아이작 뉴턴과 사과: 중력의 법칙을 발견한 순간

아이작 뉴턴이 사과가 떨어지는 것을 보고 만유인력의 법칙을 발견했다는 유명한 에피소드의 진실은 무엇일까요? 평범한 관찰이 어떻게 우주의 법칙으로 확장되었는지, 그 비하인드 스토리를 알아봅니다.

 

"사과가 떨어지는 것을 보고 만유인력의 법칙을 발견했다." 과학자 아이작 뉴턴을 이야기할 때 가장 먼저 떠오르는, 어쩌면 가장 유명한 일화일 것입니다. 이 이야기는 단순한 동화가 아니라, 일상 속 우연한 관찰이 위대한 과학적 통찰로 이어질 수 있음을 보여주는 상징적인 에피소드입니다. 과연 사과 한 알이 어떻게 뉴턴의 머릿속에서 우주의 법칙으로 확장될 수 있었을까요?

 

흑사병이 가져온 '골든 에이지'

이야기의 배경은 17세기 중반 영국입니다. 당시 유럽을 휩쓸던 흑사병은 영국의 케임브리지 대학교까지 덮쳤고, 학교는 문을 닫을 수밖에 없었습니다. 젊은 대학생이었던 아이작 뉴턴은 고향인 링컨셔의 울즈소프(Woolsthorpe)에 있는 어머니 집으로 돌아와 2년여간의 '격리 생활'을 시작합니다.

 

이 시기는 뉴턴에게는 지루한 격리가 아니라, 오히려 자신의 천재성을 폭발시키는 '기적의 해(annus mirabilis)'가 됩니다. 그는 이 기간 동안 미적분학의 기초를 다지고, 빛의 스펙트럼을 분석하며, 그리고 바로 이 중력의 법칙에 대한 아이디어를 발전시키기 시작합니다. 대학교에서 배운 것을 정리하고, 자신만의 깊은 사색에 잠길 수 있었던 시간이었습니다.

 

떨어지는 사과, 그리고 우주로 확장된 생각

전설에 따르면, 어느 날 뉴턴은 울즈소프 집 정원에 앉아 있었습니다. 그때 나무에서 사과 하나가 툭 하고 떨어졌습니다. 평범한 사람이라면 '사과가 떨어지는구나' 하고 말았을 순간이었을 것입니다. 하지만 뉴턴은 달랐습니다. 그의 생각은 여기서 멈추지 않았습니다.

 

'왜 사과는 항상 아래로 떨어지는가? 옆으로 날아가거나 위로 솟구치지 않고 왜 지구의 중심을 향해 떨어지는가?' 이 의문은 곧 '지구가 사과를 끌어당기는 힘이 있다면, 저 하늘에 떠 있는 달도 지구가 끌어당기는 것은 아닐까?' 하는 생각으로 이어졌습니다.

 

그는 사과가 땅으로 떨어지는 것과 달이 지구 주위를 공전하는 현상이 동일한 종류의 힘, 즉 중력에 의해 발생한다고 추론했습니다. 사과가 떨어지는 것은 지구의 중력 때문이고, 달이 지구 밖으로 날아가지 않고 특정 궤도를 도는 것 역시 지구의 중력에 끌려가기 때문이라고 본 것이죠.

 

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만유인력의 법칙으로 완성되다

이러한 통찰은 뉴턴이 훗날 <프린키피아(Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica)>라는 저서를 통해 발표한 만유인력의 법칙으로 구체화됩니다. 이 법칙은 우주에 존재하는 모든 물체는 질량을 가진 다른 물체를 서로 끌어당기며, 그 힘의 크기는 두 물체의 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다는 것을 설명합니다.

 

사과 한 알에서 시작된 뉴턴의 생각은 지구와 달, 나아가 태양계와 우주 전체의 움직임을 설명하는 혁명적인 과학 이론으로 발전했습니다. 이 에피소드는 일상 속의 작은 현상도 예리한 관찰력과 깊은 사유를 통해 위대한 진리로 이어질 수 있음을 보여주는 대표적인 사례입니다.

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아이작 뉴턴과 사과 이야기처럼, 다음으로는 인류를 구원한 우연한 발견, '페니실린' 이야기를 만나보겠습니다.

 

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