매우 재미있는 근대 물리 탄생 비화, '뉴턴의 시계'

뉴턴의 시계 - 과학혁명과 근대의 탄생
에드워드 돌닉 지음, 노태복 옮김 / 책과함께 / 2016년 1월

뉴턴의 ‘프린키피아’는 그의 법칙의 보편성을 증명하고자 한 저작이다. 일반적으로 이해하기는 매우 난해한 것은 거의 모든 설명을 그가 발명한 미적분을 활용하기보다는 미적분 이전의 기하적 방법론을 동원하기 때문이다. 그의 법칙은 태양계 운동의 법칙인 케플러의 3법칙과 지구 상에서 일어나는 물체의 운동에 관한 갈릴레이의 새로운 해석을 물체의 중력의 원인으로 통합한 그야말로 근대과학의 탄생을 알리는 놀랄만한 사건이었다.

일반인들도 무심히 알고 있는 만유인력의 법칙은 힘의 근원으로 물체의 질량과 그들 사이의 거리만이 변수로 들어가 있다. 왜 그 힘이 거리의 제곱에 반비례하는지를 뉴턴은 당시에 알려진 원심력과 케플러 3법칙으로부터 끌어낸다. 뉴턴이 가장 어려워했던 부분은 물체의 형상이나 크기를 무시하고 그냥 점으로서 오직 질량 값으로만 힘을 묘사할 수 있느냐는 것이었다. 법칙을 만드는 사람에게는 대단히 심각한 문제가 아닐 수 없다. 결국 그는 프린키피아 3부에서 점으로의 해석 정당성을 주장한다. 우리가 무심코 머릿속에 있는 법칙은 매우 어려운 과정을 거쳐 탄생한 것이다.

이 책 ‘뉴턴의 시계’는 뉴턴 역학이 나오게 된 배경을 그리고 있다. 17세기 초의 유럽에서의 과학 상황을 그리는 것으로 시작하여 케플러, 갈릴레이, 뉴턴에 이르는 과정을 매우 소상히 끌어내고 있다. 소위 과학 상황이라는 것이 오늘날 보기에 터무니없는 것이 너무 많았고 그럼에도 올바른 법칙의 방향으로의 흐름에의 도도한 물결을 쉽게 설명해내고 있다. 쉬운 설명을 위해 역사적으로 매우 많은 사료를 제시하며 심지어 당시의 문화, 정치적 상황까지도 저자는 피력하고 있다.

어떻든 뉴턴이 이야기의 주인공이므로 그에 대한 전반적인 저자의 해박한 묘사, 그 전대의 케플러와 갈릴레이의 업적에 대한 쉬운 설명 더 나아가 미적분학을 독립적으로 발견한 라이프니츠와의 끈질긴 악연, 영국 왕립학회에서의 내부적 암투 등은 일반인들이 쉽게 이해하도록 쓰여 있다. 처음 부분에 흥미를 돋우고자 당시의 런던의 사회상을 그리고 있는데 대화재, 전염병 창궐, 오늘날 관점으로 보면 말도 안 되는 실험들은 독자를 즐겁게 할 충분한 여유를 갖추었다.

수많은 뒷얘기들과 함께 엮어진 뉴턴에 의한 근대과학의 혁명적 탄생은 일반인들이 읽기에 알맞게 되어 있어 고전물리학의 전체를 조망하고자 하는 사람들에게 강추 한다. 매우 재미있게 읽었다.