천동설과 지동설

프톨레마이오스 시스템으로도 알려진 천동설은 지구를 중심에 두고 다른 천체들이 그 주위를 공전하는 태양계의 모델이었습니다. 이 이론은 고대 그리스와 로마에서 지배적인 견해였으며 후에 중세에 카톨릭 교회에 의해 채택되었습니다.

천동설은 고대 그리스로 거슬러 올라가 철학자 아리스토텔레스에 의해 발전되었고 후에 천문학자 프톨레마이오스에 의해 다듬어졌습니다. 아리스토텔레스는 지구가 가장 무겁고 가장 안정적인 요소이기 때문에 지구가 우주의 중심에 있다고 믿었고 천체는 더 가벼운 요소로 구성되어 지구 주위를 완벽한 원을 그리며 움직인다고 주장했습니다. 프톨레마이오스는 이 아이디어를 바탕으로 행성과 별의 위치를 정확하게 예측하는 수학적 모델을 개발했습니다.

천동설을 주장한 프톨레마이오스(왼쪽)와 지동설을 주장한 코페르티쿠스<출처:위키피디아>

지구 중심 이론의 논리는 관찰과 상식에 근거했습니다. 지구는 움직이지 않는 것처럼 보였고 태양, 달, 별은 하늘을 가로질러 움직이는 것처럼 보였습니다. 가장 안정적이고 중심적인 물체인 지구가 우주의 중심이 된다는 것은 논리적으로 보였습니다. 천동설은 인간과 지구를 신의 창조의 중심에 두는 당시의 지배적인 종교적 신념과도 맞아 떨어졌습니다.

중세에 지배적인 종교 및 지적 기관이었던 가톨릭 교회도 천동설을 지지했습니다. 교회는 지구가 인류를 위한 하나님의 계획의 초점이기 때문에 지구가 우주의 중심이라고 믿었습니다. 교회는 또한 이 견해와 모순되는 모든 이론은 이단적이고 위험하다고 믿었습니다.

이러한 신념에도 불구하고 지구 중심 이론에는 몇 가지 결함이 있습니다. 주요 결함 중 하나는 특정 시간에 밤하늘에서 뒤로 이동하는 것처럼 보이는 행성의 역행 운동을 설명할 수 없다는 것입니다. 이 현상을 설명하기 위해 프톨레마이오스는 행성이 이동하는 더 큰 원 위의 작은 원인 주전원의 개념을 도입했습니다. 이 설명은 수학적으로 정확했지만 모델을 더 복잡하고 이해하기 어렵게 만들었습니다.

요약하자면 천동설은 지구를 중심으로 다른 천체들이 공전하는 태양계의 모형이었습니다. 그것은 관찰, 상식, 종교적 신념에 기초했으며 중세 가톨릭 교회의 지원을 받았습니다. 역행 운동을 설명할 수 없다는 결점이 있었지만 지구 중심 이론은 수세기 동안 지배적인 견해였으며 천문학과 과학의 발전에 중요한 역할을 했습니다.

 

반면 태양을 태양계의 중심에 두고 행성들이 그 주위를 공전한다는 태양 중심 이론은 당시 널리 퍼진 지구 중심 이론에 도전한 천문학의 혁명적인 아이디어였습니다.

지동설은 16세기 폴란드의 천문학자 니콜라우스 코페르니쿠스가 주장했습니다. 코페르니쿠스는 행성의 역행 운동을 설명하기 위해 주전원을 사용해야 하는 지구 중심 모델의 복잡성에 오랫동안 불만을 품은 수학자이자 천문학자였습니다. 코페르니쿠스는 더 단순하고 더 우아한 모델이 가능하다고 믿었고 태양 중심 이론을 개발하는 데 수년을 보냈습니다.

코페르니쿠스가 태양계의 태양 중심 모델을 제안한 최초의 사람은 아닙니다. 고대 그리스 철학자 아리스타르코스는 기원전 3세기에 비슷한 생각을 제안했지만 동시대 사람들은 대체로 무시했습니다. 마찬가지로 이슬람 천문학자인 Ibn al-Shatir는 14세기에 태양 중심설을 제안했지만 널리 받아들여지지 않았습니다.

코페르니쿠스가 1543년에 "천체의 회전에 관하여"라는 책을 출판했을 때 그는 과학계와 가톨릭 교회의 저항에 직면했습니다. 지동설은 인간과 지구를 신 창조의 중심에 두는 당시의 지배적인 종교적 신념에 대한 중대한 도전이었습니다. 특히 카톨릭 교회는 우주에 대한 자신들의 견해와 모순되는 어떤 이론도 경계했습니다.

이러한 반대에도 불구하고 태양 중심 이론은 수년에 걸쳐 점차 수용되었습니다. 이렇게 분위기가 바뀐 주된 이유 중 하나는 갈릴레오 갈릴레이(Galileo Galilei)의 연구였습니다. 갈릴레오 갈릴레이는 목성의 위성을 관찰하고 이들이 지구가 아닌 행성을 공전한다는 사실을 발견했습니다. 이것은 태양 중심 이론에 대한 추가 증거를 제공했으며 우주에 대한 전통적인 견해에 도전했습니다.

갈릴레오 갈릴레이와 망원경으로 천체를 관찰하는 모습<출처:위키피디아>

이탈리아의 천문학자, 수학자, 물리학자인 갈릴레오 갈릴레이는 17세기 과학 혁명의 핵심 인물 중 한 사람입니다. 그는 또한 태양을 태양계의 중심에 두는 태양 중심설을 지지하는 연구로도 유명합니다.

갈릴레오가 발견한 주요 증거 중 하나는 금성 모양의 변화였습니다. 지구 중심 이론에 따르면 금성은 지구에서 볼 때 항상 초승달 모양으로 보여야 합니다. 그러나 갈릴레오는 금성이 달의 변화와 유사하게 둥근 보름달 모양을 거친다는 것을 관찰했습니다. 이것은 금성이 지구가 아니라 태양 주위를 공전하는 경우에만 설명될 수 있습니다.

갈릴레오는 또한 목성의 위성을 관찰했는데, 그는 자신의 연구를 지원한 메디치 가문의 이름을 따서 "메디치아 스타"라고 불렀습니다. 그는 이 달들이 지구가 아니라 목성을 공전한다는 사실을 발견했습니다. 이것은 태양 중심 이론에 대한 직접적인 증거를 제공하고 우주에 대한 전통적인 관점에 도전할 수 있는 중요한 발견이었습니다.

갈릴레오가 발견한 또 다른 중요한 발견은 흑점 관찰이었습니다. 흑점은 자기장의 변동으로 인해 발생하는 태양 표면의 어두운 영역입니다. 지구 중심 이론에 따르면 태양은 완벽하고 변하지 않는 천체라고 믿었습니다. 그러나 흑점의 관측은 이러한 견해에 도전했고 태양 중심 이론에 대한 추가 증거를 제공했습니다.

마지막으로 갈릴레오는 달의 위상도 관찰했습니다. 천동설에 따르면 달은 완벽하고 매끈한 구체로 여겨졌습니다. 그러나 갈릴레오는 달 표면에 분화구와 산이 있다는 사실을 관찰하여 이 견해에 도전하고 태양 중심 이론에 대한 추가 증거를 제공했습니다.

또한 당시의 사회적 분위기도 지동설을 수용하는 데 한 몫 했습니다. 르네상스는 엄청난 지적, 문화적 변화의 시기였으며 많은 사람들이 새로운 아이디어와 관점에 개방적이었습니다. 이것은 태양 중심 이론이 수용되고 논의되는 데 더 유리한 환경을 만들었습니다.

요약하자면 지동설은 16세기 폴란드의 천문학자 니콜라우스 코페르니쿠스가 제안한 이론이며, 과학계와 카톨릭 교회의 반대에 직면했지만 시간이 지남에 따라 갈릴레오 갈릴레이의 작업과 르네상스의 변화하는 사회적 분위기 덕분에 점차 수용되었습니다. 오늘날 태양 중심 이론은 상식적으로 받아들여지고 있으며 태양계와 우주에 대한 이해를 위한 중요한 이론입니다.