이것이 발전하여 하프가 됐다고 한다. 금관악기의 조상은 동물의 뿔로 옛날부터 수렵이나 의식때에 많이 사용했다. 투탄카멘의 묘에서는 3천년 이상이나 된 트럼펫이 발견되었는데 현대의 밸브가 붙은 트럼펫은 1801년에 개발됐다. 악기에 자신의 이름을 붙인 최초의 사람은 1846년에 색소폰을 발명한 아돌프 색소폰이었다.
 

전자악기란?

현대는 전자공학의 발달로 음파를 전기적인 신호로 바꾸는 장치들이 많이 등장하고 있다. 마이크로폰이나 전자악기들은 음파를 전기적인 신호로 변조하는 것을 이용한 것이고 앰프나 스피커 등은 음파의 진폭을 증폭시켜 소리로 재생시키는 장치들이다. 이밖에 현대과학은 소리를 저장하고 재생시키는 각종 장치들을 탄생시키기도 하였다. 레코드플레이어 컴팩트디스크 플레이어(레이저)등이 그것이다.

현대의 원격통신은 어떻게 하면 멀리 떨어진 곳에 재빨리 메시지를 전송할 수 있는가하는 문제를 멋지게 해결하는데 있다. 전자시대 이전의 사람들은 각자 지혜를 짜내 거울로 빛을 반사한다든가 연기를 피워올린다든가 하는 방법을 이용했다. 그리스의 역사학자 폴리비우스는 B.C.100년대에 연기신호로 알파벳을 나타내는 방법을 발명했다. 폴리비우스 부호는 남아 있지는 않지만 1838년에 사무엘 모스가 고안한 모스 부호와 같은 것으로 알려져 있다. 모스는 최초의 전신장치를 만들었는데 이것은 전화선과 같은 전선으로 모스 부호를 전송하는 것이었다. 그는 1844년에 '신은 무엇을 하였을까'라는 최초의 메시지를 보냈다.

현대의 원격 통신은 전신을 운반하는 것으로서 전기나 빛, 전파를 이용하고 있다. 전기나 빛 등으로 전신을 전하는 가장 간단한 방법은 길고 짧은 신호의 조합을 사용해 문자나 숫자를 부호화하여 보내는 모스 신호이다. 더욱 발달한 원격통신에서는 음성이나 화상의 신호가 신호를 운반하는 반송파라는 전파와 결합해 변조된다. 수신기가 변조된 신호를 받으면 검파기가 반송파로부터 신호를 걸러내어 음파나 영상으로 재생하는 것이다. 인공위성 우주탐사기 우주망원경의 개발로 이제는 지구적 차원을 넘어 다른 행성과의 통신까지 꿈꾸게 되었다.