인간과 코스모스의 관계는 물질의 기원을 통한 관계이다. 그것은 생명을잉태할 수 있는 지구, 인류의 진화 그리고 우리의 운명이 걸린 지극히심오한 연줄인 것이다. 이 이야기는 나중에 더 계속하겠다. 현대인들에게 인기가 있는 점성술도 따지고 보면 그 기원이 클라 우디우스 프톨레마이오스Claudius Prolemaeus에까지 올라간다. (117p)
프톨레마이오스의 모형은 중세의 암흑시대에 교회의 지지를 받았고 그로부터1,000년 동안 천문학의 진보를 가로막는 데 결정적 기여를 했다. 마침내 1543년 폴란드의 가톨릭 성직자였던 니콜라우스 코페르니쿠스Micholats Coperticus가 행성의 겉보기 운동을 설명하는 아주 색다른 가설을내놓았다. 그 가설의 가장 대담한 제안은 지구가 아니라 태양이 우주의 중심에 있다는 것이었다. (121-123p)
기원전 6세기의 피타고라스로부터 플라톤, 프톨레마이오스 그리고케플러 이전까지 살던 기독교 세계의 천문학자들은 모두 원이 ‘완벽’한 기하학적 도형이므로, 행성들은 마땅히 원 궤도를 따라 돌아야 한다고 믿었다. 행성들은 하늘 높이 자리 잡고 있어, 이 땅의 ‘부패‘ 로부터 거리가 먼, 역시 또 다른 의미의 신비와 ‘완벽’을 겸비한 존재라고믿었기 때문이다. 갈릴레오, 튀코 브라헤, 코페르니쿠스도 행성이 운동하는 길은 원이라고 못박아 두었다. 코페르니쿠스는 원형이 아닌 궤도는 "생각만으로도 끔찍하다."라고까지 단언했는데, 왜냐하면 "최상의 모습으로 창조된 신의 피조물을 감히 불완전하다고 여길 수가 없기" 때문이었다. 이러한 시대적 배경에서 케플러도 지구와 화성이 태양 주위를 원 궤도를 따라 돈다고 간주하고 튀코 브라헤의 관측 결과를 이해하고자 고심했던 것이다. (137p)
케플러 제1법칙, 행성은 타원 궤도를 따라 움직이고 태양은 그 타원의 초점에있다. (140p)
케플러 제2법칙. 행성과 태양을 연결하는 동경은 같은 시간 동안에 같은 넓이를 휩쓴다. (141p)
케플러 제3법칙, 행성의 주기 (행성이 궤도를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간)를 제곱한 것은행성과 태양 사이의 평균 거리를 세제곱한 것에 비례한다. 즉 멀리 떨어져 있는 행성일수록 더 천천히 움직이되, 그 관계가 수학 공식P제곱근=a세제곱근을 정확하게 따른다. (143-144p)
P는 행성의 공전 주기를 1년 단위로 표시한 것이고, a는 태양에서 행성까지의 평균 거리를 천문단위‘로 잰 값이다. 천문단위란 지구와 태양사이의 평균 거리를 1로 지정한 거리 측정의 단위로서 약 1억 4960만킬로미터이다. 예를 들어 목성은 태양에서 5천문단위 떨어져 있다. 따라서 평균 거리의 세제곱은 5세제곱근=5×5×5=125가 된다. 한편 제곱해서125가 되는 수는, 대략 11 정도면 그럭저럭 맞는다.(11의 제곱은 11×11 = 121이다.) 그런데 목성이 태양을 한 바퀴 공전하는 데 정말 11년쯤 걸린다. 이런 식으로 케플러의 제3법칙을 나타내는 위의 공식은 다른 행성뿐아니라 소행성과 혜성 들의 궤도 운동에 대해서도 모두 성립한다. (144p)
케플러의 행성 운동에 관한 세 번째 법칙인 조화의 법칙, 행성 궤도의 크기를 나타내는 궤도 긴반지름과, 그 행성이 태양 둘레를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간인 공전주기 사이에 다음의 관계가 정확하게 성립한다. 즉 주기의 제곱이 긴반지름의 세제곱에 비례한다. 케플러가 세상을 떠난 지 한참 뒤에 발견된 천왕성, 해왕성, 명왕성까지도 조화의 법칙을 정확하게 따른다. (145p)
여기서 내가 의도하는 바는, 천체의 작동 기제를 논함에 있어 신이 생명을 부여한 신성한 유기 생물보다 태엽이나 추 같은 동인으로 작동하는 시계 장치 등을 염두에 둬야 한다는 점을 보여 주는 것이다.…… 시계의 운동이 시계추 단 하나에서 비롯되듯 천체들의 온갖 움직임의 거개가 극히 단순한 이 자기력 하나로 인하여 구현되는 것이다.(케플러, 중력/만유인력?) (145p)
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