출판사 서평
인간의 온기가 배어 있는 천문의 역사
위대한 별 관찰자들이 밤하늘에 던진 질문과 깨달음
잃어버린 밤하늘의 기억을 찾아서
인류는 우주에 관한 한 확실히 ‘스펙터클’의 시대를 살고 있다. 인?간의 달 착륙을 생중계로 지켜본 것은 물론, 1990년 이래 허블우주망원경이 전송해오는 별과 성운과 은하의 화려한 사진들, 그리고 2012년 화성탐사에 나선 큐오시티 로봇의 신비로운 영상들까지, 우주는 현대인들에게 희귀한 볼거리를 지속적으로 제공하고 있다. 하지만 그것은 도시의 빌딩숲이 내놓는 화려한 야경을 바라보는 것과 얼마나 다른...
인간의 온기가 배어 있는 천문의 역사
위대한 별 관찰자들이 밤하늘에 던진 질문과 깨달음
잃어버린 밤하늘의 기억을 찾아서
인류는 우주에 관한 한 확실히 ‘스펙터클’의 시대를 살고 있다. 인간의 달 착륙을 생중계로 지켜본 것은 물론, 1990년 이래 허블우주망원경이 전송해오는 별과 성운과 은하의 화려한 사진들, 그리고 2012년 화성탐사에 나선 큐오시티 로봇의 신비로운 영상들까지, 우주는 현대인들에게 희귀한 볼거리를 지속적으로 제공하고 있다. 하지만 그것은 도시의 빌딩숲이 내놓는 화려한 야경을 바라보는 것과 얼마나 다른 경험인 것일까? 오히려 일반인들은 모니터의 영상을 소비할 뿐 밤하늘에 대한 호기심과 그것을 바라보는 법을 잃어버린 것은 아닐까?
이 책은 서구의 우주연구 역사를 고대부터 현대까지 전체적으로 개관한다. 그럼으로써 현재 눈에 보이는 우주를 넘어서 그 뒤편에 적층된 경이로움의 역사를 오롯이 드러낸다. 그 길잡이가 되어주는 건 위대한 별 관찰자들로서, 그리스 자연철학자에서 21세기 천체물리학자까지 모두 24명의 인물들이 다뤄진다. 특히 건조하게 천문학사를 나열하기보다는 인물들 각자의 삶 속에서 천문학의 전개와 발전 과정을 구체화한다. 당시 해당 인물이 처해 있던 천문학계의 지적 상황과 관측능력, 그 아래 강렬한 호기심을 자아냈던 밤하늘의 경이로움 등이 전기적 사실과 함께 잘 교직되어 있다. 인물을 선정하는 데서도 저자 특유의 기준 아래 전형적 인물과 의외의 인물을 적절히 아우른다. 관측과 사변 두 축에 있어서 ‘대안’을 제시한 사람들이 주목의 대상이다.
이러한 점들은 안드로메다만큼이나 멀리 떨어져 있는 듯한 첨단 우주연구의 격조함을 인간적 수준으로 끌어내리는 동시에, 밤하늘에 관한 호기심과 질문들을 소박한 것부터 복잡한 것까지 차근차근 환기시킨다. 그리하여 이 책은 우주모델과 이론들을 성찰하게 하고, 나아가 그것이 인간 인식의 테두리 안에서 존재하는 것임을 분명히 함으로써 독자들이 우주와 인간 존재 간의 관계를 정립할 수 있도록 돕는다.
별은 하늘에 있지만 천문학자는 땅 위에 있다
모든 과학은 인간 활동의 산물이다. 비록 객관성과 합리성의 외양을 띄고는 있지만, 과학은 인간의 삶을 떠나 초월적으로 주어지는 것이 아니라는 것이다. 이는 천문학의 경우도 마찬가지다. 권위 있는 서적이나 웹에서 검색되는 정보들은 모두 원래부터 해답이 있었던 게 아니고, 역으로 질문 역시 원래는 없었던 것이다. 일식이 어떻고, 월식이 어떻고, 화성이 어떻고, 태양이 어떻고, 안드로메다은하가 어떻고, 궤도가 어떻고, 중력이 어떻고, 팽창이 어떻고 하는 것들을 구체적인 삶의 현장, 역사의 현장에서 되짚어봐야 하는 이유가 바로 그것이다. 그래야 갖가지 우주연구의 의미와 가치를 제대로 평가할 수 있다.
그런 면에서 이 책은 흥미로운 서술의 예시를 제공해준다. 우주연구를 그저 이론적으로 제시하는 것이 아니라 인물의 삶 속에서 드러내기 때문이다. 그 인물이 살던 당대의 사회상과 정신사적 맥락, 학계의 동향, 당시 천문학의 쟁점과 한계 등이 ‘삶’이라는 이름 아래 포괄적으로 다뤄진다. 이를테면 프리드리히 빌헬름 베셀(1784～1846)의 해왕성 존재 가설(아직 해왕성이 발견되기 전이었다)은 “눈에 보이지 않는 것도 눈에 보이는 것만큼이나 진지하게 받아들인” 당시의 낭만주의적 사조가 아니었다면 나올 수 없었을 것이다. 또 19세기 후반 메사추세츠 주의 래드클리프 칼리지가 여대생들에게 문학과 역사, 수학, 물리, 천문학 등 다방면에서의 능력을 요구하지 않았다면, 과연 “별에 중독된 여인” 헨리에타 스완 레빗(1868～1921)이 천문학에 입문할 수나 있었을까?
삶과 과학 업적이 어우러진 이러한 서술이 돋보이는 또다른 이유는 천문학의 정신사적 흐름을 자연스럽게 보여준다는 데 있다. 사실 천문학의 문제들은 단시간에 그리 간단히 해결될 수 있는 성질의 것이 아니다. 여러 세대에 걸쳐, 때로는 몇 백 년에 걸쳐 하늘의 미스터리가 해결되고 새로운 관측이 이뤄지곤 한다. 그런 면에서 스승 티코 브라헤가 남긴 방대한 자료를 바탕으로 현대천문학의 문을 활짝 연 요하네스 케플러가 스승의 살해 용의자로 의심되곤 하는 것은 세대에 걸쳐 이뤄지는 천문학 연구의 어쩔 수 없는 한계일 수 있다. 하지만 다행스럽게도 우주연구는 보다 광활한 시공간에서 펼쳐진다. 1995년 페가수스자리 51별에서 행성 하나를 발견한 미셸 마이어와 디디에 켈로즈는 이미 17세기에 ‘다른 항성에도 행성이 있다’는 확신을 가졌던 크리스티안 호이겐스(1629～1695)와 관련해 굳이 오해를 살 필요가 없다. 또 스티븐 호킹이 “나는 갈릴레이 사망 후 300년 시점에 정확히 태어났다”며 친밀감을 표시한다고 해서 호킹의 업적이 갈릴레이에 대한 음모의 결과라고 생각할 이유는 전혀 없다. 우리는 천문학계에서 다반사로 일어나는 업적의 계승과 발전, 이른바 정신사적 흐름이 인간 존재의 삶 안에서 어떻게 이루어져왔는지 이 책의 풍부한 사례를 통해 목도할 수 있을 것이다.

우주는 옳거나 그르지 않다, 다만 경이로울 뿐
이 책은 구성의 골격이 되는 인물 선정 면에서 눈여겨볼 필요가 있다. 기본적으로는 획기적인 업적을 남긴 학자들이 주요 포인트를 형성한다. 고대의 아리스토텔레스와 프톨레마이오스부터 시작해 코페르니쿠스와 케플러, 갈릴레이를 거쳐, 뉴턴과 칸트를 경유한 뒤 아인슈타인과 허블, 그리고 스티븐 호킹에까지 이른다. 그들은 천문학사에 길이 남을 빛나는 성좌이며, 저자는 이들의 업적을 당대의 정신사적 맥락과 그들의 삶 속에서 친절하게 보여준다.
주목할 만한 것은 이것이 경직된 ‘명예의 전당’ 식의 인물 선정이 아니라는 점이다. 그보다는 어떤 천문학적 현상에 대해 그 인물이 대안적인 설명을 하려 했는가, 라는 것이 우선된다. 앞서의 아리스토텔레스부터 호킹까지의 학자도 이런 기준에 맞았기 때문에 이 책의 목록에 오를 수 있었던 것이다. 이때 이론이 성공했는지, 실패했는지 자체는 그리 중요한 요소가 아니라서 ‘의외의’ 인물이 책 속에 등장하기도 한다.
저자의 이러한 태도는 이 책의 구성을 특별하게 하며, 밤하늘을 옳고 그름의 관점이 아닌 경이로움의 관점으로 바라보도록 이끈다. 그래서 우리는 《신곡》의 작가 단테 알리기에리(1265～1321)를 천문학사의 책에서 마주하게 되는 기이한 풍경을 마주하게 되고, 오늘날 주류가 된 우주의 팽창이론을 거부했던 프리츠 츠비키(1898～1974)의 이론에 대해서도 살펴보게 된다. 요컨대 이 책은 아카데믹한 저인망식 개괄서가 아님은 물론, 그렇다고 업적을 위주로 한 진부한 요약서도 아닌 독특한 포지션을 취한다. 분명한 것은 별과 우주에 대한 호기심과 이해력을 회복하려는 독자들에게 더없이 좋은 안내서라는 점이다.

들어가며: 내 위의 별이 빛나는 하늘
가장 오래된 우주 모델과 가장 최신의 우주이론의 심층구조를 비교해볼 수 있고 그 구조 속에서 인간에게 속하는 것이 관찰될 수 있다 해도, 결코 놀라워할 수도 놀라워할 필요도 없다. 이 경우는 머리 위에 별이 흩뿌려진 하늘과 일치하는 보편적 이성이 시대를 불문하고 인간의 내면에 존재한다는 사실을 배울 때 알게 될 것이다. 이 책에서 우주의 뒷계단을 오르며 천문학의 (정신적) 배경에도 다가갈 수 있기 바란다. 우리는 ‘저 위에’ 영원한 무엇, (인간의 기준에서) 영원으로 통하는 것, 세계와 우주에 대한 이해 가능성과 관련해 인식을 얻을 수 있는 조건을 보여주는 무언가가 존재한다는 확신으로 이 일을 한다. _12쪽

 

1부 고대의 하늘
우주를 보는 시선
서양 역사 초기부터 우주를 보는 시선에는 시작부터 학문적인 의도가 담겨 있었다. 그러나 고대 그리스인들은 하늘의 총총한 별을 바라보며 항상 아름다움과 이성을 추구했고, 하늘에서 삶의 척도를 구하기도 했다. 초기 그리스 천문학Kosmologie에 대해서는 이런 식으로 말할 수 있지만, 현대의 학자들은 그 단어를 하늘을 학문적으로 탐색한다는 뜻으로 사용한다(그런데 평소에 터부시하는 점성술Astrologie과 마지막의 발음이 같아서 서로 가까워지는 것에는 아무도 개의치 않는 것 같다). 그런데 천문학이라는 단어가 그리스어에서 유래했는데도 그리스인들은 천문학에서 하는 일을 이해하지 못했던 것 같다. 그리스인들이 관심을 쏟아 몰두한 일은 그보다 다루기 어려운 천지학(Kosmografie, 여기서 지리학Geografie이라는 단어가 생겨났다) 또는 생성 개념을 의미하는 과감한 우주개벽설이라 할 것들이었다. 그리스인들은 단순히 우주가 무엇으로 이루어졌는지만을 알고 싶었던 게 아니다. 우주가 그 형상을 어떻게 갖추었는지, 어떻게 생성되었는지도 알고 싶어 했다. _19～20쪽

 

학문은 무엇보다 사람이 눈으로 보는 대상을 눈으로 보지 못하는 대상을 통해 설명하려는 시도로 이루어져 있다. 우리는 태양, 달, 별을 보면서 별들의 상관관계와 개별적인 운행을 눈으로는 보지 못하는 구조와 에너지를 통해 해석한다. 그러니까 우리가 얻은 지식은 처음부터 기이한 것이었다. 하지만 지식은 어떤 경우에도 추구할 가치가 있다. _20쪽

 

아리스토텔레스
그는 말하자면 ‘움직이지 않는 운동원’의 존재를 확신한 철학자로서, 그것을 하늘에서 관찰되는 행성들의 운행역학의 근원으로 보았다. 그런 생각은 사실 신들에 대한 모욕으로 받아들여질 수 있었다. _22쪽

 

철학자 칼 포퍼는 사람이 눈으로 볼 수 있는 것(예를 들어 물의 온도와 같은 대상)을 눈으로 볼 수 없는 어떤 것(지구의 중력장이나 분자의 속도)을 통해 설명할 수 있을 때, 늘 사람들이 만족해한다고 말한 적이 있다. 아리스토텔레스가 접근 가능한 행성 궤도의 관찰을 인간의 환상에서 비롯된 천구의 회전에 그 원인을 소급하는 식으로(틀림없이 무의식적으로 그랬을 것이다) 학문적 인식 행위를 했다는 사실이 그가 그토록 유명한 철학자가 될 수 있었던 이유일지도 모른다. 아리스토텔레스는 모든 이가 생각할 수 있고 또 숙고할 수 있는 바를 생각한 최초의 인물이다. _26쪽

 

아리스타르코스
아리스타르코스의 저서에는 실로 숭고한 노력이 드러나 있고, 그 노력의 큰 성과에 진정으로 경탄하고 관심을 보이지 않을 수 없다. 철학적 사고의 측면에서는 혹시 너무나 간결해 보일지도 모르지만, 하늘에 있는 천체의 ‘크기와 거리’에 대한 양적인 면의 탐구가 너무나 큰 충격으로 다가와 놀랍기 그지없다. 말하자면 도시와 마을 간의 거리가 아니라 현대에도 인간의 세속적 척도를 뛰어넘는 지구와 태양 간의 거리인 것이다. _32쪽

 

아리스타르코스는 사람들이 합당한 의문을 발견하고 이어 이를 해명하기 위해 끈질기게 노력할 때 얻어지는 학문의 결과가 환상적인 인식을 얻게 한다는 놀라운 예를 보여주었다. 여기서 합당한 의문이란 바로 생명을 유지하고 따스함을 주는 지상의 하늘에 있는 천체 태양이 대체 얼마나 크냐는 것이었다. 이는 그리스의 모든 합리적 사고를 거스르는 의문이었다. 오늘날에도 매우 흥미로운 이 물음은 아무튼 정말로 알아둘 가치가 있는 의문이다. 태양이 지구보다 큰가? 아니면 우리의 시각이 태양이 지구보다 더 작다고 속이려 든다는 말이 옳은가? 그렇다면 달의 경우는 어떤가? 이 작은 천체의 크기는 얼마인가? 그리고 우주에서 우리와 가장 가까운 천체와는 얼마나 멀리 떨어져 있는가? _34쪽

 

히파르코스
역사가들은 히파르코스를 일컬어 그리스 기하학의 방향 전환을 일으킨 장본인이라고 즐겨 기술하는데, 옳은 말이다. 히파르코스는 이전에 질적인 면을 주축으로 설명하고 관찰했던 그리스 기하학에서 양적이고 경험적인 탐구방식을 개발했다. 또한 히파르코스는 앞에서 언급한 것처럼 사물을 서로 다른 위치에서 관찰하면 사물이 다른 사물과 비교해 위치가 바뀐 것으로 인다는 사실을 체계적으로 응용했다. 그 현상에 대해 그리스 학문에서는 ‘시차視差, Parallaxe’라는 개념이 사용되었다. _44쪽

 

클라우디우스 프톨레마이오스
히파르코스와 프톨레마이오스 사이에는 언급할 만큼 중요한 천문학자가 없고, 역사가들은 우리가 기초원리가 연결된 천문학 구조를 얻은 것은 오직 프톨레마이오스의 덕택이라고 입을 모은다. 그는 자신의 기하학적 가정과 다른 가정을 조합해 현상을 설명할 능력을 가졌고, 선배 천문학자들이 모델을 발견한 곳에서 조화를 의미하는 코스모스라는 이름에 합당한 하늘의 질서가 관찰되는 최초의 근거들을 밝혔다. _52쪽

 

이슬람 문화권의 저자들도 프톨레마이오스가 내놓은 넓이를 비롯해 텅 빈 공간이 존재하지 않는 그의 체계를 이용했다. 이 모든 수치와 순환들이 《알마게스트》의 요약부에 들어 있고, 이 내용은 중세 유럽 대학의 교과과정이 되었다. 이렇게 해서 프톨레마이오스는 자신의 업적으로 《신곡》을 저술한 단테에게 영감을 주었다. 단테는 《신곡》에서 비록 책을 저술하는 주목적은 아니었지만 자신의 고유한 우주론을 설파했다. _54～55쪽

 

단테 알리기에리
기독교에 익숙한 사람들이 기하학적 특징을 가진 이교도적인 코스모스를 좋아하는 한 가지 이유는 지구중심 세계에서 인간이 차지하는 위치에 대해 지극히 겸손했다는 기이한 사실에서 나왔다. 우리가 중심보다 더 깊이 가라앉을 수는 없다. 이 생각은 중심을 으레 특권적 위치로 받아들였던 계몽된 인물인 단테에게도 놀라울 수밖에 없었을 것이다. 어쨌든 둥근 껍질을 가진 고대의 양파 모델 속에서는 우리가 깊숙이(또는 내부)에 있었다. 그 위치는 기독교적으로 확대해석하면 (외부의) 저 높은 곳으로부터의 신의 뜻을 받을 기대를 할 수 있는 곳이었다. 중세 유럽에서 학자들은 그리스 천문학과 기독교를 어떻게든 연결하려 했다. 그래서 고대의 세계상이 중세의 세계상으로 어떻게 옮겨졌는지 알고 싶은 사람은 단테가 《신곡》에서 한 저승 여행을 따라가보면 된다. _58쪽

 

물론 단테가 천문학자는 아니었지만 그는 고대의 (이교도적) 상상과 당시의 (현대적인) 기독교 사상이 어떻게 연결될 수 있었으며, 그 연결을 위해 유지된 구조적 요소가 무엇인지를 보여준다. …
빅뱅이라는 아이디어에 대해 더 많은 것을 알게 되고 그 구상을 뒷받침하는 물리학과 우주론을 더 잘 알게 되면, 물론 이 유사성을 완벽하게 만들 수 있다. 그러기 위해 우선 20세기에 이르러야 했고 또 빅뱅의 시대가 올 때까지는 시간이 더 걸렸다. 여기서 단테를 빅뱅을 예측한 사람으로 보아야 한다는 게 중요한 문제가 아니라 모든 시대에 걸쳐 코스모스의 모델을 구상한 사람이 존재했고, 우리를 포함해 사람들에게 사고와 이해의 기본 틀이 있었음을 분명히 알아두는 게 중요하다. 만일 기본 틀이 없다면 우리는 결코 서로 의견을 일치할 수도 이해할 수도 없다. 무의식에 깔린 기존의 원칙이 의식적으로 행하는 학문 행위에서 같이 고려되어야만 천문학이나 우주론적 통찰에서 보편적인 이해를 얻을 수 있다. _61～62쪽

 

2부 근대로의 전환기
니콜라우스 코페르니쿠스
코페르니쿠스는 부정확한 부분을 없애고자 했지만 서두르지 않았다. 우주에 대한 사고가 고요한 가운데 10년 넘게 그의 내면에서 성숙했다. 그는 주교좌성당 교구장에게 주어지는 고요한 칩거 생활을 통해 매우 정확하게 행성을 관찰하고 우주에 대해 깊은 사고를 할 수 있었다. 물론 행성 관찰을 위한 특별한 도구가 아직 존재하지 않은 때였다. 망원경과 같은 도구는 약 100년 후에나 사용할 수 있었다. 1514년 코페르니쿠스는 처음으로 우주의 질서에 대한 자신의 새로운 생각을 표현해야겠다는 결심을 굳혔다. 구체적으로 설명하면 ‘짧은 해설’이라는 뜻의 《코멘타리오루스》를 저술하는 위험을 무릅쓰고, 특히 짧고 간결하게 다음과 같은 언급을 남겼다.
“모든 천체가 중앙에 있는 태양 주위를 돈다. 따라서 태양이 우주의 중심이다.” _71쪽

 

티코 브라헤
1572년 11월에 있었던 브라헤의 작은 시선 하나가 철학적(스콜라적) 천문학의 거대한 사고 구조를 조금씩 무너뜨린 것이다. 그리고 그런 일은 학문사의 흐름에서 자주 반복된다. 말하자면 흉한 사실이 갑자기 나타나 당대의 너무나 아름다운 이론에 잘 들어맞지 않는 일이 일어난다. 이때 사람이 눈으로 본 것을 제대로 이해하기 위해 이론의 도움을 받는 일도 생긴다. _85쪽

 

요하네스 케플러
케플러는 몇 년 동안 계산에 몰두한 세월을 보낸 후에야 비로소 자신의 사고 구조를 전면적으로 바꾸어야겠다는 생각이 떠올랐다. 그것이 바로 현대천문학이 탄생하는 순간이었다. 그는 문득 눈에 띈 코페르니쿠스의 언급이 기억났다. 지구가 다른 계절에 비해 겨울에 태양과 좀더 가깝게 접근한다는 내용이었다. _91쪽

 

케플러가 “영혼 속에서 번쩍이며 밝아진다”라고 표현한 것을 파울리의 말로는 ‘황홀’이나 ‘행복감’이라 표현할 수 있다. 그리고 수많은 연구자들이 발견에 성공하고 난 후 느끼는 만족감이라는 멋진 기분이기도 할 것이다. 유감스럽게도 철학자들은 그런 감정적 차원을 얻지 못했다. 철학자들은 대신 여전히 차가운 연구 논리를 추구한다. 케플러가 경험한 것처럼, 학자들이 충족을 위한 적합한 상을 발견하고 일종의 인식을 얻음으로써 맛본 영혼을 밝히는 뜨거운 열기를 철학자들은 결코 파악할 수 없다. _101～102쪽

 

케플러는 학문을 신에 대한 봉사로 생각했고, 성경을 천문학 교과서로 간주하는 일을 어리석게 여겼다. 그리고 케플러는 자신의 견해로 세상을 매우 놀라게 만들었지만, 그도 한 번은 세상에게 놀란 적이 있었다. 1609년 친구가 흥분에 차서 케플러의 집 문을 두드렸다. 갈릴레오 갈릴레이라는 이탈리아 천문학자가 새로운 행성 네 개를 발견했다는 소식을 전하기 위해서였다. 케플러는 자신의 귀를 의심했다. 새로운 행성 네 개라니, 이 행성들을 자신이 만든 우주지도 어디에 자리를 마련해야 할까? 다행스럽게도 소식통이 잘못된 것이었다. 갈릴레이가 발견한 것은 목성 주위를 도는 네 개의 달이었다. 이제 망원경의 시대가 열렸다. _103쪽

 

갈릴레오 갈릴레이
그 사이 피렌체에서 활동하게 된 갈릴레이는 1613년 태양을 관찰하다가 오늘날에도 여전히 ‘흑점’이라 부르는 것들을 보았다. 물론 우리는 태양이 더러워서 청소를 해야 한다는 의미로 흑점이라 부르는 것은 아니다. 하지만 갈릴레이는 바로 더러움을 뜻하는 “흑점”이라는 건성으로 넘길 수 없는 표현을 씀으로써, 교회가 경험이 뒷받침되지 않은 채 태양을 순수하고 완전하다고 말하는 게 완전한 헛소리임을 알려주려 했다. _114쪽

 

갈릴레이를 둘러싼 거대한 주제는 모든 판결에도 여전히 열린 채로 있다. 우리가 무엇을 믿어야 하며 무엇을 알 수 있는가라는 문제, 또는 우리가 신앙을 통해 알 수 있는 것은 무엇이며 지식을 통해 무엇을 믿을 수 있는가라는 문제에 대해 종교재판의 판결은 아무런 대답을 내놓지 못한다. 그 문제는 풀릴 수 없는 것이다. 달리 말해 인간에게 열려 있으면서, 거기서 나온 질문에 대한 논쟁은 갈릴레이 훨씬 이전부터 시작되었고 다만 그를 통해 특히 그의 인성과 생애에서 강조되었을 뿐이다. 그리고 별들의 소식을 전하는 전사인 갈릴레이 사후에도 논쟁은 계속되었다. 오늘날 많은 사람들이 마침내 교황 요한 바오로 2세가 갈릴레이 사건으로 얼마나 고심했는지를 이해한다. _117쪽

 

3부 학문적 우주정복
아이작 뉴턴
뉴턴이 1666년 이후 더이상 물리학에 몰두하지 않은 것은 종합적으로 볼 때, 유감스럽게도 뉴턴이 전 생애를 현대적인 학자라기보다 오히려 기이한 연금술사로 살았다는 확인된 사실에 부합한다. 아무튼 뉴턴이 학술 저서보다 연금술 저서를 훨씬 더 많이 남겼다는 사실을 역사가들이 아직 잘 모르고 있기도 하거니와 받아들이기 껄끄러워하기도 한다. … 뉴턴은 신이 연금술 문헌을 쓴 저자에게 계시한 바를 은밀한 지식 속에서 찾기를 기대한 것이다. 깊은 신앙을 가진 뉴턴에게는 태초의 카오스에서 세계의 질서를 창조한 것이 “신의 위대한 연금술”임이 명백했고, 현대의 우리는 세계의 질서 속에 중력을 비롯한 기타의 힘들이 작용함을 안다. 역동적 성장과 변화를 만들어내는 이 힘들을 뉴턴은 “모든 생물의 공통된 정신”에서 기인했다고 보고, 그 정신을 “유난히 섬세하고 상상할 수 없을 정도로 작은 물질”로 상상하며, 모든 질료를 뚫고 지나갈 수 있는 물질을 신이 창조했다고 생각했다. _125～126쪽

 

뉴턴의 업적은 끝없는 역사다. 그중에는 한번 시작된 운동은 영향을 미치거나 변화를 주는 힘이 나타날 때까지 계속된다고 하는 견해도 들어 있다. 이 견해는 아리스토텔레스가 쓴 문헌에서 운동은 움직이게 만든 힘이 쇠할 때 멈춘다는 주장과 완전히 반대되는 내용이다. 뉴턴은 이 역학적 현상의 이유를 “관성”이라 일컬었다. 관성은 행성운동의 원인으로 설명되었다. 행성이 언제든 한번 움직이기 시작하면 그대로 계속 움직인다는 것이다. 이 훌륭한 해답은 다시금 새롭고도 오래된 문제를 안고 있었다. 그러면 누가 최초로 움직이기 시작했느냐는 의문, 움직이지 않는 운동 원인자의 문제에 부딪히는 것이다. _131～132쪽

 

에드먼드 핼리
실제로 과거에 나타난 혜성들은 상상 가능한 모든 의미를 암시해, 예를 들어 신의 징벌인 채찍이 번쩍이는 것이라고도 했다. 그리고 오늘날 이성적이고 예측 가능한 세계에 사는 우리에게도 혜성은 공포를 자아내는 으스스한 현상으로 다가온다. 그래서 1995년 여름에 발견된 헤일밥혜성을 18개월 동안 눈으로 볼 수 있던 당시 몇몇 종교단체가 공황 상태에 빠져들었고, ‘천국의 문’ 교단에서는 38명이 집단자살을 하기도 했다.
핼리는 사람들이 혜성을 무서워하는 것을 전혀 이해하지 못했을 것이다. 아마도 그는 두려움에 떠는 모든 사람에게 연필과 종이를 쥐어주고 하늘에서 일어나는 일을 계산해보라고 다그치지 않았을까? 모든 천체에 작용하는 중력과 중력에서 도출되는 운동방정식이 알려진 이후, 혜성이나 다른 물질이 태양계를 뚫고 지나갈 때 두려워할 필요가 없어졌다. 그때부터 행성들의 궤도에서 일어나는 변화를 계산할 수 있고, 또 지구와 부딪힐지 아닐지도 계산할 수 있었다. 계산이 가능하다면 두려워할 필요가 없다. _142～143쪽

 

이마누엘 칸트
독일의 사상가 칸트는 ‘섬우주’라는 개념으로 영국에 단체를 발기시키고 천문학자 윌리엄 허셜로 하여 이를 관장하게 만든 한편 유명한 비판을 저술한 철학자로 알려져 있지만, 천문학적 관점에서는 1781년에 나온 《순수이성비판》이 가장 중요한 의미를 지닌다. … 칸트는 더 나아가 ‘코페르니쿠스적 전회’라는 개념을 도입해 이를 형이상학으로 완성한 인물이라는 점에서도 이 자리에서 언급할 가치가 있다. 그리고 마지막으로 《순수이성비판》은 사실 ‘뉴턴 물리학의 비판’이라고 해도 무방하기 때문이다. _144～145쪽

 

칸트는 다음과 같은 말을 했다.
“구조 안에서 가장 탁월하게 배열되지 않고, 신의 손이라는 확실한 특징이 없는데도 구조 관계의 완벽성을 볼 수 있는 우주는 볼 수 없다.”
“신의 손이라는 확실한 특징.” 이 말은 참으로 목적론적이다. 다시 말해 구조와 질서 속에 숨겨진 목표와 목적을 생각한다는 뜻으로, 자연과학이 뚜렷하게 차별화하거나 벗어나려는 대상이다. 자연과학은 망원경으로 우주를 관찰하지 목적론적인 눈으로 관찰하지 않는다. _147쪽

 

“이성이 법칙을 만드는 것이다. … 자연에서 법칙이 나온 것이 아니라 법칙이 자연을 규정한다.”
다른 말로 표현하면 법칙이 코스모스의 목적에 맞는다는 것이다. 즉, 우리가 인식하는 우주는 태곳적 생산물이다. 우주는 인간의 사고능력으로 특징지어진다. 코스모스는 인간이 만든 창조물이다(다른 존재가 만든 창조물이 아니다). 이것이 바로 칸트가 자신의 변혁적인 사고유희를 일컬어 표현한, 형이상학과 철학에서 말한 그 유명한 ‘코페르니쿠스적 전회’다. 《순수이성비판》은 이처럼 대단하게 보였고 다양한 분야에 널리 퍼졌다. _150쪽

 

윌리엄 허셜
눈에 보이지 않는 빛의 발견은 사조를 마무리 짓는 특별한 결어가 되었다. 허셜의 발견은 계몽주의가 이미 지나고 문화사에서 낭만주의라고 부르는 시대에 이루어졌기 때문이다. 낭만주의의 기본관념 가운데 하나가 각 대상마다 반대되는 대상을 가진다는 대립성이다. 예컨대 낮과 밤, 내면과 외면, 이승과 저승이 존재한다는 생각이다. 낭만주의자들에게는 의식적인 사고 옆에 무의식적인 사고가 있고, 눈에 보이는 빛 옆에 눈에 보이지 않는 빛의 존재가 선험적으로 자명했다. 그리고 허셜이 그 빛을 최초로 발견한 것이다. _160쪽

프리드리히 빌헬름 베셀
베셀은 물론 성운에도 관심이 있었지만 또 하나의 특별한 천문학적 정점을 찍은 그의 영향력은 그 시대 특유의 낭만적인 사고 덕분이다. 낭만주의자들은 눈에 보이지 않는 것도 눈에 보이는 것만큼이나 진지하게 받아들였기 때문이다. 온 하늘에서 가장 밝은 시리우스의 자료를 평가하는 과정에서 베셀은 정기적인 교란에 부딪혔는데, 그것은 약 50년마다 주기적으로 나타났다. 여기서 베셀은 눈에 보이지 않는, 호위별에 의한 편차라는 (낭만주의적인) 가설을 세웠다. 베셀은 관측기구에 드러나지 않는 빛이 약한 별이 있다고 추측했다. _169쪽

 

4부 빛의 측정
카를 프리드리히 쵤르너
베셀의 단호하고 명백한 견해는 이랬다. “천문학은 각각 항성들이 자신의 위치에서 일으키는 운동규칙을 발견해내는 것 외에 다른 과제는 없다.”
쵤르너는 베셀의 견해가 초기 천문연구에서나 하는 일일 뿐이라고 반격하며, 낡은 학문은 모든 위치 변화가 뉴턴의 중력 때문에 발생한다는 전제에서 출발한다고 발언했다. 18세기까지는 그랬다는 것이다. 하지만 이제 더 발전해야 한다는 주장이었다. 이제 새로운 형태의 학문을 행할 수 있을 텐데, 말하자면 눈에 보이는 물질이 여러 성질을 가지고 있다는 전제를 두는 천체물리학을 뜻했다. 천체물리학은 우주에서 보편적으로 찾을 수 있는 물질의 다양한 성질이 연구자들에게 천체의 위치가 아닌 다른 차이들을 물리학 범위에서 측정하고 이해할 수 있도록 해준다. _183～184쪽

 

에드워즈 찰스 피커링
여러 면에서 피커링의 경력은 넓은 무대에 최초로 등장한 위대한 미국의 연구라는 특징을 가진다. 피커링은 더욱 높은 해상도를 가진 더 개량되고 규모가 큰 기구를 제작해 많은 사람들이 사용할 수 있게 했다. 또 기존 연구단체를 더욱 효과적으로 만들고 더 많은 사진을 얻기 위해 재정지원을 더 많이 얻어낼 수 있었다. 빅 사이언스는 단순히 미국인의 표현을 넘어 배후에 ‘매우 다량의 수’에 대한 결코 지칠 줄 모르는 요구가 숨어 있는 미국인의 발견을 뜻한다. _193～194쪽

 

헨리에타 스완 레빗
남성 천문학자들과는 달리 헨리에타의 유산에는 문서가 전혀 남아 있지 않다. 일기장, 편지, 메모, 출판 목록이 전혀 없다. 마치 그녀가 사적인 흔적을 남기지 않고 오직 학문적 기여만으로 세상에 영향력을 미치고 대표되고 기억되기를 원했던 것처럼 말이다. 헨리에타는 그처럼 삼가는 태도로 살면서 늘 뒷전에 물러나 있었기에, 스웨덴 왕립 과학아카데미가 1924년 그녀를 노벨물리학상 수상자 후보로 선정하고 나서 우선 그녀가 어디에 살고 있는지 조사해야 했다. 조사단은 수소문 끝에, 그녀가 3년 전 겨우 쉰세 살의 나이에 암으로 사망했다는 것을 알아냈다. _196쪽

 

코스모스의 세계를 이해할 수 있게 한(광범위하게 측정할 수 있으므로) 동시에 이해할 수 없게 만든(상상을 초월할 만큼 거대하므로), 헨리에타의 유명한 연구는 1908년 이후 성숙한 형식으로 발표되었다. 그녀의 논문은 당시 널리 알려지지 않은 천문학 정기간행물 〈하버드대학 천문학 천문대 연보〉에 실렸는데, 유난히 정확하지만 그리 굉장하지는 않은 제목의 〈마젤란 성운에 존재하는 1,777개의 변광성〉이었다. _201쪽

 

5부 팽창하는 우주
앨버트 아인슈타인
아인슈타인 스스로는 빛의 이원성이라는 견해를 1905년에 이룩한 혁명적인 행위로 여겼다. 그런데 빛의 이원성은 아인슈타인에게 물리학이 수백 년간 서 있던 기반을 잃은 것 같은 기분도 동시에 주었다. 이는 관찰자와는 독립적으로 형성될 수 있었던 객관적 법칙이 세워진 기반이었다. 이제 그 기반이 무너졌음을 확인한 아인슈타인 자신도 놀랐다. 빛의 성질은 탐구대상인 빛 자체만이 아니라 물리학자들이 실험에서 설정한 문제와도 관계가 있었다. 다른 말로 표현하면, 아인슈타인이 객관적 대답이 존재하지 않는 최초의 물리학 문제를 발견한 것이다. 이로써 그가 종사하는 물리학의 고전적 시대가 끝나고, 현대물리학의 시대가 시작되었다. _217～218쪽

 

아서 스탠리 에딩턴
에딩턴의 시대가 되자 이미 태양 기체 속에 매우 많은 수소가 존재한다는 사실이 알려지고, 이제 사람들은 태양 기체 속에 존재하는 자연력이 언젠가는 수소원자 네 개를 뭉쳐 헬륨원소를 만들어낼 거라는 상상을 쉽게 할 수 있었다. 헬륨의 대한 생각에는 화학적, 심리적 원인이 깔려 있다. 심리적 이유는 헬륨이 특수한 태양원소로 발견되었다는 것(비록 틀렸다는 게 밝혀졌지만)이고, 화학적 원인으로는 원소주기율표에서 수소 다음에 오는 원소가 헬륨이라는 것이다. 더 나아가 물리학적 성과에 따르면, 수소원자 네 개에서 헬륨원자 하나가 생기면서 애초 질량에서 뭔가가 사라진다는 질량결손이 알려졌다. _237쪽

 

에딩턴이 항성을 ‘고전물리학적’으로 연구했다고 한 것은 일반적으로 말한 게 아니라 지극히 구체적인 의미다. 20세기 초, 정확히는 1900년부터 1930년 사이에 물리학자들은 우주에서 인간의 경험과 직관을 현격하게 넘어서는 일이 일어나자, 세계에 대한 전통적 (그리고 너무나 성공적인) 설명을 변경해야 한다는 강요를 받았다. 아인슈타인은 1905년부터 우주 전체가 사람이 산책하고 차를 몰고 다니는 세계와는 다른 기하학을 필요로 한다고 밝혔다. 그리고 1920년대 중반 이후 원자와 원자의 구성성분의 상태는, 막스 플랑크가 1900년에 양자비약이론에서 소개한 내용을 본격적으로 활용하자면 완전히 새로운 이론이 요구된다는 게 밝혀졌다. 따라서 원자의 실제에 대한 새로운 설명이 양자역학이라 불리고, 원자들의 각기 다른 상태 사이에 순조로운 (항구적인) 이행은 존재하지 않으며, 대신 비약적인 변화만 있을 뿐이라고 설명되었다. _239쪽

 

에드윈 파월 허블
우주는 곧 더 넓게 확장되어야 했다. 우리의 관점에서만이 아니라 물리학의 대상으로서 매우 구체적으로도 확장되어야 했다. 우리는 확장하는 우주에 살고 있다. 우주의 확장이 실제로 일어난다는 증거는 허블 덕분에 얻게 되었다. 1929년 허블은 〈은하 외계 성운의 거리와 시선 속도 간의 관계〉라는 시시한 제목의 논문을 발표했다. 이 관계는 오늘날 전문가들에게 허블법칙으로 알려져 있고, 이 법칙을 이용해 실제로 우주의 역사를 학문적으로 논하며 빅뱅에서의 우주 발생을 확인할 수 있게 되었다. _247쪽

 

초기 빅뱅 아이디어들이 크게 주목받지 못한 이유는 수도사 출신 천문학자의 이론이었다는 사실과 연관 있을지도 모른다. 사제 출신 인 벨기에 천문학자 조르주 르메트르(1894～1966)는 일찍이 진리로 가는 두 가지 길이 있고, 두 길을 다 따라야 한다고 생각했다. 르메트르는 특히 케임브리지에 있는 에딩턴에게서 배웠는데, 아마 에딩턴이 아인슈타인의 4차원 개념을 알려준 듯하다. 일반상대성이론은 공간, 시간, 에너지, 질량의 결합을 통해 창조의 순간에 대한 생각을 할 수 있게 했다. 즉, 신의 행위라는 믿음과 물리학적 이론에 의한 지식이 하나의 (인간적) 세계상을 고안할 수 있게 한 것이다. 르메트르는 이와 같은 창조의 이론을 고안하려 했다. _252～253쪽

 

프리츠 츠비키
츠비키의 환상은 거대한 구상을 불러왔다. 그는 1930년대에 이미 항성들이 충분히 많이 존재하는 은하가 육안으로 볼 수 있는 것보다 10배에서 100배까지 크다는 의혹을 제기했다. 그렇지 않으면 은하가 결속되어 있을 수 없다는 추측이었다. 그동안 모든 연구소들이 우주의 본질의 대부분을 차지하는 듯이 보이는 이 “암흑물질”이 과연 무엇인지를 두고 오랫동안 씨름해왔다.
하지만 츠비키의 상상력은 위험한 계획도 생각해냈다. 예를 들어 태양의 핵융합 과정에 영향을 주어 태양이 궤도를 바꾸고 행성체계 전체를 재편성해서, 인간이 예를 들어 켄타우루스자리의 알파별과 같은 다른 항성에도 갈 수 있도록 하자는 제안도 했다. _260쪽

 

조지 가모프
빅뱅이라는 제안은 제2차 세계대전 직후에 나왔기에 폭발하는 원자폭탄과 버섯구름 사진에 영향을 받았음을 배제할 수 없다. 하지만 이 사진도 가모프가 1950년대 중반에 이룬 변화에 비하면 아무것도 아니다. 가모프는 당시 새로운 학문으로 등장한 분자생물학의 엄청난 성공에 매혹되어 살아 있는 생명에 속하는 유전자코드가 어떻게 기능하는지에 대해 생각했다. 그런 코드의 존재를 학자들은 늦어도 1953년부터 알게 되었다. 유전자코드는 유전물질(유전자)도 생산물(단백질)도 화학적으로 같은 구조, 즉 고리구조로 이루어져 있다. 코드는 일련의 고리구조의 순서를 통해 다른 고리로 전달된다는 것을 최초로 생각해낸 사람이 바로 가모프였다. _265쪽

 

프레드 호일
영어를 모국어로 쓰는 사람들은 빅뱅이라는 단어를 폭발보다는 오히려 유희적인 큰 울림소리로 받아들이기 때문이다. 누군가 종을 치듯 뎅뎅 소리가 울린다. 따라서 빅뱅의 원래 의미도 아직 시간이 존재하지 않은 상태에서 우주가 시작되었다고 하는 무의미한 생각을 반어적으로 표현한 것에 불과했다. 모든 것이 무에서 빅뱅과 더불어 시작되었다는 상상을 할 때, 사람들은 영국의 우주학자이자 천문학자인 프레드 호일의 의도대로 실소를 금할 수 없었다. 하지만 호일의 언어적 공격은 자신이 의도한 정반대의 결과를 가져왔다. 빅뱅이 말할 수 없이 불충분하게 보여 기록에서 제외된 게 아니라, 이 괴상한 개념이 대폭발 모델을 곧바로 집단의식 속에 논의의 대상이 되는 강력한 인상으로 자리 잡게 만들었던 것이다. _272～273쪽

 

스티븐 호킹
호킹은 처음에는 모든 게 멍청한 일이라고 생각했다. 물리학자에게 엔트로피는 결국 항상 열과 연관되어 있고, 열을 가진 주체는 모두 열복사에 의한 빛을 방출할 수 있다. 바로 이 점에서, 하지만 블랙홀은 본성상 빛을 방출하지 않는 것으로 정의된다. 그러니 대체 무슨 엉뚱한 말이란 말인가? 호킹은 1974년 사고의 전환을 통해 그래도 블랙홀에 빛이 있을 수 있다는 확신을 얻기 전까지 이렇게 생각했다. 호킹은 그 과정에서 동료들에게 블랙홀의 활동성에 대한 근거를 대기 위해 현대물리학 전반, 즉 열역학에서부터 일반상대성이론 그리고 양자역학까지 두루 섭렵하는 수고를 들여야 했다. 물리학자들 가운데 대부분은 어느덧 비록 아직 아무도 그것을 실제로 증명하지 못할 만큼 존재가 희미한데도 호킹복사의 존재를 확신한다. _286쪽

 

호킹이 진지한 학문에서도, 학문을 상업화하는 일에서도 아인슈타인의 역할을 떠맡았다는 것은 분명하다. 호킹은 복잡한 이론과 간결한 발언이라는 두 마리 토끼를 잡아 직업적으로는 수학적 성공을 거두고, 일상에서는 기지가 넘치는 말을 한다. “신은 주사위를 던지지 않는다!”라는 아인슈타인이 남긴 유명한 말을 호킹은 신은 주사위를 던지지 않고, 주사위를 사람들이 볼 수 없는 곳으로 굴러가도록 한다고 바꿨다. _292～293쪽

나가며: 내 안의 도덕법칙
허블딥필드HDF 사진은 우리를 우주의 역사적인 순간으로 데려간다. 빛이 암흑에서 분리되는 순간이다. 여기서 성경의 유명한 문장을 인용해도 될 것 같다. 성경이 천문학 교과서라고 주장할 생각은 없지만, 성경의 저자들은 내면 깊이 우주가 준비해놓은 것을 알고 있었던 듯하다. 그들은 “빛이 있으라”라는 상황이 한 번 존재했음을 알고 있었던 것 같다. 그리고 우리는 그것이 어떻게 가능할 수 있었는지를 물어야 할 것이다. _298～299쪽

 

칸트를 인용한 글에서처럼 자연법칙이 이미 우리 안에 있다면, 그것은 도덕적 법칙에 해당된다는 것에는 이론의 여지가 없다. 하지만 여기서는 물리학과 관련된 윤리가 아니라, 서구 사고에서 세계에 대한 경험이라고 하는 것과 우주에 대한 이해와 관련된 이야기다. _306쪽

 

세계를 전체로서 본 아인슈타인의 관점은 유한하면서도 동시에 경계가 없는 우주를 보여준다. 따라서 우리는 무한한 공허와 우리의 자유가 제한당하는 것에 두려움을 가질 필요가 없다. 우리는 인간으로서 항상 해왔던 일, 즉 우선 한계를 찾아내고 이어 극복하는 일을 계속하면 된다. 우주에서 한계를 찾아내고 이를 극복하려는 인간의 욕구는 늘 새롭게 충족된다. 그리고 이 사실을 확인한 것이 참으로 기쁘다. 게다가 우주를 탐구하기 위해 굳이 거대한 망원경이 필요치 않다는 것도 배웠다. 밤이면 하늘이 어두워지고 항성들이 항상 존재하지는 않았으며 우주가 계속 확장된다는 것을 우리는 알게 되었기 때문이다. 창밖을 내다보며 매일 밤 경험할 수 있다. 그때 우리가 보는 하늘은 어쩌면 별과 별자리로 가득한 빛을 발해, 보는 사람으로 하여금 감동을 주기 위해 어두워지는지도 모른다. 그럴 때 도덕적 법칙이 인간의 내면에서 스스로 우러난다. _308쪽

 

목차
들어가며 내 위의 별이 빛나는 하늘
1부 고대의 하늘 우주를 보는 시선∥아리스토텔레스∥아리스타르코스∥히파르코스∥클라우디우스 프톨레마이오스∥단테 알리기에리
2부 근대로의 전환기 니콜라우스 코페르니쿠스∥티코 브라헤∥요하네스 케플러∥갈릴레오 갈릴레이
3부 학문적 우주정복 아이작 뉴턴∥에드먼드 핼리∥이마누엘 칸트∥윌리엄 허셜∥프리드리히 빌헬름 베셀
4부 빛의 측정 카를 프리드리히 쵤르너∥에드워즈 찰스 피커링∥헨리에타 스완 레빗
5부 팽창하는 우주 앨버트 아인슈타인∥아서 스탠리 에딩턴∥에드윈 파월 허블∥프리츠 츠비키∥조지 가모프∥프레드 호일∥스티븐 호킹
나가며 내 안의 도덕법칙
부록 학문은 떨지 않는다∥우주 연대표