[세계사 속으로] 코페르니쿠스 혁명

코페르니쿠스 혁명  |  태양 중심의 새로운 시대

     코페르니쿠스 혁명(Copernican Revolution)은 지구가 우주의 중심에 고정되어 있는 우주로 묘사한 프톨레마이오스의 하늘 모델에서 태양계의 중심에 태양을 중심으로 하는 태양 중심 모델로의 패러다임 전환이었다.

 

코페르니쿠스 혁명, 태양 중심의 새로운 시대

 

     이 혁명은 두 단계로 이루어져 있다. 첫 번째 단계는 본질적으로 지극히 수학적인 것이며, 두 번째 단계는 1610년에 갈릴레오의 팜플렛 출판으로부터 시작되었다. 1543년 니콜라우스 코페르니쿠스의 혁명(De revolutionibus orbium coelestium)이 출간된 것을 시작으로 혁명에 대한 기여는 한 세기 이상 뒤의 아이작 뉴턴의 작업으로 끝날 때까지 계속됐다.

 

 

코페르니쿠스 이전의 태양중심주의

     '코페르니쿠스 혁명'은 니콜라우스 코페르니쿠스의 이름을 따서 지어졌다. 그의 논평은 1514년 이전에 쓰여졌으며, 르네상스 학문에서 태양 중심 모형을 처음 명시적으로 제시한 것이었다. 태양중심주의의 사고방식은 훨씬 오래되었다. 그것은 기원전 3세기 헬레니즘의 작가인 사모스의 아리스타르쿠스로 거슬러 올라간다. 그는 피타고라스주의에 더 오래된 개념을 그렸을 것이다. 그러나 고대의 태양 중심주의는 프톨레마이오스가 『알마게스트』에서 제시한 천동설 모델에 의해 가려지고 아리스토텔레스주의에서 받아들여졌다.

     13세기 이후의 유럽 학자들은 프톨레마이오스 천문학의 문제점을 잘 알고 있었다. 이 논쟁은 프톨레마이오스에 대한 아베로에스의 비판에 의해 야기되었고, 15세기 중반 프톨레마이오스의 저작의 회복과 라틴어로의 번역에 의해 다시 부활했다.

     코페르니쿠스의 스승인 레지오몬타나스는 프톨레마이오스의 이론에 대해 수학적으로 보다 우아하게 제시하려고 시도하였지만 그는 태양중심주의에 도달하지 않았다. 1476년 사망하기 전 레지오몬타누스는 훗날 작품에서 아리스타르코스의 태양중심설에 특히 주목하고 편지에서 '지구의 움직임'을 언급했기 때문에 이미 태양중심설에 도달했을 가능성이 있다.

 

 

 

 

니콜라스 코페르니쿠스

     코페르니쿠스는 1496년부터 1501년에 걸쳐 볼로냐 대학에서 공부했고, 그곳에서 도메니코 마리아 노바라다 페라라의 조수가 되었다. 그는 푸에르토바흐와 레지오몬타나누스에 의한 프톨레마이오스의 알마게스트에 대한 요약(1496년 베네치아에서 인쇄)을 연구하여 1497년 3월 9일 달의 움직임을 관측한 것으로 알려져 있다. 코페르니쿠스는 태양 중심의 행성 운동 모델을 계속 개발했고, 1514년 이전의 단편집 '코멘탈리올루스'에 기록되었으며, 그의 지인들 사이에 한정된 수의 사본이 유통되었다. 그는 상세한 그림과 표를 포함한 대규모 작품인 『천구의 회전에 관하여(De volutionibus orbium coelestium)』(1543)을 출판할 때까지 자신의 시스템을 계속 개선했다.

     코페르니쿠스 모델은 프톨레마이오스 모델이 더 이상 제공할 수 없다고 믿었던 우주의 물리적 현실을 설명한다고 주장한다. 코페르니쿠스는 우주의 중심에서 지구를 제거하고 천체를 태양 주위로 회전시켜, 지구의 자전을 그 축에 도입했다. 코페르니쿠스의 작품은 '코페르니쿠스 혁명'을 촉발했지만 그 혁명은 끝나지 않았다. 사실 코페르니쿠스 자신의 시스템에는 후대 천문학자들이 수정해야 할 몇 가지 단점이 있었다.

     코페르니쿠스는 지구에 관련한 태양의 본질에 관한 이론을 내놓았을 뿐만 아니라 지구 중심 이론 속의 사소한 세부 사항의 일부를 철저하게 해명하려고 했다. 코페르니쿠스의 이론은 많은 사람들을 불편하게 하고 다소 동요하게 만들었다. 우주가 지구를 중심으로 하지 않는다는 그의 이론에 대해 그가 직면한 조사에도 불구하고, 그는 계속해서 지지를 얻었다. 다른 과학자들과 점성가들은 그의 시스템이 천동설보다 천문학의 개념을 더 잘 이해할 수 있다고까지 평가했다.

 

 

 

티코 브라헤

     덴마크의 귀족이자 천문학자인 티코 브라헤(Tycho Brahe)는 16세기에 우주를 이해하는데 상당한 발전을 이루었다. 그는 지구 중심론을 공식화했는데, 이는 행성들이 태양 주위를 공전하는 동안 태양이 지구 주위를 돈다고 제안한 타이코닉 시스템을 개발했다. 코페르니쿠스의 태양 중심 모델의 장점을 인정했음에도 불구하고 그는 지구의 운동을 받아들일 수 없었다.

     1572년 브라헤는 카시오페이아에서 새로운 별을 관찰하며 하늘의 변화를 봄으로써 아리스토텔레스의 이론에 모순을 발견하였다. 1577년에 행성 지역을 통과하는 혜성에 대한 또 다른 관찰은 천체 운동에 대한 아리스토텔레스의 개념에 의문을 제기했다.

     브라헤는 덴마크 국왕의 지원을 받아 흐벤(Hven)에 우라니보르그 천문대를 설립했고, 그곳에서 그와 그의 팀은 20년 동안 훨씬 더 정확한 천문 관측 결과를 수집했다. 이러한 관찰은 천문학의 미래 혁신에 매우 중요한 것으로 입증될 것이다.

 

 

요하네스 케플러

     티코 브라헤의 조수로 일한 케플러는 브라헤가 죽은 후 브라헤의 광범위한 관찰을 활용하여 천문학 분야에서 상당한 발전을 이루었다. 케플러의 획기적인 연구에는 브라헤의 관찰에 크게 의존한 행성 운동의 세 가지 법칙을 공식화한 것이 포함되었다. 그 관찰을 통해 케플러는 행성이 타원 궤도를 따라 이동하며 태양이 궤도의 중심에 직접 위치하지 않고 초점에 위치한다는 사실을 증명할 수 있었다. 갈릴레오 갈릴레이는 케플러를 따라가서 금성을 연구하고 달과 같은 위상이 있다는 것을 발견할 수 있을 만큼 충분한 배율을 갖춘 자신의 망원경을 개발했다.

     케플러는 코페르니쿠스의 우주론을 지지하고 타원형 행성 궤도와 같은 혁명적인 개념을 소개했다. 이러한 발전에도 불구하고 케플러는 행성을 타원 궤도에 유지시키는 물리학을 설명할 수 없었다.

 

 

 

 

 

갈릴레오 갈릴레이

     '현대 관측 천문학의 아버지'로 알려진 이탈리아 과학자 갈릴레오 갈릴레이는 망원경에 대한 그의 개선, 천문관측 코페르니쿠스주의에 대한 지지는 모두 코페르니쿠스 혁명에 필수적인 것이었다. 그는 한스 리퍼시의 설계를 바탕으로 30배 배율로 향상된 망원경을 설계했다. 이 새로운 장비를 사용하여 갈릴레오는 1610년 사이드레우스 눈시우스에 발표한 여러 가지 천문을 관측했다. 갈릴레오의 관찰은 하늘이 완전하고 불변한다는 아리스토텔레스의 견해에 도전했다. 그는 달의 표면이 거칠고 고르지 않다는 것을 묘사했고, 밝은 부분과 어두운 부분을 나누는 경계는 완벽한 구형에서 보는 것처럼 균일하지 않음을 언급했다.

     갈릴레오의 가장 중요한 발견은 목성 주위를 공전하는 4개의 달을 관찰한 것으로, 모든 천체가 지구 주위를 돈다는 아리스토텔레스의 믿음에 도전했다. 이는 지구가 다른 행성과 마찬가지로 행성이라는 코페르니쿠스 우주론을 뒷받침했다. 더욱이 갈릴레오는 프톨레마이오스 체계보다는 코페르니쿠스나 티코닉 체계에 맞춰 금성을 관찰했다. 이 관측으로 인해 프톨레마이오스의 체계를 약화시켰고, 대부분의 주요 천문학자들이 지구 중심설에서 태양 중심설로의 전환에 크게 기여하였다.

 

 

아이작 뉴턴

     영국의 저명한 물리학자이자 수학자 아이작 뉴턴은 그의 획기적인 저서 『자연철학의 수학적 원리』로 유명하다. 그는 운동 법칙과 만유인력의 법칙을 공식화함으로써 과학 혁명의 주요 인물이었다. 뉴턴의 법칙은 코페르니쿠스 혁명의 종결점이라고 일컬어진다.

     뉴턴은 케플러의 행성 운동 법칙을 활용하여 만유인력의 법칙을 도출했으며, 이를 『프린키피아』에서 제안했다. 이 법칙은 두 물체가 서로 끌어당기는 중력을 발휘하며, 힘의 크기는 물체의 중력 질량의 곱에 비례하고 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례한다. 또한 "프린키피아(Principia)"는 뉴턴의 세 가지 운동 법칙도 제시한다. 이 세 가지 법칙은 물체에 힘을 가했을 때의 관성, 가속도, 작용 및 반응을 설명한다.