천문학자 코페르니쿠스는 왜 지동설을 주장했을까?

폴란드 천문학자 코페르니쿠스가 지동설을 주장했다는 사실을 알고 있겠죠? 하지만 코페르니쿠스가 갑자기 지동설을 주장하고 사람들이 그 사실을 받아들인 건 아닙니다. 그럼 어떻게 지동설을 이야기하고 받아들이게 되었을까요?

 

 

 

 

최초로 지동설을 주장한 아리스타쿠스?

고대에는 지구가 정지해 있고 태양을 비롯한 행성들이 그 주위를 돌고 있다는 천동설만 있었고 태양을 중심으로 모든 것들이 돌고 있다는 지동설은 제가 처음으로 주장한 것으로 알고 있겠지만 사실은 아닙니다. 고대 그리스에도 이미 천동설과 지동설이 모두 있었습니다.

지동설은 '태양 중심 천문 체계'라고도 하고 천동설은 '지구 중심 천문 체계'라고도 합니다. 고대 그리스에서 있었던 천동설과 지동설의 경쟁에서 지동설이 밀려났기 때문에 천동설이 고대의 대표적인 천문 체계가 된 것입니다.

그러니까 코페르니쿠스가 주장한 지동설도 그의 독창적인 생각이 아니라 고대의 지동설을 조금 더 가다듬은 것이라고 할 수 있습니다. 그러면 이제 천동설과 지동설이 나타나 두 학설이 경쟁을 벌이는 과정을 살펴보겠습니다.

 

인류는 오래전부터 하늘과 천체의 움직임을 자세히 관측해 왔습니다. 처음에 행성들의 움직임을 관측한 것은 개인이나 국가의 미래를 점치는 점성술을 하기 위한 목적이었습니다. 하지만 점성술을 위해 수집된 관측 자료들은 후에 천문 체계를 만드는 중요한 기초 자료가 되었습니다. 

 

처음 하늘을 관측하기 시작한 사람들은 날마다 태양이 동쪽에서 떠서 하늘을 가로질러 가서 서쪽으로 지는 것을 보았고 밤마다 달과 별들이 뜨고 지는 것을 보았습니다. 그들에게 땅은 정지해 있었고, 정지해 있는 지구 주위를 천체들이 돌고 있는 것이 확실해 보였습니다.

따라서 고대 천문학자들이 지구는 정지해 있고 모든 천체가 지구 주위를 돌고 있다는 지구 중심의 우주관을 만들어 낸 것은 아주 자연스러운 것이었다고 할 수 있을 것입니다. 그것은 매일 관찰하는 사실이었습니다. 

 

하지만 지구가 정지해 있는 것이 아니라 정지해 있는 태양 주위를 돌고 있다고 주장하는 사람도 있습니다. 처음 그런 생각을 했던 사람은 기원전 5세기의 사람으로 피타고라스의 제자였던 필로라우스였다고 합니다. 하지만 많은 사람들은 필로라우스를 미친 사람 취급을 했었습니다. 이렇게 버티고 있는 지구가 빠른 속도로 태양 주위를 돌고 있다고 하니 쉽게 믿을 수 없었을 것입니다.

 

필로라우스의 생각을 받아들여 태양 중심 천문 체계를 만든 사람이 나타났습니다. 그 사람은 기원전 310년에 태어난 아리스타쿠스였습니다. 반달일 때 지구와 달, 그리고 지구와 태양을 잇는 직선 사이의 각도를 측정해서 지구와 달까지의 거리와 지구에서 태양까지의 거리의 비를 계산한 바로 그 사람입니다.

 

아리스타쿠스가 달과 태양까지의 거리의 비를 계산하고 달과 태양의 크기의 비를 측정한 것도 중요한 업적입니다. 하지만 그런 것들은 그가 생각한 지동설에 비하면 아주 사소한 업적이라고 할 수 있습니다. 아리스타쿠스가 제안했던 지동설은 1800년 후에 코페르니쿠스가 만들었던 지동설과 아주 비슷해서 같은 것이라고 말할 수도 있습니다. 그러나 다행히도 갈릴레이나 케플러와 같이 코페르니쿠스의 천문체계가 옳다는 것을 증명해 줄 후배들이 나타나서 명맥을 유지시켜 주었습니다. 하지만 아리스타쿠스는 그런 후배들을 가지지 못했습니다.

 

아리스타쿠스가 만든 우주 모형에서는 우주 중심에 지구가 아니라 태양이 위치해 있었고, 지구는 태양 주위를 돌고 있었습니다. 아리스타쿠스는 또한 우리가 낮에는 태양을 향하고 밤에는 태양의 반대 방향을 향하는 것을 설명하기 위해 지구가 자신의 축을 중심으로 자전하고 있으며 자전주기는 24시간이라고 했습니다. 아리스타쿠스는 당시 매우 존경받는 철학자였고 그의 천문학적 견해는 널리 알려져 있었습니다. 그가 주장했던 지동설을 아르키메데스가 기록으로 남긴 것만 보아도 잘 알 수 있습니다. 부력의 원리를 발견하기도 하고 지렛대의 원리를 이용하여 여러 가지 도구를 제작했던 아르키메데스는 알렉산드리아 시대의 가장 위대한 과학자라고 불리는 사람입니다.

 

아르키메데스는 "아리스타쿠스는 별이나 태양은 운동하지 않고 정지해 있으며 지구는 원 궤도를 따라 태양 주위를 돌고 있다고 가정하였다"라고 기록해 놓았습니다. 그러나 당시의 과학자들은 아리스타쿠스의 지동설을 받아들이지 않았습니다. 그 후 1,800년 동안 태양 중심 천문 체계는 역사에서 사라졌습니다. 

 

 

코페르니쿠스의 천체 회전에 관한 논문!

사람들은 코페르니쿠스가 일생 동안 지동설에 관한 논문을 1.5편 썼다고 이야기하기도 합니다. 한 편은 코페르니쿠스가 죽던 해인 1543년에 출판한 <천체 회전에 관하여>를 뜻하고 0.5편은 1514년 쓴 <소고>라는 논문을 뜻합니다. 1514년에 썼던 그의 논문을 1편이 아니라 0.5편이라고 하는 것은 이 논문이 정식으로 출판된 것이 아니라 손으로 써서 가까운 사람들만 돌려 보았기 때문입니다.

출판되지 않은 이 논문은 20쪽 정도의 짧은 것이지만, 이 속에는 제가 주장한 지동설에 관한 내용의 중요한 내용이 모두 들어있습니다. 이 논문에 실려 있는 지동설의 내용은 다음과 같이 8가지로 요약해 볼 수 있습니다.

 

- 지구는 우주의 중심이 아니다.

- 우주의 중심은 태양의 중심 부근에 있다.

- 지구에서 태양까지의 거리는 지구에서 별까지의 거리에 비해 아주 작다.

- 별들이 뜨고 지는 것은 지구가 자신의 축을 중심으로 자전하고 있기 때문이다.

- 지구의 자전축은 적당히 기울어져 세차운동을 한다.

- 태양의 연주운동은 지구가 태양 주위를 공전하고 있기 때문이다.

- 모든 행성은 태양 주위를 도는 원운동을 하고 있다.

- 행성들이 뒤로 가는 것은 움직이는 지구에서 관측하기 때문에 보이는 겉보기 현상이다.