천재 과학자 뉴턴, 빈 강의실에서 강의한 사연

물리학자, 수학자, 천문학자, 광학자, 자연철학자, 연금술사, 신학자 라이프니츠와 함께 미적분의 발달에 기여 교수로서는 인기 없어 빈 강의실에서도 강의 뉴턴과 아인슈타인, 누가 더 인류에게 공헌했나?

1665년, 영국에서 흑사병이 대대적으로 유행하자 케임브리지 대학교는 폐교하여 뉴턴은 2년 동안 고향에 내려갔다. 그의 위대한 업적의 대부분은 이 시기에 싹튼 것으로, 그 유명한 사과의 일화도 이 무렵의 일이다. 2년간의 한적한 시골살이는 과학과 철학에 대한 사색에 많은 시간을 할애할 수 있는 기회를 주었다. 수학, 광학, 천문학, 물리학의 중요한 발견들을 해냈으며 뉴턴 스스로도 2년간의 휴학 기간에 대해 ‘발견에 있어서 전성기를 이루었다’고 평가하였다.

글 | 최경진

아이작 뉴턴(Isaac Newton, 1643년 1월 4일~1727년 3월 31일)은 인류 역사상 가장 영향력 있는 사람 가운데 한 명이다. 영국의 물리학자이자 수학자, 천문학자, 광학자, 자연철학자, 연금술사, 신학자 등 다재다능한 인물이었다.

청교도혁명이 일어난 해인 1642년 1월 4일 영국 링컨셔 주에서 태어났다. 그의 아버지는 작은 규모의 땅의 지주였으며 뉴턴이 태어나기 전에 사망 하였다. 그의 어머니는 뉴턴이 3살 때 대지주인 바나바 스미스와 재혼했는데, 뉴턴은 어머니와 새아버지를 매우 미워했다.

1665년, 영국에서 흑사병이 대대적으로 유행하자 케임브리지 대학교는 폐교하여 뉴턴은 2년 동안 고향에 내려갔다. 그의 위대한 업적의 대부분은 이 시기(1665-1666년)에 싹튼 것으로, 그 유명한 사과의 일화도 이 무렵의 일이다. 2년간의 한적한 시골살이는 과학과 철학에 대한 사색에 많은 시간을 할애할 수 있는 기회를 주었다. 수학, 광학, 천문학, 물리학의 중요한 발견들을 해냈으며 뉴턴 스스로도 2년간의 휴학 기간에 대해 ‘발견에 있어서 전성기를 이루었다’고 평가하였다.

[출처: 위키백과]
1667년 학교가 다시 문을 열자 뉴턴은 다시 케임브리지로 돌아와 석사 학위를 받았고, 이듬해에 반사 망원경을 만들었다. 이 공로로 뉴턴은 1672년 왕립학회 회원으로 뽑혔다. 이보다 앞선 1669년 스승 버로우 교수의 뒤를 이어 모교의 수학과 교수가 되어 미적분학에 대한 연구를 시작하였다. 이 새로운 수학의 발견에 대해서 고트프리트 빌헬름 라이프니츠와의 우선권 문제로 오랫동안 논쟁이 계속되었다. 1675년 박막의 간섭 현상인 뉴턴 환을 발견하였는데, 여기서도 그의 ‘빛의 입자설’과 네덜란드의 크리스티안 하위헌스가 발표한 ‘빛의 파동설’의 엇갈린 주장으로 두 사람 사이에는 한동안 논쟁이 계속되었다.

만유인력의 구상은 오래 전부터 싹텄으나, 요하네스 케플러의 행성 운동에 관한 3가지 법칙, 갈릴레오 갈릴레이의 지상 물체의 운동 연구, 크리스티안 하위헌스의 진동론 등을 종합?통일하기 위하여 이론적 연구에 많은 시간을 들였다. 물체 운동 및 만유인력의 기초 법칙을 2대 지주로 하는 이론 역학을 세운 것은 그의 저서 《프린키피아(자연 철학의 수학적 원리)》에서였으므로, 착상 이래 20년 후의 일이었다. 1684년 핼리 혜성을 발견한 것으로 유명한 천문학자 에드먼드 핼리와 행성운동에 대해서 토론할 정도로 천문학에도 식견이 있었다.

1687년 발간된 <자연철학의 수학적 원리>는 고전역학의 기본 바탕을 제시하며 과학사에서 가장 영향력 있는 저서 중의 하나로 꼽힌다. 이 저서에서 뉴턴은 다음 3세기 동안 우주의 과학적 관점에서 절대적이었던 만유인력과 세 가지의 운동 법칙을 저술했다. 뉴턴은 케플러의 행성운동법칙과 그의 중력 이론 사이의 지속성을 증명하는 방법으로 그의 이론이 어떻게 지구와 천체 위의 물체들의 운동을 증명하는지 보여줌으로써 태양중심설에 대한 마지막 의문점들을 제거하고 과학 혁명을 발달시켰다.

그는 첫 번째 실용적 반사 망원경을 제작했고, 프리즘이 흰 빛을 가시광선으로 분해시키는 것을 관찰한 결과를 바탕으로 색에 대한 이론도 발달시켰다. 또한, 실험에 의거한 냉각 법칙을 발명하고 음속에 대해 연구했다. 수학적으로는, 라이프니츠와 함께 미적분의 발달에 대한 성과를 가지고 있다. 일반화 된 이항정리를 증명하고, 소위 뉴턴의 방법이라 불리는 미분 가능한 연속 함수 f인을 푸는 방법을 발명하고, 거듭제곱 급수의 연구에 기여했다.

2005년 영국의 왕립 학회 회원들을 대상으로 “뉴턴과 아인슈타인 중 과학사에 더 큰 영향을 끼치고 인류에게 더 큰 공로를 한 사람이 누구인가”를 묻는 설문에서 두 가지 모두에서 우세를 보임으로써 여전히 과학자들에게 영향력이 있음이 입증됐다.

뉴턴은 전통적인 기독교 성직자는 아니었지만 신앙심 또한 깊었다. 그는 그를 오늘날까지 기억되도록 만든 자연 과학보다도 성서 해석이나 오컬트 연구에 더 많은 시간을 쏟았다. 그럼에도 마이클 H. 하트(Michael H. Hart)가 저술한 에서 역사상 두 번째로 많은 영향을 끼친 사람으로 기록되었다.


	뉴턴에 대한 일화들 －그는 성경에 많은 관심을 기울였고 성도(Saint)들이 부활하여 하늘에 살면서 눈에 보이지 않게 그리스도와 함께 다스릴 것이라는 종말론적인 믿음을 갖고 있었다. 그리고 심판 날 후에도 사람들은 계속 땅에서 살 것이며, 단지 1000년 동안이 아니라 영원히 그러할 것이라는 생각을 가지고 있었다. 역사가 스티븐 스노벨렌의 말에 따르면 그는 그리스도의 임재가 여러 세기 후에 먼 미래에 있을 것으로 생각하였는데 그 이유가 주위에 삼위일체를 부정하는 사상들이 뿌리 깊이 퍼져있는 것을 몹시 비관했기 때문이었다. 그는 큰 환난이 오기 전에 복음 전파 활동이 전 세계적으로 있어야 한다고 생각하였다. －뉴턴은 취미로 연금술에 대해 연구하였는데, 연구 기록물이 노트 세 권 가량 되었다고 한다. －뉴턴은 케임브리지 대학교의 추천으로 국회의원을 역임했는데, 성격이 조용해서 국회의원 생활에 적응하지 못했다. 그가 1년간의 국회의원 생활을 하면서 유일하게 한 말이 수위에게 한 “문 좀 닫아주시오” 였다고 한다. －뉴턴은 《광학》 제4권에서 물리학 전체를 포괄하고 자신이 선택한 과제들을 해결할 수 있는 통일 이론을 소개하려고 했으나, 그가 책상에 촛불을 켜둔 채 외출했다가 그가 기르던 개인 다이아몬드가 초를 물어서 던져버리는 바람에 아직 공개하지 않은 그의 연구들이 모두 잿더미로 변해버렸다는 이야기가 있다. －뉴턴은 조폐공사 사장에도 임명되었는데 그는 화폐 위조범을 잡아 처형하는 것을 즐겼다고 한다. 동전의 톱니무늬도 화폐 훼손을 막기 위해 그가 고안한 것이다. －뉴턴은 젊은 시절에 약혼 한 여성이 있었으나 그는 연구와 일에 매우 몰두하며 결혼까지 이어가지는 못 하였고 독신으로 살았다. －그의 강의는 워낙 재미없었기 때문에 인기가 매우 없었다. 그러나 그는 빈 강의실에서 강의를 하였다. －그는 시(詩)를 “일종의 천재적인 쓸모가 없는 소리”(a kind of ingenious nonsense)로 여겼다. －손으로 발명품을 만들어내는 공작에 재능이 있었는데, 케임브리지 대학교 학생일 적에 휴대할 수 있는 초롱불을 만들어냈다. 덕분에 새벽마다 의무적으로 미사에 참석하러 가던 학생들이 편하게 대학교 내 교회에 갈 수 있었다. (내용출처: 예스24 작가파일, 위키백과)

※ 아이작 뉴턴 관련 도서 ※

아이작 뉴턴

필립 스틸 저/강성희 역 | 초록아이

《아이작 뉴턴》을 지은 필립 스틸은 객관적이고 명료한 필체로 아이작 뉴턴의 일생과 영국 왕립학회 및 세계 과학의 역사를 서술하고 있다. 과학적인 진보와 이해의 시작을 알리는 18세기 근대 사회의 초창기에 뉴턴의 이론은 어떤 기여를 했고, 후대에 어떤 과학적 발견과 발명, 이론들을 이끌어 냈는지 논리적으로 설명하고 있다. 이 책은 영국 런던의 임페리얼 칼리지에서 역사학을 가르치며, 《아이작 뉴턴의 초기 전기》를 쓴 롭 아일리프 교수가 감수를 맡았다.

프린키피아의 천재

리처드 웨스트폴 저/최상돈 역 | 사이언스북스

뉴턴의 전기 중 <표준>으로 인정받고 있는 저서 『결코 쉬지 않는』을 저자 스스로가 청소년과 일반 독자를 위해 읽기 좋게 간추린 책이다. 한가하게 사과나무 아래에 있지 않고 세상의 원리를 찾아 과학, 경제학, 신학 등 다양한 분야에서 늘 연구했던 천재 과학자 뉴턴을 영웅이 아닌 평범한 인간의 시각에서 묘사하고 있다. 성실함과 천재적 능력의 조화로움이 만들어낸 그의 위대한 업적과 삶이 사실적으로 소개된다.

프린키피아

아이작 뉴턴 저/이무현 역 | 교우사(오판근)

뉴턴의 역학 및 우주론(宇宙論)에 관한 연구를 집대성하여 저술한 것으로 이른바 만유인력의 원리를 처음으로 세상에 널리 알린 것으로 유명하다. 라틴어로 쓰여졌으며, 3편으로 구성되어 있다. 제1편과 제2편에서는 운동에 관한 일반적 명제를 논술하였는데 특히 제2편에서는 매질 속에서의 물체의 운동을 다루고 있다. 제3편에서는 제2편에서 증명된 명제로 천체의 운동, 특히 행성의 운동을 논하고 있다. 또한 코페르니쿠스의 지동설의 문제, 케플러의 행성의 타원궤도 문제를 해결하였다. 이 책에서 뉴턴은 미적분은 거의 사용하지 않았는데, 그것은 당시의 사람들의 이해력을 고려해서라고 한다. 1687년 초판, 1712년 증보 개정판, 1726년 3판이 나왔다.

만유인력과 뉴턴

게일 E. 크리스티안슨 저/정소영 역 | 바다출판사

<만유인력과 뉴턴>은 제목 그대로 위대한 과학자 뉴턴의 파란만장한 삶을 서술한 책이다. 1642년 태어나 17세기 과학에 혁명을 몰아온 뒤, 1727년 84세로 생을 마감한 이 과학자는 흔히 근대이론과학의 새로운 장을 열었다고 평가받는다. 자연철학자로서의 소양을 키우던 트리니티 칼리지 시절, 흑사병을 피해 고향으로 돌아와 만유인력을 발견한 이야기, 빛의 본성에 대한 연구에 몰두했던 20대 후반의 모습, 조폐국 국장과 왕립학회의 대표로 화려한 생활을 보냈던 시절 등등이 펼쳐진다. 청소년을 대상으로 한 책이지만, 뉴턴의 이름에만 익숙할 뿐 그의 과학적 업적을 접해본 일이 없는 성인들까지 두루 읽을 수 있다. 뉴튼의 얼굴이 한구석에 그려진 표지에서부터 컬러 그림 및 사진까지, 편집도 깔끔하다.

세상에서 가장 아름다운 실험 열 가지

로버트 P. 크리즈 저/김명남 역 | 지호

이 책은 선정된 열 개의 실험을 연대순으로 정렬하고 있다. 그로써 과학이 지난 세월 동안 밟아온 긴 여정을 보여준다. 총 열 개의 장은 각각의 실험을 설명하고 있으며 실험 자체에 대한 내용뿐만 아니라 과학의 발전 과정과 각 실험들이 가지고 있는 과학사적 의미를 밝히고 있다. 그리고 장마다 해당 장과 연관된 주제를 다루는 열 개의 ‘간주’들 덧붙여 놓았다. 저자는 ‘간주’에서 과학이 아름다울 수 있는 이유, 뉴턴과 베토벤의 비교, 과학에서 사용되는 은유, 대중문화 속의 과학, 과학에서 느끼는 숭고함 등을 주제로 과학과 관련된 여러 논점들을 깊이 있게 다루고 있으며, 과학 실험이 아름다울 수 있다는 이 책의 주제를 다양한 각도로 설명하고 있다. 실험에 대한 구체적인 설명을 담은 장과, 보다 심도 있는 논의를 담은 간주가 교차하기에 이 책의 메시지가 더욱 강하게 다가온다.

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