현대 천문학자가 생각하는 갈릴레오 ｜ 장헌영

갈릴레오 갈릴레이(1564~1642) 하면 '종교재판'이라는 단어를 제일 먼저 떠 올리게 됩니다. 그러나, 실제로 이 재판이라는 것은 그가 믿는 것이 '종교 교리와 배치되는가 하는 것'에 관한 것이 아니었고 '코페르니쿠스의 천동설을 실제인 것으로 계속 지지할 것인가'에 관한 것이었습니다. 잘못된 성경의 해석을 가지고 자기들의 철학을 지키려 했던 아리스토텔레스 학파 철학자들과의 싸움이었습니다. 1632년에 출판된『대화』라는 책에서 갈릴레오가 교황이 가장 좋아하던 주장을 비꼬아 결국 처음에 갈릴레오를 지지하던 교회로부터의 지지를 잃게 된 것도 사실입니다. 수학적으로 코페르니쿠스의 천동설을 인정한 사람들이 있었지만 갈릴레오와의 다른 점은 그들이 수학과 자연을 하나로 보지 않았다는 점입니다. 그들은 수학적으로 코페르니쿠스의 천동설이 가능하지만 자연이 그 수학적 의미와 관계없다고 생각했습니다. 반면 갈릴레오는 자연이 수학적이며, 수학은 자연의 언어로서 자연을 이해하기 위해서는 수학이 열쇠라고 믿었습니다. 오염되지 않은 감각으로 인지되는 것들만 '자연과학'으로 인정하던 아리스토텔레스 학파 철학자들에게 '순수' 수학이 자연을 이해하는 도구가 될 수 있다는 것은 받아들일 수 없었던 새로운 철학이었습니다. 처음에 망원경을 사용한 관측을 믿지 않았던 것도 마찬가지 이유였습니다. 이런 의미에서 갈릴레오는 어떻게 추상적 수학적 개념이 관측과 세심한 측정을 통해 자연을 이해하는데 하나가 될 수 있는지 우리에게 보여준 것입니다. 어쨌거나, 그 당시 철학계를 지배하고 있던 아리스토텔레스 학파 철학자들을 당황하게 만들었던 망원경을 사용한 천체관측 뿐 아니라 갈릴레오는 역학 등 여러 과학의 분야에 많은 기여를 남겨 과학사를 장식한 위대한 과학자이며 철학자입니다.

갈릴레오는 자유 낙하하는 물체의 낙하 거리가 시간의 제곱에 비례한다는 것, 즉, 낙하하는 비율이 항상 일정하다는 것을 발견하였으며, 진폭과 관계없이 움직이는 추의 주기는 추의 길이에만 비례한다는 것을 발견하였고, 투사체의 운동에 관한 연구로 역학 분야에 큰 기여를 하였습니다. 피사의 사탑에서 물체의 낙하실험을 하였다는 이야기가 있습니다. 이 책에서 소개하고 있는 바와 같이 천문학의 분야에서 갈릴레오는 인류 역사상 최초로 망원경을 사용하여 천체를 관측하였고, 이 관측으로 목성의 네 위성, 은하가 많은 별들로 이루어져 있다는 사실, 달의 표면이 지구의 표면과 비슷하다는 것, 금성의 위상변화, 토성의 띠, 태양의 흑점, 초신성을 발견하였습니다. 뿐만 아니라 갈릴레오는 망원경을 응용하여 작은 물체를 볼 수 있도록 하여 초기 형태의 현미경을 만들었으며, 열역학과 자기장에 관한 연구에도 많은 노력을 기울였습니다.

음악가이며 상인인 아버지의 일곱 명의 자녀 중 장남으로 태어난 갈릴레오는 의학과 수학을 공부한 후에 가족의 생계를 위해 수학 가정교사로 일했습니다. 군사용 나침반과 다른 기구들을 만들어 팔아야 할 만큼 어렵게 살던 갈릴레오는 언제나 연구를 위해 시간을 더 많이 쓸 수 있고 안정된 생활을 할 수 있는 그런 직장을 찾았습니다. 그 당시 유통되던 소형 망원경을 천체관측에 사용할 수 있을 정도의 정밀한 기구로 개량한 것도 이런 이유에서 비롯되었던 것입니다. 그러나, 유럽 대륙에 처음으로 갈릴레오의 이름을 널리 알리게 된 것은 바로『시데레우스 눈치우스』라는 천체 관측 결과에 관한 보고 형태의 소책자입니다. 이 소책자에는 그 때까지 아무도 상상할 수 없었던 하늘의 비밀이 숨어있었습니다. 뿐만 아니라, 관측 결과는 그 당시 소수만이 인정하던 코페르니쿠스의 우주론을 결정적으로 지지하는 것이었습니다. 지금은 누구나 알고 있는 사실이지만 갈릴레오가 이 책을 처음 쓸 당시에는 획기적인 일이었으며 책을 쓰는 사람이나 읽는 사람이나 모두 흥분했을 새로운 발견이었습니다. 이런 감동이 그대로 묻어있는 고전을 직접 대할 수 있다는 것은 과학에 관심을 갖기 시작하는 학생들에게 유익한 일이라 생각되어『시데레우스 눈치우스』의 완역본을 내놓습니다. 갈릴레오가 후에 쓴 두 권의『대화』라는 책과 더불어 17 세기 과학의 르네상스 시대를 여는 역할을 한 이 책이 21세기를 앞 둔 독자들에게 그 때의 감동을 전하고 과학을 한다는 사실의 즐거움을 느끼게 할 수 있으면 하는 희망을 갖고 책을 내놓습니다.

현대 천문학자가 생각하는 갈릴레오 ｜ 장헌영

『시데레우스 눈치우스』를 처음 소개 받은 후 약 10년이 지나서야 역자는 이 책을 직접 읽어볼 수 있었다. 그리고, 또 다시 10년이란 세월이 지난 후 이 책을 한글판으로 번역하여 청소년과 젊은 과학도들에게 소개를 한다.

대학 1학년 천문학개론 시간에 천문학이 무엇인지도 잘 모르던 때에 학교 은사이시던 나일성 선생님으로부터 『시데레우스 눈치우스』를 통해 전해 듣던 천문학자로서의 갈릴레오의 삶에 대한 감명이 지금도 생생하기만 하다. 이 책은 단순한 과학적 결과를 엄밀한 과학적 논리에 따라 전개하여 소개하는 논문집이라고 하기보다는, 갈릴레오가 그 당시를 지배하던 세계관으로 도저히 설명할 수 없는 위대한 사실을 발견하게 되기까지의 과정과 그 자신의 생각이 어떻게 변하게 되었는지 차분하게 적고 있는 이야기 책과도 같다. 만약 이 책이 갈릴레오가 자신이 만든 최초의 천체망원경에 대한 자랑과 그 망원경으로 관측하여 얻게 된 지식에 대한 과학적 중요성만을 강조한 책이었다면 이 책은 현대를 사는 독자가 읽기에 따분하고 지루한 책이었을 것이다. 이미 누구나 알고 있는 내용이 적혀있는 오래된 책이기 때문이다. 하지만, 이 책을 읽고 있으면 갈릴레오가 바로 옆자리에서 자신이 어떻게 그 결과들을 얻게 되었는지, 중간에 좌절감을 느낀 때는 언제였는지, 어려운 문제들을 어떻게 풀었는지, 그 문제를 해결했을 때 얼마나 기뻤는지를 이야기 해주는 느낌이 든다. 이 책의 가장 큰 매력은 이것이 아닌가 한다. 그래서 이 책이 쓰인 후 거의 400년이 지났지만 한국의 독자가 지금 이 책을 대해도 이 책을 처음 읽었던 사람들을 사로잡았던 그 긴장감과 흥분을 우리로 하여금 느끼게 하는 것이라 생각한다. 갈릴레오가 『시데레우스 눈치우스』를 처음 쓸 당시에는 이러한 관측결과는 획기적인 일이었으며 책을 쓰는 사람이나 읽는 사람이나 모두 흥분했을 만큼 새로운 발견이었다. 역자는 이런 감동이 그대로 묻어있는 고전을 직접 대할 수 있다는 것은 과학에 관심을 갖기 시작하는 학생들에게 매우 유익한 일이라 생각하여 『시데레우스 눈치우스』의 완역본을 내놓게 되었다.

물론『시데레우스 눈치우스』는 과학적으로나, 철학적으로도 매우 중요한 책이다. 1600년대 초 당시의 과학자들 가운데서도 수학적으로 코페르니쿠스의 지동설을 인정한 사람이 있었다. 하지만, 그들은 수학과 자연을 하나로 보지 않았다는 점에서 갈릴레오와 달랐다. 그들은 수학적으로는 코페르니쿠스의 지동설이 가능하지만, 실제 자연은 그 수학적 의미와 관계가 없다고 생각했다.

반면, 갈릴레오는 자연이 수학적이며 수학은 자연의 언어이기 때문에, 자연을 이해하는 데 있어서 수학이 열쇠가 될 수 있다고 믿었다. '우주는 수학문자로 쓰인 책'이라는 유명한 말로써 자신의 수량적인 자연과학관을 대담하게 내세운 것이 이 시기이다. 오염되지 않은 감각으로 인지되는 것들만 '자연과학'으로 인정하던 중세의 아리스토텔레스 학파 철학자들에게, '순수 수학'이 자연을 이해하는 도구가 될 수 있다는 것은 결코 받아들일 수 없었던 새로운 철학이었던 것이다. 갈릴레오의 종교재판 역시 "과학이 종교와 배치되는가" 하는 문제가 아니라 "코페르니쿠스의 지동설을 실제인 것으로 계속 지지할 것인가" 하는 문제를 놓고 벌어진 것이었다. 즉, 그것은 잘못된 성경의 해석을 가지고 자기들의 철학을 지키려 했던 중세의 아리스토텔레스 학파 철학자들과의 싸움이었다. 갈릴레오가 유죄가 된 것은 불복종이라는 죄목에 따른 것이었지 이단이라는 죄목 때문은 아니었다. 그 당시 사람들이 처음에 망원경을 사용해서 얻은 관측결과를 믿지 않았던 것도 마찬가지 이유에서였다. 이런 의미에서 갈릴레오는 어떻게 추상적 수학적 개념이 관측과 세심한 측정을 통해 자연을 이해하는데 하나가 될 수 있는지 그들에게 보여준 것이다.

『시데레우스 눈치우스』에서 소개하고 있는 바와 같이 갈릴레오는 인류 역사상 최초로 망원경을 이용해 천체를 관측하여 목성의 위성을 발견하였고, 은하수와 성운이 많은 별들로 이루어져 있다는 것과 달의 표면이 지구의 표면과 같다는 것을 알게 되었다. 이 소책자에는 그 때까지 아무도 상상할 수 없었던 하늘의 비밀이 숨어있었다. 이 관측 결과는 그 당시 소수만이 인정하던 코페르니쿠스의 우주관을 결정적으로 지지하는 것이었다. 천체망원경으로 천체를 관측하기 시작한 갈릴레오는 이 책에서 소개하고 있는 획기적인 발견 외에 토성이 다른 행성과 다른 모습을 하고 있다는 것(토성의 띠), 금성이 달처럼 위상변화를 겪는다는 것, 태양표면에 흑점이 존재한다는 것 등 그때까지 인류가 전혀 알지 못했던 우주의 새로운 모습을 발견하게 된다.『시데레우스 눈치우스』를 읽는 것은 이런 말할 수 없는 감동과 그 감동으로 인도되는 과정을 독자들이 함께 느낄 수 있는 좋은 기회가 될 것이라 생각한다.