[ Charles Coulston Gillispie (2016), The Edge of Objectivity: An Essay in the History of Scientific Ideas (Princeton University Press), pp. -.
Charles Coulston Gillispie (1960), The Edge of Objectivity: An Essay in the History of Scientific Ideas (Princeton University Press).
찰스 길리스피, 「제4장. 프리즘을 지닌 조용한 뉴튼」, 『객관성의 칼날』, 이필렬 옮김 (새물결, 2005), 151-186쪽. ]
[151-]
- 아이작 뉴튼 경(1642~1727)은 “언제나 그에 대해 사색하여” 만유인력의 법칙을 발견할 수 있었다고 말하지만, 대부분의 업적이 1665-66년과 1685-86년 사이에 이루어졌음은 말하지 않음.
[152-154]
- 뉴튼은 갈릴레오가 사망한 1642년에 태어남.
- 1665-1666년에 미적분, 광학 색채 이론, 중력의 법칙을 연구함.
[154-]
뉴튼은 베이컨적인 실험에 의해서가 아니라 데카르트적인 명석함에 의지하여 그 발견을 함.
뉴튼이 발견한 만유인력의 법칙은 형이상학적인 명제가 아니라 수학적 공식으로 표현됨.
뉴튼의 물리학의 특징은 수학적 구조를 가진다는 것.
이론 물리학이나 수리 물리학은 갈릴레오와 뉴튼의 전통을 이어받은 것임.
[155-]
뉴튼은 데카르트로의 관성과 곡선 운동에 대한 아이디어에 관심을 가짐.
뉴튼보다 조금 앞서 호이겐스(1625-1695)는 원운동은 중심방향으로 가속된 관성 운동이라고 분석함.
뉴튼은 호이겐스와는 별도로 이와 같은 생각함.
뉴튼이 호이겐스와 결정적으로 달랐던 것은, 호이겐스가 못 본 것을 뉴튼은 보았다는 것임.
달이 그 궤도를 도는 것과 사과가 떨어지는 것이 같은 현상이라고 생각을 한 것임.
달과 사과가 같은 힘에 의하여 움직인다면 천체의 움직임은 만유인력의 법칙하에 있는 관성 운동의 웅대한 예가 된다는 것을 알아차렸던 것임.
모든 천체 운동은 관성 운동이며, 그 관성 운동은 만유인력에 의해 가속되어 원운동의 형태로 나타난다는 개념은 놀라운 것이었음.
이것은 서로 달라 보이는 것을 하나로 결합하는 뉴튼의 창의적 사색과 명석함에 기인한다고 할 수 있음.
[171-]
그러나 이와 관련된 엄밀한 증명은 1685년에 이루어짐.
뉴튼은 케플러의 법칙과 호이겐스의 원심력을 결합한 엄밀한 기하학적 연역으로 중력 법칙을 천체의 규모로 증명함.
“나는 행성이 거리의 제곱에 반비례하는 원심력에 의하여 타원위를 회전한다는 명제를 발견했다.”
당시 후크는 분명히 인력은 천체의 운동에 영향을 미치며, 거리의 제곱에 반비례할 것으로 추정했음.
당시의 거장들 중 한 사람인 크리스토퍼 렌(1632-1723)과 젊은 천문학자 에드먼드 핼리(1656-1742)도 그와 같은 생각을 하고 있었지만 그들은 힘의 법칙으로부터 천체의 운동을 연역해 낼 수학적 능력이 없었음.
[172-175]
뉴튼은 만유인력의 법칙을 담은 『자연철학의 수학적 원리』를 저술함.
이 때 핼리 혜성으로 널리 알려진 천문학자 핼리가 이 책을 발행하는 데 큰 역할을 함.
후 뉴튼은 조폐국 장관으로 취임하며, 왕립학회 회장이 됨.
기사 작위도 수여받고 1727년에 사망함.
* * *
[175-]
- 뉴튼의 『프린키피아』는
- 전자기학, 열, 광학 등 다른 물리학 분야는 뉴튼적 원리가 새로운 영역으로 확장된 것임.
- 『프린키피아』는 기하학을 사용하여 이론을 전개하고 증명하기 때문에 읽기 어려움.
뉴튼이 발명한 미적분 등을 이용하여 17세기의 새로운 해석학으로 표현하였다면 훨씬 쉽게 이해할 수 있었을 텐데, 그는 그렇게 하지 않았음.
[177-]
- 『프린키피아』는 세 권으로 구성됨.
1권은 저항 없는 매질 속에서 움직이는 물체에 대한 것
2권은 저항이 있는 매질 속에서 운동하는 물체에 관한 것
그 대부분이 유체역학과 관계된 것.
뉴튼은 유클리드처럼 몇 가지 기본 정의와 세 개의 공리로부터 수학적 연역을 사용하여 결론들을 유도함.
[178-]
제3권은 주로 천문학과 관련된 물리적 지식과 관련임.
뉴튼은 보편적 우주관을 형이상학적인 추론에 의하지 않고, 기하학적 증명에 의해서만 설명하려 했음.
그는 운동의 법칙을 태양계에 적용하여 케플러의 타원 궤도가 천체의 필연적 결과임을 증명함.
또한 우주의 모든 물체는 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하는 만유인력의 지배를 받는다는 것을 밝힘.
달의 운동과 조수도 이러한 기본적인 힘의 영향 아래 발생하는 것으로 파악함.
그는 중력의 법칙으로 무한한 우주에 놓여 있는 지상과 천체의 과학을 통일시킴.
이로써 이전의 지상의 물리학과 천체의 물리학이 다르다는 통념을 집어 던져버림.
[181]
- 뉴튼은 아주 종교적인 사람임.
그는 경건한 종교인이 사람됨이나 태도를 나타내지는 못했지만, 신에 대한 강한 믿음을 가졌으며 성경 연구를 열심히 함.
개인적인 성경 연구의 결과 그는 후년의 많은 합리주의자들처럼 삼위일체설을 믿지 않았음.
그러나 뉴튼은 신이 세계를 자유롭게 창조했다는 것과 그것이 섭리에 따라 움직인다는 것을 믿었음.
뉴튼은 태양계에 누적된다고 생각한 어떤 불규칙성을 신이 조정해 준다고 말한 적도 있었음.
뉴튼에게 신은 가설도 과학의 대상도 아니며 확실성이었음.
“신은 영원히 존속하며 어디든지 존재한다. [...] 신의 본질에 관한 관념을 갖는 것은 불가능하다. 우리는 단지 자연현상이라는 신의 가장 현명하고 뛰어난 취향과 궁극 원인에 의하여 신을 알 뿐이다.”
[182-]
그러나 라이프니츠는 뉴튼의 과학이 자연신학을 파괴하는 자기충족적 유물론으로 인도하는 경향이 있다고 비난함.
많은 사상가들은 라이프니츠에 동조하여 영혼이 없고 결정론적인 세계-기계상을 수립한 책임이 뉴튼 이론에 있다고 함.
그러나 당시에 호이겐스나 퐁트넬 같은 분별 있는 사람들은 뉴튼 이론이 너무 추상적이고 기계론적으로 불충분하여 오히려 자연신학에 봉사하는 것이라고 비난했다는 사실은 아이러니함.
[182-]
뉴튼 이론은 성공적이었지만 모두를 만족시키지는 못했음.
당시 형이상학적 체계를 염두에 둔 사람들은 “어떻게”와 “왜”를 동시에 설명해 주는 체계를 원했음.
그러나 뉴튼은 천체의 운동이 “어떻게” 움직이는지는 설명할 수 있었지만, 왜 중력이 존재하는지를 설명할 수 없었음. 그것은 불가능했음.
[182-183]
- “중력이 확실히 존재하고 우리가 설명한 법칙에 따라 작용하며, 천체와 해양의 모든 운동을 설명하는 데 풍부한 도움이 된다는 것만으로도 우리에게 충분하다.”(『프린키피아』 제1판의 일반주)
- 이러한 설명에도 데카르트주의자들은 만족하지 않음.
- “지금까지 나는 현상 가운데에서 중력의 여러 성질들의 원인을 발견할 수 없었다. 그리고 나는 가설을 만들지 않는다. 현상으로부터 연역되지 않는 것은 모두 가설이라고 불러야 하기 때문이다. 가설은 형이상학적인 것이든 물리학적인 것이든, 신비적인 것이든 기계적인 것이든 실험 철학에서는 어떤 자리도 차지하지 못한다.”(『프린키피아』 제2판(1713)의 일반주)
[183-]
그러나 뉴튼의 그러한 입장에 비해 볼 때 “모든 물체에 내재해 있는 어떤 미묘한 영”에 대한 그의 입장이나, 에테르 가설 등은 또 어떻게 보아야 하는가?
그는 과학성과 더불어 종교성도 아울러 함께 지니는 묘한 사람이었음.
[186]
- 과학은 과학자에 의해 창조되지만, 그것은 자연에 관한 것이지 그 자신에 관한 것은 아님.
일단 그것이 창조되면 그것은 예술작품처럼 독립성을 가짐.
- 뉴튼은 꼴사나운 오만에 빠진 적이 있었고 경쟁자에 대한 불관용을 드러내는 추악한 모습도 보였음.
- 그러나 뉴튼의 과학은 겸허함. 데카르트는 세계가 이래야 한다고 단독적으로 규정했으나 뉴튼은 세계가 어떠한 상태로 있으며 어떻게 작용하는지 만을 말했을 뿐.
(2023.12.29.)
