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갈릴레오 갈릴레이 『대화』 ① 지구의 자전을 느끼지 못하는 이유는? 본문

완결된 연재/(完) 고전 맛보기

갈릴레오 갈릴레이 『대화』 ① 지구의 자전을 느끼지 못하는 이유는?

Editor! 2016.04.20 14:43

「과학 고전 맛보기」는 근대 과학의 아버지 갈릴레오 갈릴레이(Galileo Galilei, 1564~1642년)의 『대화』와 『새로운 두 과학』 일부를 소개하는 연재물입니다. 『대화』는 천동설과 지동설의 치열했던 지적 논쟁을 다룬 책으로 천문 우주 과학의 문을 열어젖힌 갈릴레오의 위대한 유산입니다. 『새로운 두 과학』은 갈릴레오가 젊은 시절부터 연구했던 물체의 운동 법칙을 집대성한 책으로 실험 물리학과 과학적 방법론의 초석을 세웠습니다.

그 첫 번째 책 『대화』는 1632년 출간 당시 초판이 모두 팔리며 지동설 확산의 기폭제가 되었을 뿐만 아니라 1633년의 그 유명한 갈릴레오 종교 재판의 단초가 되었는데요. 갈릴레오는 개성 있는 세 인물의 대화 형식으로 당대 최신 이론을 쉽고 재미있게 소개하고 있어, 과학 고전은 어렵고 지루하다는 고정 관념에서 벗어날 기회가 될 것입니다. 「과학 고전 맛보기」는 매주 수요일 총 6회에 걸쳐 진행될 예정입니다. 근대의 여명을 밝히고 새로운 과학의 탄생을 이끈 갈릴레오의 뛰어난 설명력과 탁월한 통찰력을 음미하면서, 고전의 매력에 빠져 보세요.


등장인물

사그레도  교양 있는 중립적인 시민

살비아티  코페르니쿠스의 지동설 지지자, 갈릴레오의 분신

심플리치오  아리스토텔레스의 이론 및 프톨레마이오스의 천동설 지지자



<과학 고전 맛보기> 갈릴레오 갈릴레이 『대화』 

① 지구의 자전을 느끼지 못하는 이유는?


살비아티  지구가 움직이지 않는다는 가장 유력한 증거는, 어떤 물체를 던져 올리면, 그 물체가 같은 수직선을 따라 내려와서, 던졌던 바로 그 위치에 떨어지는 것이라고 아리스토텔레스는 주장하고 있어.

자, 이 수수께끼를 풀어 볼까? 심플리치오, 자유롭게 떨어지는 물체 가 곧은 수직선을 따라 중심으로 떨어짐을 어떻게 증명할 수 있는가?

심플리치오  눈으로 보면 알 수 있지. 탑은 똑바로 수직으로 서 있네. 거기에서 돌을 떨어뜨리면, 스칠 듯 탑을 따라 떨어지네.

살비아티  만약에 지구가 돌고 있어서 탑도 따라 움직이는데, 그럼에도 돌이 탑의 옆면을 따라 스치듯이 떨어졌다면, 그 돌의 움직임은 어떻게 되는가?

심플리치오  만약 지구가 움직인다면, 돌이 떨어진 길은 수직이 아니고, 비스듬하게 되지.

사그레도 내가 답하겠는데, 만약 탑이 움직인다면, 돌이 그 탑에 스칠 듯이 바싹 붙어서 떨어지는 것이 불가능하네. 그러니까 그것을 보면, 지구가 움직이지 않음을 추리할 수 있어.

살비아티  돌이 똑바로 아래로 내려가면서 동시에 원운동을 하는 게 불가능할 까닭이 어디 있나? 전 지구가 자연스럽게 원운동을 한다면 말이야. 돌은 지구의 일부분이니까.

“지구가 움직이지 않으면, 돌은 정지 상태에서 떨어지기 시작하고, 수직으로 떨어진다. 만약 지구가 움직이고 있으면, 돌은 정지 상태에서 떨어지기 시작하는 것이 아니라 지구와 같은 속력으로 움직이고 있는 상태에서 떨어지기 시작한다. 이 운동이 잇따라 일어나는 아래로 떨어지는 운동과 결합되어, 그 결과 비스듬하게 움직이게 된다.”



심플리치오  그러나 그게 비스듬하게 떨어지는데, 어째서 내 눈에는 똑바로 수직으로 떨어지는 것처럼 보이는가? 자네는 명백하게 눈에 보이는 일을 부인하려 하는가? 만약 눈에 보이는 일을 못 믿는다면, 사고를 할 때 그 출발점을 어디로 잡아야 한단 말인가?

살비아티  지구와 탑, 우리, 이 모든 것들이 돌과 같이 원운동을 하고 있기 때문에, 이 운동이 없는 것처럼 보여. 눈으로 볼 수도 없고, 느낄 수도 없으며, 그 어떠한 효과도 존재하지 않아. 우리가 볼 수 있는 운동은 우리가 하지 않는 운동뿐이야. 그러니 돌이 탑 꼭대기에서 바닥으로 스치듯 떨어지는 것은 볼 수 있어. 모두에게 공통된 운동은 그들 사이에 전혀 작용하지를 않아. 이런 운동의 존재를 수긍하기를 꺼리는 것은 자네만 이 아닐세.

사그레도  옛날에 내가 우리 나라의 영사로 부임해 알레포로 가는 항해 도중에 상상해 낸 게 지금 생각나는군. 모두에게 공통된 운동이 그 운동을 공유한 사물들 사이에는 없는 것처럼 보이는 까닭을, 어쩌면 이게 설명해 줄지도 몰라.

심플리치오  아주 색다른 이야기일 것 같군. 정말 궁금하니 어서 이야기해 보게. 

사그레도  어떤 화가가 연필로 화폭에 그림을 그렸다고 상상해 보게. 우리가 항구를 떠나 알렉산드레타에 이를 때까지, 계속 그림을 그렸다고 해 봐. 화가는 연필을 사용해 온갖 사물들을 묘사할 수 있지. 풍경, 건물들, 동물들, 다른 모든 것들. 이들을 그리느라 연필을 온갖 방향으로 움직여야 하겠지. 그러나 연필 끝이 실제로 지나간 길은 선에 불과하네. 길기는 하지만 매우 단순한 곡선에 불과하지.

그러나 화가의 입장에서 보면, 그가 한 일은 배가 가만히 있을 때 그림을 그리는 것과 똑같아. 항해할 때 연필이 먼 거리를 움직였지만, 그 흔적은 남지 않고, 연필로 그린 그림만 남아. 이렇게 되는 까닭은, 베네치아에서 알렉산드레타까지 가는 운동이 화폭, 연필, 그리고 그 배에 있던 모든 것들에게 공통이기 때문이야. 그러나 화가의 팔이 연필에 전한 운동 때문에 연필이 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽으로 약간씩 움직인 것은, 화폭에는 해당이 되지 않고, 연필만이 움직인 운동이야. 그래서 이 운동을 하지 않고 정지해 있던 화폭에 흔적이 남는 것이지.

마찬가지로, 지구가 움직이면, 돌이 떨어지는 길은 실제로 길고 비스듬하겠지. 그 길이는 수백 야드, 수천 야드가 될 거야. 만약 공기나 어떤 표면이 움직이지 않아서 돌이 지나간 궤적을 그릴 수 있다면, 길게 경사진 곡선이 남을 거야. 그러나 돌의 운동 중에 이 부분은 돌, 탑, 우리 모두에게 공통이 되니까, 우리가 보기에 그 운동은 없는 것과 같아서 눈에 보이지도 않아. 돌의 운동 중에 우리가 볼 수 있는 부분은 탑이나 우리가 참여하지 않는 부분이야. 그러니까 탑에서 떨어지는 모습만을 볼 수 있어.



살비아티  마지막으로, 이 모든 예증들이 무의미함을 보여 주는 간단한 실험이 있네. 커다란 배의 갑판 아래 선실에 동료들과 함께 들어간 다음, 문을 닫아. 파리, 나비를 비롯한 여러 날벌레들을 선실 속에 미리 넣어 두어. 커다란 대야에 물을 붓고, 물고기를 몇 마리 집어넣어. 병에 물을 넣고, 선실 천장에 매달아서, 물이 한 방울, 한 방울 떨어지도록 하고, 그 밑에 그릇을 놓아 물을 받아.

배가 가만히 있도록 한 다음, 선실 안의 온갖 일들을 자세히 관찰을 하게. 날벌레들은 사방 어디로든 같은 속력으로 날아다니지. 물고기들도 모든 방향으로 자유롭게 헤엄쳐 다니지. 물방울은 바로 아래로 떨어지지. 친구에게 어떤 물건을 던지는 경우, 거리만 같다면, 어느 방향이든 같은 힘으로 던지면 돼. 발을 모아 풀쩍 뛰면, 어느 방향으로 뛰든 같은 거리만큼 뛸 수 있어. 이 모든 사실들을 매우 조심스럽게 관찰을 하게.

그다음에 어떤 속력이라도 좋으니까 배를 움직이도록 하게. 배가 일정한 속력을 유지하고, 이쪽저쪽으로 흔들리지만 않으면 돼. 선실 안의 일들을 자세히 관찰해 보게. 앞에서 언급한 모든 일들이 조금도 바뀌지 않을 뿐만 아니라 선실 안의 일을 가지고는 배가 움직이는지 정지해 있는지 판단할 수도 없어.

모둠발로 뛰면, 전과 마찬가지 거리를 뛸 수 있어. 배가 상당히 빨리 움직이고 있지만, 고물을 향해 뛴다고 해서, 이물을 향해 뛰는 것보다 더 멀리 뛸 수 있는 게 아니야. 고물을 향해 뛰면, 허공에 떠 있는 동안, 선실 밑바닥이 뛰는 것과 반대 방향으로 움직이지만 말일세. 친구에게 어떤 물건을 던지는 경우도 마찬가지야. 친구가 고물 쪽에 있고 자네가 이물 쪽에 있든 또는 그 반대든, 같은 힘으로 던지면 돼.

물방울은 이전과 마찬가지로 바로 아래 그릇에 떨어져. 비록 물방울이 허공에 떠 있는 동안, 배는 상당한 거리를 움직이지만, 물방울은 고물 쪽으로 치우쳐 떨어지지 않네. 대야 속의 물고기들도 앞쪽으로 헤엄치는 게 뒤쪽으로 헤엄치는 것에 비해 힘이 더 드는 게 아니야. 대야 가장자리 어디에 미끼를 놓더라도, 거기로 헤엄쳐 가기는 마찬가지로 쉽네.

나비와 파리들도 어느 쪽으로든 아무런 차이가 없이 날아다녀. 날벌레들은 오랜 시간 공중에 떠 있어서, 배에서 떨어져 있었지만, 이들이 배를 따라 날아가다가 지쳐서, 고물에 몰려 있거나 하는 일은 절대 없어. 향을 피워서 연기를 내면, 한 줄기 가느다란 연기가 위로 올라가지만, 이게 특별히 어느 한쪽으로 움직이거나 하지는 않네. 이 모든 현상들이 일치하는 까닭은, 배의 움직임이 그 속에 든 공기를 포함한 모든 물체들에게 공통되기 때문일세.



갈릴레오의 생애와 업적

1564 이탈리아 피사 교외에서 음악가인 빈첸초 갈릴레이의 장남으로 태어남.
1581 피사 대학교에 입학. 의학 전공이었음.
1585 피사 대학교 퇴학. 가족 모두 피렌체로 이주.
1589 피사 대학교 수학 강사(일설에 따르면 교수) 취임.
1592 베네치아 공화국의 파도바 대학교 교수로 취임. 시기에 물체의 운동 문제를 연구함.
1609 네덜란드의 망원경 소문을 듣고 스스로 제작. 이후 망원경으로 달과 행성 등의 천체를 관측함.
1610 목성의 위성을 발견하고메디치 (토스카나 대공) 이라고 이름 붙임. 관측 결과를 『별들의 소식』이라는 책으로 공표. 마찬가지로 망원경으로 금성을 관찰해 금성의 위상 변화를 발견함. 피사 대학교 교수 토스카나 대공 철학자로 임명됨. .
1613 『해의 검은 점에 대해서 마르크 벨저에게 보내는 편지』 발간.
1615 지동설을 둘러싸고 논쟁하다 이단 혐의로 검사성성에 고발당함.
1616 1 이단 심사에서 지동설을 주장하지 말라는 주의를 받음. 로마 교황청에서 코페르니쿠스의 『천체의 회전에 대하여』를 금서로 지정함.
1623 『시금저울』을 교황 우르바누스 8세에게 바치는 헌사를 달고 간행함.
1632 『대화』를 피렌체에서 출간함. 로마에 출두하라는 명령으로 받고 로마로 떠남.
1633 2 이단 심사에서 유죄 선고를 받음. 종신형 처벌을 받으나 이후 피렌체 근교에 있는 아르체트리의 별장에 연금되는 것으로 감형됨.
1637 한쪽 실명. 그다음 해에는 모두 시력을 잃음. 
1638 네덜란드에서 『새로운 과학』 출간됨.
1642 1642 77세의 나이로 아르체트리에서 사망.


[관련 도서]

※ 책 제목을 클릭하면 자세한 정보를 볼 수 있습니다.

『대화』

『새로운 두 과학』

『갈릴레오』

『빅뱅 스쿨 9


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