코페르니쿠스

HOW? 지동설을 밝힌 코페르니쿠스 ㅣ HOW? 위대한 실험관찰 만화
함석진 지음, 백원흠 그림, 와이즈만 영재교육연구소 감수, 손영운 기획 / 와이즈만BOOKs(와이즈만북스) / 2017년 4월

지금은 당연시 여겨지는 태양을 중심으로 지구와 여러 행성들이 주위를 돈다는 사실은 1600년대까지만 해도 받아들일 수 없었으며 지구가 우주의 중심이라는 우주관은 유럽을 지배했던 가톨릭 교회의 신과 인간 중심의 사고와 일치하는 것이어서, 감히 다른 주장을 할수가 없었어요. 하지만 코페르니쿠스의 진실을 밝히고자 하는 용기와 과학 정신은  세상을 바꿀수가 있었어요. 코페르니쿠스의 지동설은 그가 죽은후 많은 시간이 지나 진실로 밝혀졌고 그가 죽기 직전 6건의 책을 통해 세상에 첫선을 보일 정도로 조심스러운 도전이었지만 사람들은 그의 이런 진실에 대한 도전을 이제는 '코페르니쿠스적 혁명'이라고 찬사하며 생각을 크게 바꾸고 깨우친 그의 업적에 찬사를 보내고 있습니다. 그의 진실이 승리하기까지 어떤 과학자들의 이야기가 서로 얽혀 전개되었는지 살펴보는것은 참 흥미로운 일일거에요.

등장인물 소개에서는 이 책에 나오는 주요 과학자들을 연대순으로 살펴볼 수가 있어요. 코페르니쿠스의 지동설이 발표되기전 우주관의 중심이었던 천동설을 주장한 아리스토텔레스 등의 과학자들로부터 코페르니쿠스의 지동설을 과학적으로 증명하기 시작한 갈릴레이, 티코 브라헤, 케플러까지 우주관에 대한 생각의 변화를 한눈에 파악할 수가 있네요.

프롤로그에서는 이 책의 주인공인 코페르니쿠스의 일생을 인물 이야기로 압축하여 소개하고 있어요. 지방의 주교인 외삼촌의 집에서 자라며 이탈리아 유학 시절 법률과 의학을 공부하며 천문학에 대한 관심을 가지며 천동설의 오류를 발견하고 바쁜 참사원 생활중에도 많은 관측과 연구로 지구 중심의 우주관을 뛰어넘는 새로운 우주관을 생각해 '짧은 해설서'라는 요약본으로  배포하는 조심스러운 행보를 하고, 다양한 사회봉사를 하면서도 자신의 우주론이 사회에 큰 충격을 줄 것이라 생각하고 오랜 기간 동안 침묵을 지키다 젊은 수학자 레티쿠스의 설득으로 66세의 나이에 인류의 사고를 바꾼 새로운 우주론을 발표한 그의 일생을 요약하여 알려줍니다.
 

아리스타르코스는 개개 월식때 지구의 그림자 속에 달이 들어갈때 지구의 그림자 크기를 관찰하여 지구와 달의 크기를 대략적으로 비교할 수 있다는 아이디어를 가지고 태양의 지름은 지구 지름의 7배 정도 길다는 결론에 도달하여 거대한 태양이 자기보다 훨씬 작은 지구 주위를 돈다는 것은 잘못된 것이라 이해하고 오랜 기간동안 사람들의 우주관을 지배한 아리스토텔레스의 이론을 의심하지만 원에서 원호의 길이는 중심각에 비례한다는 것을 이용하여 지구의 둘레가 약 45,000 km라고 계산한 에라토스테네스의 결과에 의하면 하루에 시속 1,800 km로 지구가 자전해야 한다것은 있을 수 없다는 반대 의견에 부딪히게 되어 그의 주장을 접어버립니다. 하지만 성과를 글로 알리고자 하는 의지는 논문 <태양과 달의 크기와 거리에 관하여>로 후세에 전해져 지동설의 확립에 큰 기여를 하게 됩니다.
 

별의 죽음을 알지 못하는 시대에 별이 죽을 때 발생하는 엄청난 폭발의 빛을 새로운 별의 탄생으로 이해하자 히파르코스는 오래전 만들어진 성도를 대신할 새로운 별의 분류를 밝기에 따라 분류합니다. 아리스타르코스가 남긴 책을 읽고 지동설에도 관심을 가진 그는 별의 시차를 오랫동안 관찰하였으나 시차가 발생하지 않는 결과로 천동설을 더욱 확고히 하게 하였지요. 하지만 맨눈으로 관찰하여 먼 거리에 있는 별의 시차를 관찰한 것은 잘못된 결과였어요.

이제까지 나온 천문학 이론들에 통달한 프롤레마이오스는 여러 학자들이 우주의 움직임을 설명하다 보니 복잡해진 고대의 천문학을 집대성하여 <천문학 집대성>이라는 책을 완성했어요. 무려 13권으로 되어있는 이 책은 1, 2 권에서 천동설이 옳은 이유에 대해 설명하고 있으며 다른 사람들의 업적을 모으기만 한 것이 아니라 자기 스스로 관측한 내용도 책에 추가하여 기존 이론의 문제점들을 수정해서 별들의 움직임을 굉장히 정확하게 설명하여 많은 사람들이 천동설을 믿게 만들었어요.

알폰소의 천문표를 보고 별을 관측하다 천문표의 오차를 발견한 코페르니쿠스는 행성의 움직임을 설명하기 위해 점점 늘어나는 주전원에도 행성의 운동이 완벽하게 설명되지 않자 천동설에 회의를 품게 되고 아리스타르코스의 <태양과 달의 크기와 거리에 관하여>라는 책을 읽고 복잡하고 부정확한 천동설을 대체할 새로운 방법을 찾는데 고민하게 됩니다.

주교인 와첸로데 외삼촌의 주치의이자 프라우엔부르크 지방의 참사관, 외삼촌의 비서 역할까지 하느라 바쁜 생활의 연속인 코페르니쿠스는 외삼촌의 갑작스런 죽음후 천문학 연구에 더 많은 시간을 쏟게 됩니다. 그 동안 관측해 온 기록을 바탕으로 '짧은 해설서'라는 지동설을 주장하는 소책자를 발간하지만 종교 재판의 위험성과 수학적 부분을 더욱 보강하기 위해 친구들에게만 나누어 주지요.  

사제 승급도 거부하고 천문 관측에 십여 년 동안 밤낮으로 천문 연구를 한 코페르니쿠스는 수학자인 레티쿠스를 만나게 됩니다. 자신의 연구에 수학적으로 부족한 부분을 보충받으며 결국 1543년 <천구의 회전에 관하여>라는 책을 출판하게 됩니다. 죽음을 맞이하기 전 세상의 비판에 대한 두려움을 벗어버린 그의 결심의 결과물이죠. 총 405쪽 6권으로 이루어진 이 책은 1권에 중요한 내용이 모두 들어있어요. 프롤레마이오스가 주장했던 지구 중심 체계보다는 태양 중심 체계를 따라야 한다고 주장하고 태양과 행성이 모두 둥글고, 원운동을 하고 있으므로 지구가 태양을 중심으로 원운동을 하고 있지 않을 이유가 없다고 주장했고, <짧은 해설서>에서도 설명했던 태양 중심설을 이용한 역행 해석에 대하여 소개한 뒤, 2-6권에서는 수학적으로 설명하기 위한 구면 문학, 각 행성과 별과 달의 운동에 관한 수학적인 설명에 대하여 적었어요. 큰 논란을 불러올거라는 우려와 달리 최대한 정확하게 설명하고자 했던 것이 세상의 인기에는 부합하지 않았고 시간이 지나면서 '티코 브라헤'와 '갈릴레이'를 통해 사람들의 관심을 받기 시작했어요.

코페르니쿠스의 지동설이 세상에 나온지 60여 년이 지났지만 여전히 세상은 바뀌지 않았어요. 망원경을 통해 명성을 얻게 된 갈릴레이는 망원경을 더욱 발전시켜 우주를 관찰하게 됩니다. 1610년 <별의 사자>(시데레우스 눈치우스)라는 책을 출간하여 목성 주위를 돌고 있는 네 개의 별들과 금성이 달처럼 차고 기운다는 것, 달 표면의 구덩이부터 태양의 흑점 변화까지 망원경으로 새롭게 알아낸 많은 사실들을 소개했어요. 갈릴레이가 밝혀낸 지동설의 증거들은 사람들을 동요시켰어요. 교황청으로부터 지동설을 옹호하지 않겠다는 서약을 하고 7년동안 조용히 지내게 된 갈릴레이는 친구인 바르베리니 추기경이 교황이 되자 10년간의 집필 활동 끝에 1632년 <프롤레마이오스-코페르니쿠스 두 개의 주요 우주 체계에 대한 대화>라는 책을 출판합니다. 이 책은 지동설이 어째서 천동설 보다 더 옳은지를 밝히는 내용을 담고 있어 지동설은 거짓이라는 말을 하고 사형은 면하게 되지요. 하지만 책의 인기는 올라가고 그의 사상은 갈릴레이의 박해에도 널리 퍼져 대부분의 사람들이 지동설이 옳다고 믿게 되었고 사람들이 세상을 바로 볼 수 있는 출발점이 되었어요.

갈릴레이가 망원경을 발명한 시점보다 약 20년 전인 1588년 덴마크의 '우라니보르그' 천문대의 주인인 티코 브라헤는 맨눈으로 인류 역사상 가장 정밀하고 방대한 양의 천문 관측을 한 사람이었어요. 코페르니쿠스의 발견에 관심을 가지고 태양 중심설과 지구 중심설을 합친 이론으로 다른 행성들의 역행 운동도 설명하였어요. 하지만 이것은 지구 중심설에서 태양 중심설로 넘어가는 과정을 보여 주는 우주관이라는 점에서 가치가 있었지요.

그의 제자인 케플러는 행성들의 운동을 정확하게 나타내겠다는 생각이 확고해 티코 브라헤가 관측한 데이터를 살펴 타원 궤도의 법칙, 면적 속도 일정의 법칙을 1609년 <새로운 천문학>에 실었어요. 그러나 사람들은 케플러의 발견에 큰 관심을 보이지 않았지요. 하지만 좌절하지 않고 1618년 마지막 위대한 발견인 조화의 법칙을 담은 책 <세계의 조화>를 출판하였어요. 살아서 그 가치를 평가받지 못했지만 그가 발견한 행성의 운동에 관한 법칙들은 지동설의 기본이 되었을 뿐만 아니라 오늘날까지도 케플러 3법칙이라고 불리우며 천문학을 배우는 사람이라면 누구나 알아야 할 기본이 되고 있어요.

책 뒷편 에필로그에서는 본문의 내용을 한번 더 정리해서 알려줍니다. 본문에서 인물별로 알아본 우주관의 변화를 한눈에 볼 수 있도록 정리하여 우주관 변화를 자연스럽게 받아들일 수 있겠어요.

장별로 주요 과학자를 중심으로 과학 이론을 간략하게 요약해 알려주고 만화로 실험을 시작하게 된 계기, 가설, 실험 설계 등을 생생하게 묘사하여 쉽게 어려운 과학 이야기를 배울수 있고, 와이즈만 박스를 통해 보다 자세하게 정리하고, 에필로그로 본문의 내용을 한번 더 복습하니 과학, 인물, 역사를 한번에 파악하면서 위대한 발견의 순간을 함께 할 수 있고 그들의 실험의 과정을 처음부터 끝까지 함께  하니 과학에 관심있는 아이들이 과학자로서의 자질을 키우는데 큰 도움이 될 듯 합니다. 다른 인물 이야기의 일생을 다룬 책과 달리 과학자들의 중요한 과학 사건을 중심으로 이야기 되는 구성을 통해 그 인물의 업적이 어떻게 이루어졌는지 살펴보고 그 업적의 진정한 의미를 알 수 있어 너무 뜻깊은 시간이었어요.