[카테고리:] 우주과학의 역사

  • 허블, 외계행성, 중력파, 제임스웹: 지금 우리가 보는 우주

    허블, 외계행성, 중력파, 제임스웹: 지금 우리가 보는 우주

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 12/12 · 1990년~현재

    하늘이 하나님의 영광을 선포하고 궁창이 그의 손으로 하신 일을 나타내는도다

    — 시 19:1

    이 글을 읽는 지금도 우주 망원경들은 130억 년 전의 빛을 모으고 있습니다. 최근 30여 년은 우주과학 역사에서 가장 눈부신 시기입니다.

    핵심만 먼저
    1990년 허블, 1995년 외계행성, 2015년 중력파, 2019년 블랙홀 촬영, 2021년 제임스웹 발사. 인류는 우주를 보는 새로운 창을 연이어 열었다.

    이야기 속으로: 허블에서 제임스웹까지

    1990년 4월 24일, 허블 우주망원경이 우주왕복선 디스커버리호로 궤도에 올랐습니다. 처음에는 주거울의 결함으로 흐린 사진을 보내 왔지만, 1993년 우주비행사들이 수리하러 가서 문제를 고쳤고 이후 수십 년 동안 우주관을 바꾼 영상을 보내 왔습니다. 1995년의 허블 딥 필드는 텅 빈 듯한 하늘 한 조각에서 수많은 은하를 드러냈습니다.

    디스커버리호 로봇 팔에 잡힌 채 지구를 배경으로 태양전지판을 펼치는 허블 우주망원경
    1990년 4월 25일, 디스커버리호에서 배치되는 허블 우주망원경. 이미지: NASA/JSC · 출처: NASA/JSC

    1995년에는 스위스의 미셸 마요르와 디디에 켈로즈가 태양과 비슷한 별(페가수스자리 51번 별)을 도는 외계행성을 처음 확인했습니다(2019년 노벨상). 그 후 확인된 외계행성은 6천 개를 넘었습니다. 2015년 9월 LIGO는 약 13억 광년 떨어진 곳의 블랙홀 충돌에서 온 중력파를 처음으로 직접 검출했고(2017년 노벨상), 2019년 4월 사건지평선망원경(EHT)은 은하 M87 중심 블랙홀의 그림자를 촬영해 공개했습니다.

    허블이 다시 촬영한 창조의 기둥 성운
    허블이 고화질로 다시 찍은 ‘창조의 기둥’. 이미지: NASA/ESA/STScI · 출처: NASA/ESA/STScI

    그리고 2021년 12월 25일, 제임스웹 우주망원경이 발사되었습니다. 2022년 7월 첫 영상이 공개된 뒤 웹은 우주 초기의 은하와 외계행성의 대기를 관측하고 있습니다. 적외선으로 먼지 속을 꿰뚫어 보는 이 망원경은 허블이 닿지 못한 더 먼 과거를 보여 줍니다.

    발사 전 아리안 5 로켓에 실린 제임스웹 우주망원경
    2021년 12월, 아리안 5 로켓에 실려 발사를 기다리는 제임스웹 우주망원경. 이미지: NASA · 출처: NASA

    2026년 4월에는 NASA에 따르면 아르테미스 II 승무원이 오리온 우주선으로 달 뒤편을 지나는 비행을 했고, 아폴로 8호의 지구돋이를 닮은 지구가 지는 장면을 사진으로 남겼습니다. 달을 향한 인류의 걸음이 반세기 만에 다시 이어지고 있습니다.

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    믿음의 눈으로 보면

    이사야 40:26은 눈을 높이 들어 누가 이 모든 것을 창조했는지 보라고 합니다. 제임스웹이 보내 오는 이미지는 시편 19:1의 고백을 오늘의 언어로 다시 읽게 합니다. 더 멀리 볼수록 우주는 더 크고 더 복잡하고 더 아름답지만, 물음은 같은 곳을 가리킵니다. 누가 이 모든 것을 이처럼 지었는가.

    생각해 볼 질문

    이 12편의 여정에서 가장 마음에 남은 장면은 무엇이고, 그 장면은 하나님에 대해 무엇을 말해 주었습니까? 댓글로 생각을 나눠 주세요.


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  • 우주의 첫 빛과 가속 팽창: 안테나 잡음이 알려 준 시작과 암흑 에너지

    우주의 첫 빛과 가속 팽창: 안테나 잡음이 알려 준 시작과 암흑 에너지

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 11/12 · 1965~2011년

    깊도다 하나님의 지혜와 지식의 부요함이여

    — 롬 11:33

    안테나에서 사라지지 않는 잡음이 노벨상으로 이어졌습니다. 그 잡음은 우주가 어린 시절에 내보낸 빛이었습니다.

    핵심만 먼저
    1965년 펜지어스와 윌슨은 안테나 잡음에서 우주배경복사를 발견했고, COBE는 그 미세한 요동을 측정했으며, 1998년 초신성 관측은 우주 팽창이 가속된다는 사실과 암흑 에너지를 드러냈다.

    이야기 속으로: 우주배경복사와 암흑 에너지

    1964년 미국 뉴저지의 벨 연구소에서 아노 펜지어스와 로버트 윌슨은 통신용 뿔 안테나를 조정하다가 아무리 해도 사라지지 않는 잡음을 만났습니다. 안테나 속 비둘기 둥지와 배설물까지 치워 봤지만 잡음은 그대로였습니다. 마침 가까운 프린스턴 대학의 연구자들은 ‘초기 우주의 뜨거운 빛이 식어서 지금 마이크로파로 남아 있을 것’이라 예측하고 있었고, 두 이야기가 맞물렸습니다. 이 우주배경복사 발견으로 펜지어스와 윌슨은 1978년 노벨 물리학상을 받았습니다.

    뉴저지 홈델에 있는 벨 연구소의 뿔 안테나
    우주배경복사를 발견한 홈델의 뿔 안테나. 이미지: NASA · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인 (NASA)

    이 빛은 우주가 약 38만 년 되었을 때 풀려난 빛으로, 지금은 약 2.7켈빈(영하 270도)의 온도를 가집니다. 1989년 발사된 COBE 위성은 이 빛의 온도 차이가 십만 분의 일 수준으로 미세하게 요동하는 것을 확인했습니다(2006년 노벨상). 이 작은 요동이 훗날 은하와 별이 생기는 씨앗으로 이해됩니다.

    플랑크 위성이 관측한 우주배경복사의 편광 지도
    플랑크 위성이 관측한 우주배경복사의 편광. 이미지: ESA/NASA/JPL-Caltech · 출처: ESA/NASA/JPL-Caltech

    1998년에는 먼 초신성을 관측하던 두 연구팀이 놀라운 결과를 얻었습니다. 우주의 팽창이 느려지기는커녕 빨라지고 있었던 것입니다(2011년 노벨상). 이 가속을 일으키는 원인에 ‘암흑 에너지’라는 이름이 붙었습니다. 오늘의 표준 모형으로는 우주 에너지의 약 68%가 암흑 에너지, 27%가 암흑 물질, 보통 물질은 5% 정도로 추정되지만, 앞의 둘이 무엇인지는 아직 모릅니다.

    허블이 관측한 이웃 은하 M82의 초신성
    허블이 관측한 은하 M82의 초신성. 같은 종류의 초신성이 우주 가속 팽창 발견에 쓰였습니다. 이미지: NASA/ESA · 출처: NASA/ESA

    정리하면, 인류는 우주가 시작된 뜨거운 시기의 빛을 보았고, 동시에 우주 대부분이 무엇인지 모른다는 사실도 알게 되었습니다.

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    믿음의 눈으로 보면

    우주의 첫 빛을 보았다고 해서 ‘빛이 있으라’와 곧바로 같다고 말하는 것은 조심해야 합니다. 그러나 우주에 뜨거운 시작이 있었다는 증거는 창세기 1:1의 ‘태초’와 충돌하지 않습니다. 또 우주의 95%가 정체불명이라는 겸손한 고백은 로마서 11:33의 고백을 닮았습니다. 알면 알수록 모르는 영역이 더 커집니다.

    생각해 볼 질문

    ‘모른다’는 사실을 인정하는 것이 신앙과 과학 모두에 왜 중요할까요? 댓글로 생각을 나눠 주세요.


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  • 스푸트니크에서 아폴로 8호까지, 우주 시대가 열리다 (창세기를 읽은 우주비행사들)

    스푸트니크에서 아폴로 8호까지, 우주 시대가 열리다 (창세기를 읽은 우주비행사들)

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 10/12 · 1957~1969년

    주께서 베풀어 두신 달과 별들을 볼 때에

    — 시 8:3

    1968년 크리스마스 이브, 달 궤도를 돌던 세 사람은 지구로 향한 생방송에서 성경을 읽었습니다. 그날 전 세계 수억 명이 그 소리를 들었다고 알려져 있습니다.

    핵심만 먼저
    스푸트니크 1호(1957)로 시작된 우주 시대는 가가린(1961), 아폴로 8호(1968), 아폴로 11호(1969)로 이어졌다. 처음 지구를 먼 곳에서 본 사람들은 창세기를 읽었다.

    이야기 속으로: 스푸트니크에서 아폴로까지

    1957년 10월 4일, 소련이 지름 약 58센티미터의 금속 공 스푸트니크 1호를 쏘아 올렸습니다. 이 위성이 보내는 ‘삐-삐’ 신호를 전 세계 사람들이 들었습니다. 냉전 시대의 충격 속에서 미국은 1958년 NASA를 세웠고, 1961년 4월 12일에는 소련의 유리 가가린이 인류 최초로 우주에서 지구를 돌았습니다.

    스푸트니크 1호 위성의 복제품
    스푸트니크 1호 복제품 · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    달을 향한 경쟁은 치열했습니다. 1968년 12월, 아폴로 8호의 프랭크 보면, 짐 러벨, 윌리엄 앤더스는 인류 최초로 달 궤도에 진입했습니다. 이때 앤더스가 찍은 ‘지구돋이’ 사진은 달 지평선 위에 떠오르는 푸른 지구를 보여 주었고, 환경운동에도 큰 영향을 주었다고 평가됩니다.

    아폴로 8호에서 본 달 지평선 위로 떠오르는 지구
    1968년 12월 24일 아폴로 8호의 「지구돋이」. 이미지: NASA/JSC · 출처: NASA/JSC

    크리스마스 이브 방송에서 세 우주비행사는 번갈아 가며 창세기 1장 1절부터 10절을 읽었습니다. 인류가 처음으로 창조 세계를 먼 곳에서 바라보던 순간에 그들이 택한 말이 ‘태초에 하나님이 천지를 창조하시니라’였습니다. 이듬해인 1969년 7월 20일 아폴로 11호의 닐 암스트롱과 버즈 올드린이 달에 발자국을 남겼습니다. 올드린은 장로교 장로로서 달 착륙선 안에서 개인적으로 성찬을 가졌다고 알려져 있습니다.

    달 표면에서 미국 국기 옆에 선 버즈 올드린
    1969년 7월 20일, 달 표면의 버즈 올드린. 이미지: NASA · 출처: NASA

    정치적 경쟁이 불을 지폈지만, 우주 시대가 인류에게 남긴 가장 큰 선물은 ‘우리가 사는 곳을 바깥에서 바라보는 눈’이었습니다.

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    믿음의 눈으로 보면

    시편 8:3은 ‘주께서 베풀어 두신 달과 별들을 볼 때에’라고 시작합니다. 달 궤도에서 지구를 본 사람들이 창세기를 읽은 것은 어색하지 않은 일이었습니다. 하늘 끝에서도 창조의 이야기는 가장 자연스러운 고백이었습니다. 창세기 1:1은 지금도 가장 짧고 가장 큰 천문학 문장입니다.

    생각해 볼 질문

    내가 지구를 바깥에서 바라본다면 가장 먼저 어떤 말을 하고 싶을까요? 댓글로 생각을 나눠 주세요.


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  • 1919년 개기일식이 아인슈타인을 세계적인 인물로 만든 이유

    1919년 개기일식이 아인슈타인을 세계적인 인물로 만든 이유

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 8/12 · 1915~1919년

    그것들로 징조와 계절과 날과 해를 이루게 하라

    — 창 1:14

    별빛이 휘어진다? 이 예측이 맞는지 확인하려면 낮에도 별이 보이는 순간, 곧 개기일식이 필요했습니다.

    핵심만 먼저
    1915년 아인슈타인의 일반상대성이론은 질량이 빛의 경로를 휘게 한다고 예측했다. 1919년 5월의 개기일식 때 에딩턴 원정대의 관측이 이 예측을 뒷받침해 새로운 물리학의 시대가 열렸다.

    이야기 속으로: 아인슈타인과 개기일식

    1915년 알베르트 아인슈타인은 일반상대성이론을 발표했습니다. 질량이 시공간을 휘게 하고, 그래서 해 같은 무거운 천체 옆을 지나는 별빛도 휘어진다는 예측이 따라 나왔습니다. 그 크기는 해 가장자리에서 약 1.75초각으로, 뉴턴 이론으로 단순 계산한 값의 약 두 배였습니다.

    1919년 5월 29일 개기일식 때 에딩턴 원정대가 촬영한 사진 건판
    1919년 개기일식 사진 건판 (에딩턴 외, 『왕립학회 철학회보』 1920) · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    문제는 확인이었습니다. 해 가까이 있는 별은 햇빛 때문에 보이지 않지만, 개기일식 때는 달이 해를 가려 낮에도 별이 나타납니다. 그래서 1919년 5월 29일의 개기일식에 맞춰 영국 천문학자 아서 에딩턴이 서아프리카의 프린시페 섬으로, 다른 팀이 브라질로 원정을 떠났습니다.

    1921년경 알베르트 아인슈타인의 사진
    알베르트 아인슈타인 (1921) · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    구름 때문에 쉽지 않은 관측이었지만 결과는 아인슈타인의 예측 쪽을 지지했고, 그해 11월 영국 왕립학회가 발표하자 신문들이 대서특필했습니다. 이후 여러 재분석과 후속 관측에서도 상대성이론의 예측은 지지받았습니다. 해와 달이 겹치는 일식이 새로운 물리학의 시험대가 된 것입니다.

    에딩턴은 퀘이커 신자로, 전쟁 직후 영국과 독일 과학자가 갈등하던 시기에 독일 과학자의 이론을 검증하러 나선 일 자체가 화해의 상징이 되었다고도 평가됩니다.

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    믿음의 눈으로 보면

    창세기 1:14는 광명체들이 징조와 계절과 날과 해를 이루기 위해 만들어졌다고 말합니다. 해와 달의 크기와 거리가 맞물려 개기일식이 일어나고, 그 순간이 우주의 비밀을 푸는 열쇠가 되었다는 사실은 우연으로 보기에는 놀랍습니다. 이는 ‘해, 달, 별’ 시리즈에서 다룬 일식과 달의 이야기로 이어집니다.

    생각해 볼 질문

    일식처럼 짧은 순간이 한 시대의 세계관을 바꿔 놓을 수 있다면, 내 삶의 ‘짧지만 결정적인 순간’은 무엇이었나요? 댓글로 생각을 나눠 주세요.

    일식과 월식, 핏빛 달이 2000년 동안 어떻게 기록되어 왔는지는 자매 사이트 마지막 때의 징조들 · 하늘의 징조에서 볼 수 있습니다.


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  • 우주는 팽창한다: 허블과 신부 르메트르가 연 새로운 우주

    우주는 팽창한다: 허블과 신부 르메트르가 연 새로운 우주

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 9/12 · 1920년대

    태초에 하나님이 천지를 창조하시니라

    — 창 1:1

    우주는 하나뿐인 은하일까요, 아니면 수많은 은하의 세계일까요? 그리고 우주는 가만히 있을까요, 아니면 커지고 있을까요? 1920년대에 두 질문의 답이 한꺼번에 바뀌었습니다.

    핵심만 먼저
    1924년 허블은 안드로메다가 우리 은하 밖의 은하임을 보였고, 르메트르와 허블은 먼 은하일수록 빨리 멀어진다는 우주 팽창을 밝혔다. 우주는 시작이 있는 우주로 이해되기 시작했다.

    이야기 속으로: 허블과 르메트르

    20세기 초까지 많은 천문학자는 우리 은하가 곧 우주 전체라고 생각했습니다. 1924년 에드윈 허블은 캘리포니아 윌슨산의 후커 망원경으로 안드로메다 ‘성운’에서 세페이드 변광성을 찾아냈습니다. 헨리에타 리빗이 발견한 변광성의 주기-광도 관계를 이용해 거리를 계산하자, 안드로메다는 우리 은하 바깥에 있는 별개의 은하임이 드러났습니다. 우주는 한순간에 훨씬 넓어졌습니다.

    에드윈 허블의 스튜디오 초상 사진
    에드윈 허블 (1889~1953), 요한 하게마이어 촬영 · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    한편 벨기에의 사제이자 물리학자 조르주 르메트르는 1927년 아인슈타인의 방정식으로 우주가 팽창하는 해를 제시했고, 먼 은하가 더 빨리 멀어진다는 관계를 이론적으로 예측했습니다. 1929년 허블이 관측으로 비슷한 관계를 발표하면서 팽창 우주가 널리 받아들여졌습니다. 이 관계는 지금 ‘허블-르메트르 법칙’이라 불립니다.

    허블 딥 필드: 수많은 은하가 점점이 흩어진 어두운 하늘
    허블 딥 필드(1995~96). 이미지: NASA/JPL/STScI Hubble Deep Field Team · 출처: NASA/STScI

    르메트르는 1931년 우주가 ‘원시 원자’에서 시작되었을 것이라는 생각을 내놓았고, 이것이 훗날 빅뱅 이론의 시초가 되었습니다. 흥미로운 일화도 있습니다. 1951년 교황 비오 12세가 빅뱅이 창조의 과학적 증거라고 말하자, 르메트르는 과학과 신학을 섞는 것을 원치 않아 불편해했다고 전해집니다. 그는 과학은 과학의 방법으로, 신앙은 신앙의 방식으로 다루어야 한다고 보았습니다.

    그럼에도 영원하고 정적인 우주라는 오랜 가정이 무너지고 시작이 있는 우주라는 그림이 자리 잡게 된 것은, 성경의 첫 문장 ‘태초에’와 방향이 맞는 큰 전환이었습니다.

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    믿음의 눈으로 보면

    이사야 42:5은 하늘을 창조하시고 펴시는 분이라고 하나님을 소개합니다. 팽창하는 우주를 ‘성경이 예언했다’고 단정할 필요는 없지만, 성경의 우주관이 영원하고 정적인 우주를 전제하지 않았다는 점은 분명합니다. 창세기 1:1은 우주에 시작이 있다고 선언하고, 히브리서 11:3은 세계가 하나님의 말씀으로 지어졌다고 말합니다.

    생각해 볼 질문

    ‘시작이 있는 우주’라는 사실은 ‘시작하게 한 분’에 대해 어떤 질문을 던질까요? 댓글로 생각을 나눠 주세요.


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  • 별까지의 거리를 재고, 별의 성분을 읽다: 시차와 분광학

    별까지의 거리를 재고, 별의 성분을 읽다: 시차와 분광학

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 7/12 · 1814~1859년

    그는 별들의 수효를 세시고 그것들을 다 이름대로 부르시는도다

    — 시 147:4

    한 번도 가 본 적 없는 별이 무엇으로 이루어졌는지, 얼마나 먼지 어떻게 알까요? 19세기에 인류는 이 두 질문에 답하는 방법을 찾았습니다.

    핵심만 먼저
    1838년 베셀은 연주시차로 별까지의 거리를 처음 측정했고, 19세기 분광학은 별빛에서 원소를 읽어냈다. 별은 하늘의 점에서 거리와 성분을 가진 먼 태양이 되었다.

    이야기 속으로: 별의 거리와 성분

    별이 얼마나 먼지는 오랫동안 풀리지 않는 문제였습니다. 지구가 해를 돌고 있다면 가까운 별은 1년 동안 배경별에 비해 아주 조금 위치가 달라 보여야 합니다. 이것이 ‘연주시차’입니다. 하지만 그 각도가 너무 작아서 수백 년 동안 아무도 재지 못했습니다.

    프리드리히 빌헬름 베셀의 초상화
    프리드리히 빌헬름 베셀 (1784~1846) · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    1838년 독일의 프리드리히 베셀이 백조자리 61번 별에서 마침내 시차를 측정했습니다. 그가 얻은 거리는 약 10광년 남짓(현재 값은 약 11.4광년)이었습니다. 별은 이웃 동네 가로등이 아니라, 빛이 10년 넘게 달려야 닿는 먼 곳의 태양이라는 사실이 처음 숫자로 확인된 순간입니다.

    태양 스펙트럼의 프라운호퍼 선을 그린 옛 삽화
    태양 스펙트럼에 나타나는 프라운호퍼 선 · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    또 하나의 열쇠는 빛을 쪼개 보는 분광학입니다. 1814년 프라운호퍼가 태양 스펙트럼에서 수백 개의 어두운 선을 발견했고, 1859년 무렵 키르히호프와 분젠은 이 선들이 특정 원소가 빛을 흡수하는 지문이라는 사실을 정리했습니다. 철학자 오귀스트 콩트가 ‘별의 화학 성분은 영원히 알 수 없을 것’이라고 말한 일화는 유명하지만, 그 뒤 불과 수십 년 만에 별빛만으로 성분을 읽게 되었습니다.

    1868년에는 일식 때 태양 스펙트럼에서 지구에서 알려지지 않은 선이 발견되어 태양(헬리오스)의 이름을 딴 ‘헬륨’이라는 원소가 제안되었고, 1895년에야 지구에서도 확인되었습니다. 빛 속에 그 별의 정체가 새겨져 있다는 놀라운 발견이었습니다.

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    믿음의 눈으로 보면

    시편 147:4은 하나님이 별들의 수를 세시고 하나하나를 이름대로 부르신다고 말합니다. 이사야 40:26도 눈을 높이 들어 누가 이 모든 것을 창조했는지 보라고 합니다. 별은 모두 먼 곳의 다른 태양이며 각기 다른 성분과 개성을 지닌다는 발견은, 고린도전서 15:41의 ‘별과 별의 영광이 다르니라’는 말씀을 새롭게 읽게 합니다.

    생각해 볼 질문

    별을 하나하나 이름으로 부르시는 하나님이라면, 나의 이름도 알고 계실까요? 댓글로 생각을 나눠 주세요.


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    * 성경 본문은 개역개정 / 연도와 수치는 일반적으로 알려진 내용을 요약한 것으로 인용 시 출처를 확인하세요 / 이미지는 NASA·Wikimedia Commons의 퍼블릭 도메인(또는 표기된 라이선스) 자료이며 영상은 각 채널의 저작물입니다.

  • 뉴턴의 《프린키피아》: 하늘과 땅의 법칙이 하나가 된 날

    뉴턴의 《프린키피아》: 하늘과 땅의 법칙이 하나가 된 날

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 6/12 · 1687년

    여호와의 행사가 크시니 이를 즐거워하는 자들이 다 연구하는도다

    — 시 111:2

    사과가 땅으로 떨어지는 힘과 달이 지구 주위를 도는 힘이 같은 힘이라면? 이 하나의 질문이 우주를 이해 가능한 곳으로 바꿨습니다.

    핵심만 먼저
    1687년 뉴턴은 《프린키피아》에서 만유인력의 법칙과 운동 법칙으로 케플러의 법칙까지 설명했다. 하늘의 움직임이 땅의 법칙으로 이해되는 시대가 열렸다.

    이야기 속으로: 뉴턴

    아이작 뉴턴(1643~1727)은 케임브리지에서 공부하다 흑사병으로 대학이 문을 닫은 시기에 고향에서 많은 아이디어를 구상했다고 알려져 있습니다. 사과 이야기는 후대에 다듬어진 면이 있지만, 핵심은 분명합니다. 지상의 물체를 떨어뜨리는 힘이 달에도 작용한다면, 달은 끊임없이 떨어지면서 지구를 도는 것이라는 생각입니다.

    고드프리 넬러가 그린 아이작 뉴턴의 초상화
    아이작 뉴턴, 고드프리 넬러 작 (1689) · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    1684년 천문학자 에드먼드 핼리가 뉴턴을 찾아와 ‘행성이 거리 제곱에 반비례하는 힘을 받으면 어떤 궤도를 그릴까’를 묻습니다. 뉴턴은 타원이라고 즉시 답했고, 핼리는 이 연구를 책으로 내도록 설득하고 출판도 도왔습니다. 그 결과가 1687년의 《자연철학의 수학적 원리》, 곧 《프린키피아》입니다.

    『프린키피아』 초판의 표제지
    『프린키피아』(1687) 초판 표제지 · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    이 책에서 뉴턴은 운동의 세 법칙과 만유인력의 법칙을 제시하고, 케플러의 세 법칙을 수학으로 유도해 보였습니다. 하늘의 법칙과 땅의 법칙이 같다는 선언이었습니다. 이후 해왕성의 존재가 계산으로 예측되었고(1846), 탐사선이 목적지에 정확히 도착하는 것도 이 이론의 연장선입니다.

    뉴턴은 과학만큼 신학 연구에도 많은 시간을 쏟았습니다. 《프린키피아》 2판의 ‘일반 주해’에서 그는 태양과 행성과 혜성의 이 아름다운 체계는 지성적이고 능력 있는 존재의 계획에서 나왔다고 썼습니다. 다만 그의 신학적 견해 일부는 정통 교리와 달랐다는 점도 정직하게 기억해야 합니다.

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    믿음의 눈으로 보면

    욥기 38장에서 하나님은 욥에게 하늘의 궤도와 법칙을 아느냐고 물으십니다. 뉴턴은 이 질문에 수학으로 한 걸음 대답했지만, 그 질서를 만드신 분 앞에서 더 겸손해졌습니다. 예레미야 33:25도 하늘과 땅의 법칙을 하나님이 정하셨다고 말합니다. 법칙이 있다는 것은 법칙을 정하신 분이 계시다는 단서입니다.

    생각해 볼 질문

    우주가 이해할 수 있는 법칙을 따른다는 사실이 왜 놀라운 일일까요? 댓글로 생각을 나눠 주세요.


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  • 갈릴레오의 망원경이 발견한 것들, 그리고 오해와 진실

    갈릴레오의 망원경이 발견한 것들, 그리고 오해와 진실

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 5/12 · 1609~1610년

    해 돋는 곳에서부터 해 지는 곳까지 여호와의 이름이 찬양을 받으시리로다

    — 시 113:3

    망원경 하나가 우주관을 뒤집었습니다. 그런데 갈릴레오 이야기는 흔히 알려진 ‘과학과 종교의 싸움’보다 훨씬 복잡합니다.

    핵심만 먼저
    1609~1610년 갈릴레오는 망원경으로 달의 산, 목성의 위성 네 개, 금성의 위상을 관찰했다. 모든 것이 지구를 돈다는 믿음이 흔들렸고, 이는 훗날 교회와의 갈등으로 이어졌다.

    이야기 속으로: 갈릴레오

    1609년, 네덜란드에서 망원경이 발명됐다는 소식을 들은 갈릴레오 갈릴레이는 직접 렌즈를 갈아 성능을 높였습니다. 그리고 그 망원경을 밤하늘로 돌렸습니다. 1610년 3월 그는 관측 결과를 담아 《별들의 전령》을 출간했습니다.

    유스투스 수스터만스가 그린 갈릴레오 갈릴레이의 초상화
    갈릴레오 갈릴레이, 유스투스 수스터만스 작 (1636) · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    달 표면에는 산과 분화구가 있었고, 하늘의 천체가 완벽한 구라는 생각은 흔들렸습니다. 1610년 1월에는 목성 곁에서 작은 별 세 개를 발견했는데, 며칠 관찰하니 이 별들이 목성을 따라 움직이며 자리를 바꾸었습니다. 곧 네 개가 되었고, 이들이 목성을 도는 위성임을 알았습니다. 모든 천체가 지구를 돈다는 믿음이 처음으로 눈앞에서 깨진 순간입니다. 금성이 달처럼 차고 이우는 것도 지구 중심 모형으로는 설명하기 어려웠습니다.

    『별들의 전령』에 실린 목성과 위성들의 위치 스케치
    『별들의 전령』(1610)에 실린 목성 위성 관측 기록 · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    그 뒤의 이야기는 단순하지 않습니다. 갈릴레오는 1633년 종교재판에서 유죄 판결을 받고 가택 연금 상태에서 생애를 마쳤습니다. 이 사건에는 신학 논쟁뿐 아니라 정치적 상황과 개인 사이의 갈등이 얽혀 있었다는 점이 학자들 사이에서 널리 지적됩니다. 갈릴레오 자신은 끝까지 신앙을 가진 사람이었고, 성경과 자연이 모두 하나님에게서 나온 ‘두 권의 책’이라고 보았습니다.

    갈릴레오가 즐겨 인용한 말로 ‘성경은 하늘에 어떻게 가는지를 가르치지, 하늘이 어떻게 움직이는지를 가르치지 않는다’는 표현이 전해집니다(바로니오 추기경의 말로 알려져 있습니다).

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    믿음의 눈으로 보면

    시편 113:3은 해 돋는 곳에서부터 해 지는 곳까지 여호와의 이름이 찬양받으시리라고 노래합니다. 망원경이 보여 준 우주는 시인이 상상한 것보다도 컸습니다. 갈릴레오 사건이 주는 교훈은 성경 해석과 과학적 발견이 부딪힐 때 서둘러 한쪽을 부정하기보다, 성경의 취지가 무엇이고 자연이 무엇을 말하는지 함께 살피는 겸손이 필요하다는 것입니다.

    생각해 볼 질문

    성경 해석과 새로운 발견이 부딪혀 보일 때, 나는 어떤 태도로 질문을 대하고 있습니까? 댓글로 생각을 나눠 주세요.


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  • 케플러: 8분의 오차가 바꾼 우주, ‘하나님의 생각을 따라 읽다’

    케플러: 8분의 오차가 바꾼 우주, ‘하나님의 생각을 따라 읽다’

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 4/12 · 1609~1619년

    너희는 눈을 높이 들어 누가 이 모든 것을 창조하였나 보라 그는 수만큼 만상을 이끌어 내시고 그 모두를 이름대로 부르시는도다

    — 사 40:26

    각도로 겨우 8분, 달 지름의 4분의 1도 안 되는 오차가 우주관을 바꿨습니다. 그 오차를 대충 넘기지 않은 사람이 케플러였습니다.

    핵심만 먼저
    케플러는 튀코 브라헤의 정밀한 관측 자료로 화성 궤도의 작은 오차를 끝까지 추적해 행성이 타원 궤도를 돈다는 사실을 밝혔다. 그는 이 탐구를 하나님의 창조 질서를 읽는 일로 여겼다.

    이야기 속으로: 케플러

    요하네스 케플러(1571~1630)는 원래 루터교 목사가 되려고 신학을 공부한 사람이었습니다. 하지만 수학과 천문학에 재능을 발견하고 길을 바꾸어, 덴마크의 천문학자 튀코 브라헤의 조수가 되었습니다. 튀코는 망원경 없이 당대 가장 정밀한 관측 기록을 남긴 사람이었고, 그가 세상을 떠난 뒤 이 자료가 케플러에게 넘어갔습니다.

    요하네스 케플러의 초상화
    요하네스 케플러 (1571~1630) · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    케플러는 화성의 궤도를 원으로 맞춰 보려 했습니다. 몇 년의 계산 끝에 꽤 근접한 값을 얻었지만, 관측과는 약 8분각(각도의 단위) 어긋났습니다. 보통이라면 ‘관측 오차’로 넘길 수준이었지만, 케플러는 튀코의 관측을 믿었습니다. 그리고 이 작은 차이가 원이라는 가정이 틀렸다는 신호라고 결론지었습니다.

    외계행성 곁에서 별빛을 받는 케플러 우주망원경 상상도
    케플러의 이름을 딴 NASA 케플러 우주망원경 관련 상상도. 이미지: NASA/JPL-Caltech · 출처: NASA/JPL-Caltech

    1609년 《신천문학》에서 그는 행성이 해를 한 초점으로 하는 타원 궤도를 돌고(제1법칙), 같은 시간에 쓸고 가는 면적이 같다(제2법칙)고 밝혔습니다. 1619년 《세계의 조화》에서는 공전 주기의 제곱이 궤도 크기의 세제곱에 비례한다는 제3법칙을 발표했습니다. 하늘이 수학으로 읽힌다는 사실이 처음으로 분명해진 순간입니다.

    케플러의 이름은 우주선에도 남았습니다. NASA의 케플러 우주망원경은 수천 개의 외계행성 후보를 찾아냈습니다.

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    믿음의 눈으로 보면

    케플러는 자신의 탐구를 하나님의 창조 질서를 뒤따라 읽는 일로 여겼다고 전해집니다. 해와 달과 별의 질서를 하나님의 언약에 비유하는 예레미야 31:35과 33:25의 시선과 맞닿아 있습니다. 질서는 우연이 아니라 약속이라는 믿음이 8분각의 오차를 끝까지 파고들게 한 힘이었을 것입니다.

    생각해 볼 질문

    ‘이 정도는 괜찮겠지’ 하고 넘어가는 작은 오차가 내 삶에도 있나요? 케플러라면 어떻게 했을까요? 댓글로 생각을 나눠 주세요.


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  • 코페르니쿠스, 지구를 우주의 중심에서 내려놓은 사제

    코페르니쿠스, 지구를 우주의 중심에서 내려놓은 사제

    우주가 찬양한다 · 우주과학의 역사 3/12 · 1543년

    내가 주의 손가락으로 만드신 주의 하늘과 주께서 베풀어 두신 달과 별들을 볼 때에 사람이 무엇이기에 그를 생각하시며 인생이 무엇이기에 그를 돌보시나이까

    — 시 8:3-4

    지구가 돈다는 말은 신앙에 대한 도전이었을까요? 이 혁명을 시작한 사람은 놀랍게도 가톨릭 교회의 참사회원이었습니다.

    핵심만 먼저
    폴란드의 사제이자 학자 코페르니쿠스는 1543년 《천구의 회전에 관하여》에서 태양 중심 모형을 체계적으로 제시했다. 지구는 우주의 특별한 중심이 아니라는 질문이 근대 천문학을 열었다.

    이야기 속으로: 코페르니쿠스

    니콜라우스 코페르니쿠스(1473~1543)는 폴란드 토룬에서 태어나 크라쿠프와 이탈리아에서 공부했고, 바르미아 교구의 참사회원으로 일했습니다. 낮에는 교회 행정과 의료, 경제 일을 맡았고, 밤에는 하늘을 관측하며 오랜 시간 계산을 이어 갔습니다.

    니콜라우스 코페르니쿠스의 초상화
    니콜라우스 코페르니쿠스 (1473~1543) · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    그가 품은 문제의식은 단순했습니다. 프톨레마이오스 모형은 너무 복잡했고, 행성의 움직임을 더 단순하고 질서 있게 설명할 방법이 있지 않을까 하는 것이었습니다. 해를 중심에 놓고 지구를 포함한 행성이 그 주위를 돈다고 하면, 역행 같은 현상도 훨씬 자연스럽게 설명되었습니다.

    『천구의 회전에 관하여』에 실린 태양 중심 체계 도해
    『천구의 회전에 관하여』(1543)에 실린 태양 중심 체계 도해 · 출처: Wikimedia Commons · 퍼블릭 도메인

    그는 오랫동안 연구를 공개하지 않다가 1543년, 임종 무렵 《천구의 회전에 관하여》를 출간했습니다. 이 책은 교황 바오로 3세에게 헌정되었습니다. 곧바로 세상을 바꾼 것은 아니었지만, ‘지구는 우주의 특별한 중심이 아니다’라는 생각을 학문의 테이블에 올려놓았습니다. 이후 책은 1616년 일부 수정을 조건으로 금서 목록에 올랐다가 후에 풀렸고, 이 과정은 갈릴레오 이야기와 이어집니다.

    코페르니쿠스의 모형에는 아직 원 궤도라는 한계가 있었습니다. 그래도 이 책은 케플러, 갈릴레오, 뉴턴이 이어 가는 대하드라마의 첫 장이었습니다.

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    추천 영상: Timothy Rowe · YouTube에서 보기

    믿음의 눈으로 보면

    지구가 중심이 아니라는 사실은 인간의 가치를 떨어뜨릴까요? 시편 8편의 시인은 달과 별을 보며 ‘사람이 무엇이기에’라고 물으면서도 인간을 하나님이 돌보시는 존재로 노래합니다. 인간의 존엄은 우주 속 위치가 아니라 창조주의 돌보심에서 옵니다. 중심이 아니라서 더 놀라운 은혜일 수 있습니다.

    생각해 볼 질문

    우주의 중심이 아닌 작은 존재라는 사실이, 나에게 위축으로 느껴지나요, 아니면 은혜로 느껴지나요? 댓글로 생각을 나눠 주세요.


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