[비센의 재미있는 과학 이야기] 뉴튼과 사과나무
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작성자 석준영 쪽지보내기 메일보내기 홈페이지 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일15-03-21 16:07 조회2,227회 댓글0건관련링크
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UBC TRIUMF 연구소 앞에 심어져 있는 일곱그루 사과나무 비밀
아이작 뉴튼 (Sir Isaac Newton, 1642-1726). ‘질량을 갖는 모든 물체들은 서로 잡아당기는 힘을 갖는다’라는 만유인력의 법칙을 발견한 영국의 천재 물리학자. 모든 물체가 땅으로 떨어지려고 하는 성질, 그리고 달이 지구 주위를 도는 이유, 지구가 태양을 도는 이유 등, 겉으로는 다르게 보이지만, 동일한 물리법칙, 즉 만유인력의 법칙에 의해 일어나는 것을 알아낸 과학자로 사실 설명이 필요없을 정도로 유명한 과학자입니다.
어린이들이 읽는 위인전 중에 빠지지 않고 등장하는 뉴튼의 전기에는 거의 빠지지 않고 아래와 비슷한 이야기가 등장합니다.
“1666년 어느 늦은 여름날이었습니다. 영국 링컨셔의 고향 마을에서 사과나무 밑에 앉아 책을 읽고 있었던 뉴튼이 한참 책에 빠져 있을 때 사과가 나무에서 ‘툭’ 하고 땅으로 떨어졌습니다. 그 순간 뉴튼은 의문이 생겼습니다. ‘사과는 왜 땅으로 떨어졌을까?’”
위에 이야기는 어린이들을 위한 과학 교양서 중 하나에 나온 아이작 뉴튼에 관한 이야기입니다.
각색을 조금 다르게 했을 수는 있지만, 이와 비슷한 뉴튼의 사과나무 이야기는 거의 대부분의 어린이 위인전에 나오는 뉴튼에 관한 유명한 일화입니다. 심지어 필자가 어렸을 때 본 어떤 책에서는 뉴튼이 사과나무 아래에서 낮잠을 자다가 떨어진 사과에 머리를 부딫히고 잠이 깨어 일어나 만유인력에 대한 최초의 영감을 얻었다는 이야기를 읽었던 기억도 납니다.
하지만 실제 그 어떤 뉴튼의 공식적인 만유인력에 관련된 논문이나 발표 중에 사과나무에 대한 언급은 단 한 번도 찾아볼 수 없다는 사실을 알고 계셨습니까?
실제 그의 논문을 보면 대포알을 쏘았을 때 대포알이 다시 지구로 떨어진다던지, 충분하게 빠른 속도로 발사한다면 그 물체가 달과 같이 지구를 궤도운동할 수도 있다는 식의 설명은 있지만, 사과에 빗대어 설명한 부분은 적어도 남아있는 기록 중에서는 찾아볼 수 없습니다. 그럼 이렇게 뉴튼이 남긴 어떤 글에서도 찾을 수 없는 이야기가 어떻게 전 세계적으로 누구나 알고 있는 일화가 되어 있는 것일까요?
과연 사과나무에 관련된 이야기는 사실이기는 한 것일까요? 이에 대한 대답은 영국 왕립 학회(The Royal Society in London)이 2010년에 대중에게 공개한 문서에서 찾아볼 수 있습니다.
이 문서는 뉴튼의 말년에 그와의 잦은 만남으로부터 들은 이야기들을 바탕으로 윌리엄 스터클리(William Stukeley, 1687-1765)가 쓴 ‘아이작 뉴튼경의 삶에 대한 회고록(Memoirs of Sir Isaac Newton’s Life)’라는 글입니다.
스터클리는 뉴튼과의 대화를 통해서 얻은 이야기들을 바탕으로 뉴튼의 유년시절부터 말년까지의 이야기를 정리하여 1752년에 영국 왕립학회에 보냈고, 학회가 보관해온 이 오래된 문서를 2010년에 대중에게 공개된 것입니다.
스터클리는 뉴튼과 같이 링컨셔 출신의 과학자로서 개인적인 친분을 통해 뉴튼의 말년에 함께 많은 시간을 보냈던 것으로 알려져 있습니다. 이 문서의 42페이지에 보면 1726년 어느날 뉴튼과 스터클리가 함께 뉴튼의 고향집에서 함께 저녁식사를 하며 나눈 대화의 내용이 담겨져 있습니다.
“저녁식사후 따뜻한 햇살 아래, 우리는 정원으로 자리를 옮겨 사과나무 그늘 아래에서 차한잔을 함께 했다. 뉴튼과 나, 이렇게 단 둘이서만. 다른 여러가지 이야기들 중에, 그가 나에게 말하기를, 그가 처음 중력에 관한 생각을 하게 되었을 때도 지금 내가 그와 대화를 나누고 있는 모습과 거의 상황이었다고 했다.
당시에도 지금과 같이 사과나무 아래에서 그가 깊은 사색에 빠져 있는 데, 나무에서 떨어지는 사과를 보고서 사과는 왜 항상 바닥을 향해서 떨어지기만 하는 걸까라는 생각을 하게 되었다는 것이다. “
바로 이 대목이 실제로 뉴튼과 사과나무 사이의 관계를 언급하고 있는 유일하다고 볼 수 있는 기록입니다. 흥미로운 것은 이 역시 뉴튼이 실제 만유인력을 발표한지 50여년이 지난 이 후에 사적인 자리에서 차 한 잔을 하며 한 이야기의 한 조각일 뿐이라는 것입니다.
이렇게 이 이야기에 크게 신빙성을 둘 수 없다고 말하는 사람들은 뉴튼이 이 회고록의 대목을 제외한 그 어떤 곳에서도 사과나무에 대해 언급한 것을 찾아볼 수 없다는 것을 그 근거로 이야기합니다.
사과나무에서 떨어졌던 사과 한 개가 뉴튼에게 만유인력에 대한 최초의 영감을 준것인가 아닌가를 확인할 수 있는 방법은 없습니다. 그러나 이미 사과나무와 뉴튼의 일화는 아르키메데스가 욕조에서 목욕 중 밀도와 부피와의 관계를 알아내고 “유레카”를 외쳤다는 것과 더불어 사소한 것으로부터 물리법칙을 깨닫게 된 과학 역사상 가장 유명한 순간 중 하나로 여겨지고 있습니다.
이렇게 아이작 뉴튼의 고향집에 있는 사과나무는 위대한 물리법칙의 발견의 상징물이 되어 그의 가지들이 전세계의 연구소 등지에 퍼져나가 심어져 있기도 합니다. 이 곳 밴쿠버에도 UBC의 남쪽 캠퍼스 끝에 위치한 TRIUMF(TRI University Meson Facility)라는 캐나다 국립 입자 물리 연구소 앞 로터리에 일곱 그루의 사과나무가 심어져 있는데 이들이 바로 뉴튼의 사과나무의 가지들을 옮겨와 자란 나무들입니다.
약 350년 전 한 과학자의 위대한 발견과 함께 했던 나무의 후손들이 현재 바로 우리들의 옆에서 묵묵히 자라고 있으며, 그 나무들의 주변에서 더 커다란 발견을 하기 위한 수많은 과학자들이 묵묵히 그들의 꿈을 키워가고 있는 것입니다.
석준영 비센학원장
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