사과는 왜 땅에 떨어질까?

흔히 ‘중력’ 하면 아이작 뉴턴(Issac Newton; 1643~1727)의 사과를 떠올린다. 하지만, 중력은 물질이 아래로 떨어지는 현상만을 의미하지 않는다. 때로는 “중심 방향으로 잡아당겨지는 현상이기도 했으며, 물질끼리 끌어당기는 현상으로 또는 반대로 밀어내는 현상이기도 했다.1)”

문제는 ‘중력’이 눈에 보이지 않는다는 사실이다. 그러다 보니 관념 속의 이미지를 구체적으로 그릴 수 있는 상상력의 역할이 결정적이었다. 물론 그 과정에서 수없이 많은 잘못된 갈림길을 걸으며 엉뚱한 결론을 내놓는 경우도 많았다.

“지상의 모든 물체는 무게감을 가지고 아래로 떨어(지는데,) 왜 달과 태양등은 아래로 떨어지지 않는가?2)”라는 ‘낙하현상’에 대해 제대로 설명하지 못한 선배 철학자들과 달리 아리스토텔레스(Aristoteles; B.C. 384~ B.C. 322)는 “근본원소[흙, 물, 공기, 불]들은 자기 자리로 돌아가려는 본성이 있지. 그것이 낙하현상으로 나타나는 것이네.3)”라고 설명하였다. 이로써 ‘중력’에 대한 최초의 설명이 시작된 셈이다.

지구중심설? 태양중심설?

“아리스토텔레스는 무게와 낙하현상의 이유를 물질의 근본원소에서 찾았고, 지구가 우주의 중심이라는 우주관을 확립했다. (지구중심설 혹은 천동설(天動說)이 불리는 학설이다.) 하지만 시간이 지나면서 사람들의 의구심이 쌓여갔다. 실제 낙하현상은 아리스토텔레스의 말과 차이가 있었고 오랫동안 관측한 천체의 운동이 아리스토텔레스의 우주관과 다른 것이 아닌가 하는 생각이 들기 시작했다.4)”

그러자 우주의 중심이 지구가 아닌 다른 무엇이 아닐까 하는 생각들이 튀어나왔다. 여기서 니콜라우스 코페르니쿠스(Nicolaus Copernicus; 1473~1543)는 우주의 중심이 태양이라는 이론을 다시 제기하였다. 문제는 코페르니쿠스의 태양중심설 혹은 지동설(地動說)을 가지고 물체의 낙하현상에 대해 설명하기가 곤란하다는 것이다. 게다가 기존의 지구중심설보다 정확성이 현격히 떨어지기 때문에 사람들을 납득시키기 어려웠다.

다행히 튀코 브라헤(Tycho Brahe; 1546~1601)의 방대하고 섬세한 천문 관측자료를 이용한 요하네스 케플러(Johannes Kepler; 1571~1630)의 끈질긴 연구 끝에 규칙성을 발견하여 행성운행법칙이 도출하였다. 이로써 태양중심설이 가지고 있던 문제가 해결된 셈이다.

이러한 선배들의 업적을 이어 뉴턴은 중력과 물체의 운동에 대한 이론을 정립하였는데, 그의 저서 <프린키피아(Principia)> 제3권에서 언급한 만유인력의 법칙은 중력을 설명하는 확실한 법칙으로 자리잡았다. 하지만 화려한 성공에도 불구하고 “뉴턴은 중력이 어떻게 작용하는지를 규명하는 것은 실패5)”했다.

불행하게도 알버트 아인슈타인(Albert Einstein; 1879~1955)이 등장하여 뉴턴이 절대적이고 불변의 요소라고 생각했던 시간과 공간이 사실은 상대적인 개념임을 주장하면서 기존의 관념을 깨뜨린다. 나아가 “중력은 시공간에 저항할 때만 느껴지는 어찌 보면 착각에 불과한 것6)”이라고 주장한다.

그렇다면 지금까지 인류는 ‘중력’이라는 신기루를 쫓는 것일까? 글쎄 지금까지 저자의 인도를 따라 ‘중력’ 개념의 역사를 흝어 보았지만 아직도 잘 모르겠다.

1) 조진호 글/그림, <어메이징 그래비티>, (궁리, 2012), p. 8

2) 조진호, 앞의 책, p. 38

3) 조진호, 앞의 책, p. 83

4) 조진호, 앞의 책, p. 98

5) 조진호, 앞의 책, p. 234

6) 조진호, 앞의 책, p. 275