태양중심설의 학설 창립

태양 중심설의 학설창립

 

코페르니쿠스가 제안

 

1499년 코페르니쿠스이탈리아의 볼로냐대학교, 가톨릭 교사로 재직 중이었습니니다. 그는 폴란드로 돌아가 숙부와 함께 일했습니다. 숙부인 바츠엔로드는 페랑보르 가톨릭 대성당의 주교였습니다. 코페르니쿠스는 당시 교회 옥상에 살았기 때문에 장기간 천문관측이 가능했습니다.
그때 사람들이 믿었던 것은 1500여 년 전 그리스예요과학자 프톨레마이오스가 세운 우주 모델입니다. 프톨레마이오스는 지구가 우주의 중심이며 움직이지 않고, 일·월·행성·항성 모두 지구 주위를 운동하는 반면, 항성은 지구에서 멀리 떨어져 거대한 구체인 우주 밖으로 떨어져 있다고 보고 있습니다. 그러나 자세히 관측한 결과, 과학자들은 행성의 운행 법칙과 프톨레마이오스의 우를 발견하였습니다. 주 패턴이 맞지 않습니다.
몇몇 과학자들은 프톨레를 수정했습니다. 밀도 있는 우주 궤도 학설, 기존 궤도(또는 소천체 궤도)에 더 많은 천체 운행 궤도가 추가됐습니다. 이 패턴은 각각의 행성이 하나의 작은 궤도를 따라 원을 그리며, 작은 궤도는 이 행성의 큰 궤도를 따라 지구를 도는 원주운동을 말합니다. 수백 년 뒤 이 모델의 허점은 점점 더 뚜렷해지고 있습니다. 과학자들은 또 이 패턴에 많은 궤도를 추가하였습니다. 행성은 이렇게 또 하나의 궤도를 따라 원주운동을 하였습니다.

 

코페르니쿠스는 '현대'를 쓰고 싶었습니다. 16세기의 기술이 바뀌다프톨레마이오스 측정을 통해 작은 궤도를 제거합니다. 코페르니쿠스는 20년 가까이 밤낮으로 행성의 위치를 측정했지만 여전히 프톨레마이오스의 천체 운행 패턴과 별 차이가 없었습니다.
코페르니쿠스가 다른 것들이 궁금했습니다. 돌고 있는 행성 위에서 이걸 관찰했습니다. 몇몇 행성들의 운행 상황은 어떤 것일까요? 코페르니쿠스는 만약 지구가 돌고 있다면 이 행성들이 어떻게 보일까 하는 생각을 했습니다. 이 구상이 그의 머릿속에서 또렷하게 변하기 시작했습니다. 1년 동안 코페르니쿠스는 서로 다른 시간과 다른 거리에 있었습니다. 지구에서 행성을 살펴보면 행성마다 상황이 달라 지구가 별 궤도의 중심에 있을 수 없다는 사실을 깨달았습니다.

20년 동안 관측한 결과 형님백니는 유독 태양의 둘레를 발견하였습니다. 태양의 변화는 뚜렷하지 않았습니다. 지구와 태양의 거리는 항상 변하지 않았다는 뜻입니다. 지구가 우주의 중심이 아니라면 우주의 중심은 태양입니다. 태양을 우주의 중심에 놓으면 지구가 태양 주위를 돌고 있어야 한다는 생각이 들었습니다. 이렇게 하면 그는 모든 작은 원궤도를 취소할 수 있습니다. 패턴은 모든 알려진 행성으로 하여금 태양 주위를 직접 원주운동을 하게 합니다. 그러나 코페르니쿠스가 제시한 새로운 우주 모델을 받아들일 수 있을까요? 세계인들, 특히 권력이 막강한 가톨릭교회는 태양이 우주의 중심이라는 말을 믿고 있을까요?

교회의 벌칙이 두려워서코페르니쿠스는 살아있을 때 공개할 수 없었습니다. 1543년에 이 발견은 비로소 세상에 알려졌습니다. 코페르니쿠스의 발견은 그때까지도 교회와 대학 등 기관과 천문학자들로부터 끊임없이 멸시와 조소를 받았습니다. 마침내 60년 뒤 조니스 케플러와 갈릴레오 갈릴레이는 코페르니쿠스가 옳다는 것을 증명했습니다.

 

아리스타케스 제창
아리스타케스(Ari)starchus , 약 기원전 310년-약 기원전 230년)는 인류 역사상 최초로 일심설을 제창한 천문학자로 고대 그리스 시대, 인류 역사상 가장 위대한 천문학자이자 수학자입니다.
그는 고대 그리스 사모스 섬에서 태어났다.그는 지구가 아닌 태양을 이미 알려진 우주의 중심에 놓여 있으며, 그는 인류 역사상 기록된 가장 초기 일심설의 제창자 중 한 명입니다. 그러나 당시 고대 그리스에서 그의 우주관과 뛰어난 지혜는 당시 사람들에게 이해되지 못했고 아리스토텔레스와 프톨레마이오스의 재능에 가려져 16세까지 이르렀습니다. 기(약 1760년 이후) 코페르니쿠스는 비로소 아리스타커스의 우주관과 이론을 잘 발전시키고 보완했습니다.

고대 그리스 천문학 말기 최저서 이름은 알렉산드리아파입니다. 아리스타커스는 이 학파의 초기를 대표하는 인물입니다. 그의 대부분의 저서는 지금까지 실전되었고, 지금까지 전해 내려오는 유일한 저서는 태양과 달의 부피와 지구까지의 거리에 관한 논저뿐이지만, 다른 사람들의 증언을 통해 그가 또 다른 책을 썼다는 것을 알 수 있습니다. 책에서 그는 발전했습니다. 변칙적인 일심설의 모형으로 이 글에서 그는 일식과 월식에서 달과 지구의 그림자 비율의 크기를 서술해 태양은 지구보다 훨씬 크고 달은 지구보다 작을 것으로 추정했습니다. 또 달의 상현과 하현 사이에 있는 협각으로 태양이 지구에서 지구까지 10배나 떨어진다고 추정합니다.

아리스타커스는 태양을 생각했습니다. 달과 지구는 매달첫 번째 혹은 마지막 4분의 1의 기간 동안에 근사한 직각삼각형을 만들었습니다. 그는 최대각을 약 87°로 추정합니다. 그가 적용한 기하학 이론은 틀리지 않았지만 관측 데이터가 빗나간 탓에 일지거리가 월지 거리의 20배라는 결론을 내렸습니다. 아리스타커스는 달과 태양은 거의 같은 시각을 갖고 있기 때문에 이들의 지름은 지구까지의 거리와 비례한다고 지적했습니다. 이것은 논리에 부합합니다. 아리스타커스는 태양이 지구보다 현저히 크다는 것을 지적했는데, 바로 일심설 모델을 증명하는 데 사용될 수 있습니다.

아리스타커스는 달을 관찰했습니다. 공이 지구의 그림자를 뚫고 지나갈 필요가 있습니다. 그래서 그는 지구의 지름이 달의 세 배라고 추측했습니다. 엘라토시니가 계산한 4만2000km의 지구 둘레를 보면 달의 둘레는 1만4000km가 돼야 한다고 봤습니다. 사실 달의 둘레는 약 1만916㎞입니다. 아리스타커스는 아직도 하나라고 생각하고 있습니다. 큰 것이 작은 것을 돌아가지 않아야 한다는 '일심지동설'(아쉽게도 당시 사람들에게 받아들여지지 않았다)을 내세웠습니다. 그는 지구가 한편으로는 매일 서쪽에서 동쪽으로 한 바퀴씩 돌면서 천체의 동쪽으로 솟아오르고 서쪽으로 떨어지는 광경을 초래한다고 생각했습니다. 한편으로는 태양 주위를 1년 동안 공전하기도 하고, 물·금·불·목·토 등 행성들도 마찬가지로 태양 주위를 공전하기도 합니다. 그는 또 지구와 태양 주위를 공전하는 궤도라고 생각합니다. 도의 지름과 비교하면 항성은 거의 무한히 먼 곳에 있습니다. 이 때문에 지구 공전에 따른 항성 시차 현상을 볼 수 없습니다.

아리스타커스는 일심을 제시했습니다. 논문은 이미 분실되었습니다. 우리가 그 존재를 알게 된 것은 일부 후손 학자들이 그 중에서도 가장 유명한 인물이 아르키메데스와 플루타르크였기 때문입니다. 아르키메데스는 아리스타케스 일심 우주모델의 중점을 다음과 같이 지적했습니다.

 

* 태양과 고정된 별운동을 못한다.
* 지구는 태양 주위를 돈다.
* 지구의 궤도는 원형이다.
* 태양은 이 원의 중간에 위치한다.
* 고정된 항성 거리 너무태양과 지구는 매우 멀다.

 

로마의 역사가 프루타크두 세기 후에 논설합니다. 이 내용에서는 더 많은 세부 사항을 제공합니다. 그는 알리스타커스가 지구가 매일 돌고 있기 때문에 우리 하늘이 지구를 돌고 있다는 인상을 준다고 생각한다고 말했습니다. 그래서 알리스타크는 지구가 구체이고 하늘이 회전하는 것처럼 보이는 것은 지구가 매일 회전하기 때문이라는 것을 분명히 알고 있습니다. 일반적으로 새로운 천문기기 스카페의 발명자로 알려져 있는 이유를 설명할 수 있을 것입니다. 프루타크도 알리스타크가 지구에서 태양의 둘레를 따라 움직이는 관을 가르쳤다고 전했습니다. 이것이 태양의 황도(ecliptic)라는 관념입니다. 알리스타커스는 지구를 행성으로 본 뒤 다른 행성들도 태양 주위를 도는 궤도에 올려놓는다는 게 대다수 학자들의 견해입니다.

아리스타커스는 그의 것을 알고 있었습니다. 모형은 우주를 대폭 늘릴 것입니다. 만약 지구가 움직이지 않았다면 항성은 태양, 달, 행성 밖에 떨어졌을 것입니다. 그러나 지구가 거대한 둘레를 따라 태양을 돌면 어떤 항성에 비교적 가깝게 다가서기도 하고 멀리 떨어져 있기도 합니다. 항성이 지구에서 아주 멀리 떨어져 있지 않으면, 지구가 항성군과 가까이 있거나 멀리 떨어져 있을 때, 그들은 봅니다. 일어나면 확대되거나 축소될 것입니다. 그러나 그런 현상이 일어나지 않았기 때문에 지구는 거대한 우주에서 끊임없이 움직이게 마련입니다.

불행히도 아리스타크는스의 우주관과 이론은 당당한 것입니다. 시대를 앞서갔기 때문에 일반인의 인정을 받지 못했고, 크레안데스는 그리스인에게 아리스타케스의 신독죄를 고소하라고 요구했습니다. 이후 아리스타커스의 사상학설은 소중한 반지가 바다에 던져진 것처럼 사라졌습니다.

 

갈릴레오의 논증

갈릴레이는 수학적 논리를 통해서코페르니쿠스를 믿습니다. 이 점과 브루노는 다르지 않습니다. 한편 갈릴레이는 천문망원경을 발명해 코페르니쿠스의 정확성을 어느 정도 입증했습니다. 그러나 로마 종교사무소가 마련한 학술토론에서 갈릴레이는 자신의 적수를 이기지 못해 당시 '지구는 태양을 돈다'와 '태양은 지구를 돈다'는 비극을 초래했습니다. 과학적 증거, 갈릴레이 학설의 허점 중 하나는 과학자들이 스텔라 파랄렉스(Stellar Parallax)를 탐지하지 못하는 현상입니다.

무엇이 두전성변일까요? 이 가게는 사람을 매우 놀라게 하는데, 그 속뜻은 매우 놀랍습니다. 생각은 아주 간단합니다. 만약 별 A와 별 B가 우주에 떠 있다고 가정하면, 나는 지구 표면의 관찰 지점 1에서 별 A와 별 B를 바라볼 때, 그것들의 거리가 아주 가까운 것 같습니다. 만약 지구가 자전한다면, 내가 그 자리에 서 있어도 나는 지구 이동에 따라 관찰 지점에 갔을 것입니다. 2. 관찰점 2에서 같은 별 두 개를 보면 서로 상대적인 위치가 달라집니다. 각도 Y가 각도 X보다 크면 알 수 있습니다.말하자면 두전성변이(斗轉星移) 현상이 발견되면 지구가 회전할 수 있고, 만약 두전성변이(頭轉星移)가 없다면 지구는 고정된 곳에 있어야 한다는 것입니다.
16세기 천문학자 Tycho Brahe당시 가장 정밀한 기기로 '투전성변(鬪轉星變)' 여부를 알아봤지만 별들의 상대적 위치와 거리가 달라지지 않은 것 같아 지구 회전설은 받아들여지지 않았습니다. 그러나 갈릴레이는 수학적 원칙의 가치를 알고 있다.그는 일심설을 끝까지 믿었습니다.