제프리 잉그램 테일러

제프리 잉그램 테일러 경(, OM FRS FRSE, 1886년 3월 7일~1975년 6월 27일)은 영국의 물리학자로, 유체동역학과 파동 이론에 결정적인 기여를 했다.

 초기 생애 
런던의 세인트 존스 우드에서 태어났다. 그의 아버지 에드워드 잉그램 테일러는 예술가였고, 어머니 마거릿 불은 수학자 집안 출신이었다(그의 고모는 얼리샤 불 스톳이었고 외할아버지는 조지 불이었다). 어린 시절 그는 왕립연구소 크리스마스 강연에 참석한 후 과학에 매료되었으며, 페인트 롤러와 접착테이프를 사용해 실험을 수행했다.

1905년부터 1908년까지 트리니티 칼리지 (케임브리지 대학교)에서 수학과 물리학을 공부했다. 케임브리지에서 여러 장학금과 상을 받았으며, 그 중 하나를 통해 조지프 존 톰슨 아래에서 연구할 수 있었다.

 경력 및 연구 
학부생 시절 첫 논문을 발표했다. 그 논문에서 가시광선의 간섭이 극도로 약한 광원에서도 무늬를 생성한다는 것을 보여주었다. 간섭 효과는 가스등의 빛을 일련의 어두운 유리판을 통해 감쇠시키고 바느질 바늘 주위로 회절시켜 발생했다. 사진 건판을 충분히 노출시키기 위해 3개월이 필요했다. 이 논문은 빛의 양자(광자)를 언급하지 않았으며 아인슈타인의 1905년 광전 효과 논문도 인용하지 않았지만, 오늘날 이 결과는 평균적으로 한 번에 한 개 미만의 광자가 존재했다고 해석될 수 있다. 1927년경 전자기장이 양자화된다는 사실이 널리 받아들여지자, 테일러의 실험은 빛의 간섭 효과가 한 광자가 다른 광자와 간섭하는 것으로 해석될 수 없으며, 사실 단일 광자의 확률 진폭이 이중 슬릿 장치의 두 슬릿을 모두 통과함으로써 스스로 간섭한다는 증거로서 교육적으로 제시되기 시작했다. 이 주제에 대한 현대적 이해에 따르면 테일러의 실험 조건은 이를 입증하기에 충분하지 않았는데, 광원이 단일 광자 광원이 아니었기 때문이다. 그러나 1986년에 단일 광자 광원을 사용하여 실험이 재현되었고 동일한 결과가 얻어졌다.

그는 이어서 충격파에 관한 연구로 스미스상을 수상했다. 1910년 트리니티 칼리지의 펠로로 선출되었고, 이듬해 기상학 직책에 임명되어 역학 기상학 독자가 되었다. 대기 중의 난류에 관한 테일러의 연구는 "유체에서의 난류 운동"(Turbulent motion in fluids)의 발표로 이어졌으며, 이 연구로 1915년 애덤스상을 수상했다.
1913년 테일러는 국제 빙하 순찰대 선박인 스코샤(Scotia)호에서 기상학자로 근무했으며, 그곳에서의 관측은 공기 혼합에 대한 이론적 모델에 관한 그의 후기 연구의 토대가 되었다.

제1차 세계 대전이 발발하자 테일러는 항공기 설계에 지식을 적용하기 위해 판버러에 있는 왕립 항공기 공장으로 보내졌으며, 그곳에서 프로펠러 샤프트의 응력 등을 연구했다. 그는 또한 비행기 조종법을 배웠고 낙하산의 안정성을 연구했다.

전쟁 후 테일러는 트리니티로 돌아와 난류 유동을 해양학에 적용하는 연구를 했다. 또한 회전하는 유체를 통과하는 물체 문제에 대해서도 연구했다. 1923년 왕립학회 연구 교수인 야로우 연구 교수로 임명되었다. 이 덕분에 테일러는 이전 4년 동안 해왔던, 스스로 싫어하고 큰 소질도 없었던 강의를 그만둘 수 있었다. 이 시기에 테일러는 판버러에서의 전쟁 연구에서 이어진 결정질 재료의 변형 연구를 포함하여 유체역학 및 고체역학 분야에서 가장 광범위한 연구를 수행했다. 또한 속도 변동의 통계적 연구를 통해 새로운 접근 방식을 도입함으로써 난류 연구에 또 다른 주요 기여를 했다.

1934년 테일러는 마이클 폴라니, 에곤 오로반과 거의 동시에 연성 재료의 소성 변형이 1905년 비토 볼테라가 개발한 전위 이론으로 설명될 수 있다는 것을 깨달았다. 이 통찰은 현대 고체역학 과학을 발전시키는 데 결정적이었다.

1936년, 테일러는 "선박"을 주제로 왕립연구소 크리스마스 강연을 진행했다. 그중 "거친 바다에서 배가 흔들리는 이유"에 관한 강연은 BBC에 의해 텔레비전으로 중계된 최초의 크리스마스 강연이었다.

 맨해튼 계획 
제2차 세계 대전 중에 테일러는 다시 한번 자신의 전문 지식을 공기 중의 파동과 수중 폭발을 모두 아우르는 충격파 전파와 같은 군사적 문제에 적용했다. 미국과 소련의 다른 두 과학자와 독립적으로, 그는 현재 테일러-폰 노이만-세도프 폭발파라고 불리는 것을 고안했다.

테일러는 1944년부터 1945년까지 맨해튼 계획에 대한 영국의 기여의 일환으로 맨해튼 계획의 영국 대표단으로 미국에 파견되었다. 로스앨러모스 국립연구소에서 테일러는 원자 무기 개발, 특히 1945년 8월 9일 나가사키에 사용된 플루토늄 폭탄 개발 과정에서 내폭 불안정성 문제를 해결하는 데 도움을 주었다.

1944년에 최하위 훈작사 작위와 왕립학회로부터 코플리 메달을 받았다. 이듬해 미국국립과학원 회원으로 선출되었다.

테일러는 1945년 7월 16일 핵 실험인 트리니티에 참여했는데 그는 발사탑에서 북서쪽으로 약 20마일(32km) 떨어진 콤파니아 힐에서 테스트를 관찰한 레슬리 그로브스 장군의 10인 "VIP 명단"의 일원이었다. 우연히도 수학자 조지 불의 또 다른 직계 후손인 조안 힌턴도 같은 프로젝트에서 일하고 있었고 비공식적인 자격으로 그 행사를 목격했다. 사촌 관계인 두 사람은 당시에 만났으나 나중에 서로 다른 길을 걸었다. 핵무기에 강력히 반대했던 조안은 마오쩌둥의 중국으로 망명한 반면, 테일러는 정치적 정책이 과학자의 소관이 아니라는 입장을 유지했다.

1950년에 버킹엄 파이 정리와 라이프지에 실린 타임스탬프와 폭발 반경의 물리적 척도가 포함된 해당 테스트의 고속 사진 스틸을 사용하여 폭발 위력을 추정하는 두 편의 논문을 발표했다. 그는 16.8kt와 23.7kt라는 두 가지 추정치를 제시했는데, 이는 당시 여전히 비밀로 분류되어 있던 인정된 값인 20kt에 근접한 것이었다.

 후기 생애 
테일러는 전쟁 후에도 연구를 계속하며 항공 연구 위원회에서 활동하고 초음속 항공기 개발에 참여했다. 1952년에 공식적으로 은퇴했지만, 이후 20년 동안 간단한 장비를 사용하여 해결할 수 있는 문제들에 집중하며 연구를 지속했다. 이는 제2 점성도 계수를 측정하는 방법과 같은 진보로 이어졌다. 테일러는 기포가 분산되어 매달려 있는 비압축성 액체를 고안했다. 팽창 중 액체 내 기체의 소산은 액체의 전단 점성의 결과였다. 따라서 부피 점성을 쉽게 계산할 수 있었다. 그의 다른 후기 연구에는 튜브 내 흐름의 종방향 분산, 다공성 표면을 통과하는 이동, 그리고 액체의 얇은 시트의 역학이 포함되었다.

78세에서 83세 사이에 테일러는 전기유체역학에 관한 6편의 논문을 썼다. 이 작업에서 테일러는 전기장에 의해 유도된 전도성 액체의 제트로서 뇌우의 전기 활동에 대한 관심으로 돌아갔다. 그러한 제트가 관찰되는 원뿔은 그의 이름을 따서 테일러 원뿔이라고 불린다. 1971년과 1973년에 추가 주제에 대한 두 편의 논문을 더 발표했다. 1972년 D. H. 마이클은 모스크바에서 열린 제13회 국제 이론 및 응용 역학 회의에서 얇은 액체 시트에 구멍을 뚫는 것에 관한 테일러의 논문을 대독했다. 테일러는 뇌졸중을 앓아 참석할 수 없었지만 이전의 모든 회의에 참석했었다.

테일러의 삶의 측면은 종종 그의 연구에 반영되었다. 공기와 물의 움직임에 대한 그의 지배적인 관심, 그리고 연장선상에서 단세포 해양 생물의 움직임과 날씨에 대한 연구는 그의 평생의 항해 사랑과 관련이 있었다. 1930년대에 그는 'CQR' 닻을 발명했는데, 이는 사용 중인 어떤 닻보다 강하고 다루기 쉬웠으며 수상기를 포함한 모든 종류의 소형 선박에 사용되었다.

 개인 생활 
썸네일|케임브리지에 있는 제프리 잉그램 테일러 경의 묘지
테일러는 1925년 학교 교사인 그레이스 스테파니 프랜시스 레이븐힐과 결혼했다. 그들은 1967년 스테파니가 사망할 때까지 함께했다. 테일러는 1972년에 심한 뇌졸중을 겪어 사실상 연구를 중단하게 되었다. 그는 1975년 케임브리지에서 사망했다. 그는 케임브리지의 St Edward King and Martyr, Cambridge 교회 묘지에 묻혔다.

 상훈 
테일러는 많은 상과 영예를 받았다.
 시어도어 폰 카르만상 응용수학 부문 (1972), 산업응용수학회 (SIAM)
 시어도어 폰 카르만 메달 공학역학 부문 (1969), 미국토목학회 (ASCE)
 A. A. 그리피스 메달 및 상 (1969), 재료광물광업협회
 메리트 훈장 (1969년 7월 14일), 영국 국왕
 프랭클린 메달 (1962), 프랭클린 협회
 켈빈 골드 메달 (1959), 영국 전기기술자 협회
 티모셴코 메달 (1958), 미국 기계공학회
 드 모르간 메달 (1956), 런던 수학회
 회원, 미국 예술 과학 아카데미 (1956)
 미국철학학회 국제 회원 (1955)
 빌헬름 익스너 메달 (1954), 오스트리아 무역 협회 (Österreichischer Gewerbeverein)
 사이먼즈 골드 메달 (1951), 왕립 기상학회
 최하위 훈작사 (1944), 영국 국왕
 코플리 메달 (1944), 왕립학회
 로열 메달 (1933), 왕립학회
 베이커 메달 (1923), 왕립학회
 FRS (1919)
 애덤스상 (1915), 케임브리지 대학교
 스미스상 (1910), 케임브리지 대학교

 각주 

분류:1975년 사망
분류:1886년 출생
분류:잉글랜드의 물리학자
분류:케임브리지 대학교 트리니티 칼리지 동문
분류:메리트 훈장
분류:에든버러 왕립학회 석학회원
분류:최하위 훈작사
분류:케임브리지 대학교 트리니티 칼리지 교수
분류:잉글랜드의 기상학자
분류:코플리 메달 수상자