재미있는 역사와 에피소드가 가득한 우주과학사

세상을 바꾼 우주 - 우주과학의 역사가 세상의 모습을 바꿨다! ㅣ 세상을 바꾼 과학
원정현 지음 / 리베르스쿨 / 2018년 10월

이 책은 [세상을 바꾼 과학] 시리즈 중에서, 우주 과학에 관한 과학자들의 연구와 이론을 역사적으로 서술한 과학사 서적이다.

책의 구성은 우주 과학에 대한 이론들, 이론들을 창시한 과학자들의 연구 활동과 당시의 역사적 배경들을 기술하고 있다.

책의 내용은 우주과학과 지구과학의 2가지 분야를 다루고 있다고 볼 수 있는데, 총 7개 단원에 걸쳐 이루어져 있다: 지구 중심 우주 체계; 코페르니쿠스의 우주 체계; 태양 중심 우주 체계의 수용; 망원경과 갈릴레오의 발견; 판 구조론; 빅뱅이론; 지구 온난화.

[지구 중심 우주 체계]에서는 고대 사람들이 천체 관측에 기반하여 생각했던 우주론에 대해 기술한다: 고대 그리스 철학자들이 생각하는 우주 모델들은 추상적인 형태로 나타나는 것이 특징이다: 아리스토텔레스의 4원소 동심천구설, 에우독소스의 동심천구 모델, 프톨레마이오스의 3원 우주 모델. 고대에는 자연철학자와 수학자와 천문학자가 전혀 다른 개념의 직업이었다는 점이 매우 흥미롭다.

[코페르니쿠스의 우주 체계]에서는 약 2,000년 동안 유지되어 왔던 천동설을 뒤집는 지동설을 주장하는 르네상스 시기에 활동한 코페르니쿠스의 업적에 대해 소개한다. 행성의 역행 운동을 설명하기 위해 기존 관념과 학설에 정반대되는 혁신적인 발상을 만들어 내고 혁명적인 주장을 하지만, 일부분은 아리스토텔레스의 가정을 계속 채택한 혼합된 입장은 아이러니하게 보인다.

[태양 중심 우주 체계의 수용]은 이른바 ‘지동설’이라는 새로운 우주 이론이 사회적으로 받아 들여지기까지 활약했던 다수의 과학자들의 활약이 열거된다: 천문 관측자료를 바탕으로 당대 종교적인 분위기에 부응하는 우주체계를 주장한 튀코, 튀코의 관측 자료를 활용하고 코페르니쿠스의 이론을 계승한 케플러, 케플러와 동시대에 활약한 갈릴레오, 케플러의 가설을 증명한 아이작 뉴턴. 역사적으로 보면 종교 개혁과 대항해 시대를 거쳐 종교전쟁에 이르는 약 150년 간의 시기라는 점에서 사회적 인식의 전환이 요구되는 환경이 필요하다는 생각이 든다.

[망원경과 갈릴레오의 발견]에서는 천문학에서 실제 관측이 차지하는 중요성이 갈릴레오의 사례를 통해 서술된다: 육안으로 천체를 관측했던 튀코에 비해 망원경을 사용하여 천체를 관측했던 갈릴레오는 천체에 관한 수학적 모델의 검증 도구로써 사용한 근거 자료를 제공했다는 점에서 의미가 있다. 갈릴레오가 망원경을 개량하여 천체 관측에 활용하기 전에, 수학교수로서 빛의 굴절 이론 전문가였다는 사실에서 사람의 일생에서 ‘우연’이라는 단어의 역할을 떠올리게 만든다.

[판 구조론]은 천체가 아닌 지구에 관한 구조를 다루고 있다. 대항해 시대 이후 관찰된 유럽과 아프리카 해안선의 유사성에 관한 논란은 다양한 학설들이 제기된다: 알프레트 베게너의 대륙이동설; 제임스 데이나의 지구수축설; 아서 홈스의 맨틀 대류설; 로버트 디에츠의 해저 확장설; 존 윌슨의 판 구조론. 다양한 이론이 제시될 때마다 근거 증거에 대한 반박과 논란의 모습은 전형적인 학술계의 행태를 보여주는 사례라는 생각이 든다.

[빅뱅이론]은 우주의 탄생에 관한 주장과 이론들을 담고 있다. 천문학자들이 관측한 성운의 위치와 거리를 계산하면서 적색편이 현상의 원인을 밝혀낸 허블과 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 발전시켜 우주의 팽창을 주장한 조르주 르메트르 덕분에, 우주 탄생 이론인 빅뱅 이론이 만들어진다. 암흑에너지와 초힘 등의 아직 해결해야 할 문제들이 있지만 현재 학계의 정설로 통용된다고 한다.

[지구 온난화]에서는 지구의 평균 기온이 상승하는 현상과 영향을 연구하는 과학자들의 활약이 서술된다. 대기의 온실 효과는 19세기 중반 이후 시작된 알프스의 빙하기 연구에서 비롯되었다고 하며, 이산화탄소가 주범으로 밝혀진다. 1997년 교토의정서 이후 전세계적인 지구 온난화 방지 운동이 벌어지고 있다는 점은 고무적인 소식이다.

이 책은 우주와 지구를 대상으로 관찰되는 현상의 원인과 특성을 연구하여 규명하고자 했던 과학자들의 연구 내용과 과정이 당시의 시대적 배경과 환경 속에서 어떻게 이루어졌는지를 구체적으로 말해주고 있다.

과학자들과 연구 내용에 얽힌 에피소드들은 시대적 시간 차이를 떠나 보편적 인간의 면모를 제공함으로써 공감을 이루게 만든다. 예를 들면, 지나치게 손님으로서의 예의를 중시하여 방광이 터져 죽음에 이르게 된 튀코; 경제적인 이유 때문에 수학교수에서 자연철학자로 전향하게 된 갈릴레오; 혁명적인 대륙이동설을 주장했지만 지질학계에서 비전공자라는 이유로 거부당한 천문학자이자 기상학자인 알프레트 베게너; 정식교육을 받은 적이 없지만 천문대 연구원으로 활동하며 허블과 함께 허블의 법칙을 만들어낸 밀턴 휴메이슨의 에피소드는 눈길을 끈다.

중간중간 아시아(중국과 한국)에서 발생했던 역사적인 과학적 연구 사실과 업적들도 함께 소개한다.

연구 과정과 내용에 관련된 역사와 재미있는 에피소드가 가득한 우주 과학사 책이다. 일독을 권한다.