Page 114 - 고경 - 2021년 3월호 Vol. 95

천체의 운동이 규칙적이라는 사실은 근대 과학 이전에도 잘 알려져 있
었다. 그러나 그런 규칙적인 운동을 가능케 하는 원인이 무엇인지에 대해
선 전혀 몰랐다. 코페르니쿠스와 케플러와 갈릴레이의 천문학도 왜 그런

운행이 가능한지에 대한 설명은 아니었다. 태양중심설은 인류의 세계관을

근원적으로 바꾼 위대한 도약이었지만, 천체 운행의 원인을 제시하지는 못
했다. 이를 위해서는 뉴턴을 기다려야 했다.

천체의 운동을 완벽하게 설명한 뉴턴 역학 동력학에 관한 세 법칙

과 만유인력의 법칙으로 이뤄진 뉴턴역학은 태양계 행성의 운동을 완벽하
게 설명했다. 미분과 적분을 만들어낸 뉴턴은 적분을 통해서 지구와 달을
하나의 점으로 생각할 수 있다는 것을 알아냈다. 뉴턴역학은 행성의 진행

방향에 수직으로 작용하는 만유인력으로 어떻게 원 궤도가 가능한지를 보

여줬다. 태양의 만유인력에 의해 행성이 타원 궤도로 공전한다는 것을 설
명했다. 혜성이 태양에 가까워졌을 때 속도가 빨라지고 멀어졌을 때 속도
가 느려진다는 것을 설명했다. 행성의 궤도 반경과 공전 주기 사이의 관계

도 인상적으로 설명했다.

무엇보다 극적인 사건은 해왕성의 발견이었다. 천왕성의 궤도는 뉴턴역
학이 예측하는 타원 궤도가 아니라 흔들리는 궤도였다. 이런 상황이라면
둘 중의 하나를 선택해야 한다. 하나는 뉴턴역학이 천왕성의 운행을 제대

로 설명하지 못한다는 것이다. 뉴턴을 믿었던 과학자들은 이 가능성을 배

제했다. 다른 하나는 뉴턴역학은 맞지만 천왕성의 궤도를 흔드는 존재가
있다는 것이다. 과학자들은 관측 자료를 근거로 뉴턴역학을 이용해 계산
했고, 그 결과가 가리키는 위치에서 해왕성을 찾아냈다. 뉴턴역학에 대한

절대적 신뢰가 만들어 낸 기적이었다.

112