[오늘의 인물] 1월 4일 아이작 뉴턴-‘만유인력’ 발견으로 과학혁명 이룬 물리학자

김대환 편집위원

아이작 뉴턴(1643.1.4~1727.3.31)의 사과는 세상을 바꿨다. 떨어지는 사과를 보고 깨달은 만유인력(萬有引力)은 ‘발견 중의 발견’이라고 한다. 뉴턴 이전의 사람들은 땅에서 일어나는 법칙은 땅에서만 가능하고 하늘(우주)이나 바다 속에서는 다른 규칙이 적용된다고 믿었다. 하지만 뉴턴은 태양과 달과 지구가 같은 물리력의 영향을 받는다며 종전의 ‘상식’을 깨뜨렸다.

그때까지의 사회통념이나 우주관을 완전히 뒤흔드는 인식의 대전환이었다. 그것은 또한 뉴턴이 만유인력을 발견하는 데 결정적 단서가 된다. 지구 주위를 도는 달도 지구에서 적용하는 원리로 관찰할 수 있게 되었으니 말이다.

그의 궁금증은 꼬리를 물고 이어진다. ‘사과는 땅으로 떨어지는데 원형 궤도를 도는 달은 왜 떨어지지 않을까.’ 그는 마침내 달이 접선 방향으로 자꾸만 날아가려 하지만 사과를 아래로 떨어지게 하는 힘, 즉 중력이 달을 끌어들여 지구를 향하도록 하기 때문에 항상 원형 궤도를 돌 수 있다고 결론 낸다. 만유인력 법칙의 탄생이었다.

그는 만유인력을 설명하기 위해 ‘미분과 적분’이라는 위대한 수학적 발견도 한다. 형이상학과 과학의 경계가 모호했던 시절, 과학 특히 수학의 눈으로 우주만물을 체계적으로 설명한, 그야말로 자연과학의 맹아(萌芽)라 할 수 있는 발견이었다. 총 3권인 그의 역저 ‘프린키피아’(자연철학의 수학적 원리)에 위대한 발견이 담겨 있다. 1권에서 고전물리학의 근간이라 할 수 있는 운동의 3법칙을 소개한 뉴턴은 2권에서 데카르트와 케플러 법칙이 서로 모순됨을 밝혀낸다. 만유인력은 3권에 등장한다.

과학자들은 이 책을 인류 역사상 가장 중요한 물리학 책으로 꼽는 데 주저하지 않는다. 세계 과학사에서 뉴턴이 차지하는 절대적 무게를 다시 한 번 알게 된다.