1920년대에 들어와 우주가 실제로 팽창하고 있음을 알려 주는 증거가 나타나기 시작했다.

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이때까지만 해도 사람들은 대체로 밤 하늘에서 관찰할 수 있는 성운들(nebulae)-안드로메다자리에 있는 M31이나 오리온자리에 있는 M42 같은 것들-이 은하수(Milky Way)의 일부이며, 우리가 속한 태양계도 이 은하수 안에 자리해 있다고 추측했다.(물론 모든 사람​이 그렇게 추측하지는 않았다.)

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에드윈 허블(Edwin Hubble)은 ​캘리포니아 윌슨 산에 새로 세운 100인치짜리 망원경으로 관찰한 결과를 토대로 이런 것들(즉 안드로메다자리에 있는 M31이나 오리온자리에 있는 M42 같은 것들)이 우리가 속한 은하와 다른 은하이며 우리 은하에서 아주 멀리 떨어진 곳에 있다고 주장했다.

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​허블은 스펙트럼에 나타나는 이 은하들의 ​적색 이동​을 토대로 연구를 진행해, ​어떤 두 은하 사이의 거리가 멀면 멀수록 그들이 서로 멀어지는 속도도 더 커진다는 주장을 내놓을 수 있었다. ​우주는 팽창하고 있었다. 팽창 속도는 더 커지고 있었으며, 팽창에서 수축으로 돌아설 가망성도 분명 없어 보였다.

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​당시에는 이런 주장이 받아들이기 힘든 생각이었다. 이런 주장은 우주가 틀림없이 엄청나게 압축된 첫 상태로부터 발전해 왔다는 것-다시 말해 우주에 시작이 있다는 것-을 시사하는 것처럼 보였기 때문이다.

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그러나 허블의 이런 주장은 단지 주장으로서 관찰 결과를 설명하는 한 가지 방식에 불과했다.

달리 생각하는 것도 틀림없이 가능했다.

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1948년 프레드 호일(Fred Hoyle)과 몇몇 사람들은 '​정상' 우주론(steady state theory of the universe, 우주가 계속 팽창하긴 하지만 우주의 평균 밀도는 늘 변함이 없다는 이론)​을 펼쳐 보였다.

이 우주론은 ​우주가 비록 팽창하고 있기는 하지만 우주에 시작이 있었다고 말할 수는 없다고 주장했다. ​물질이 끊임없이 만들어져 우주팽창으로 생겨나는 빈 공간들을 채워 주기 때문이라는 것이 이 우주론의 주장이었다.

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1960년대 들어와 견해가 바뀌기 시작했는데, 무엇보다 우주배경복사(cosmic background radiation)를 발견한 것이 주된 원인이었다.

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1965년, 아노 펜지어스(Arno Penzias)와 로버트 윌슨(Robert Wilson)은 뉴저지의 벨 연구소(Bell Laboratories)에서 실험용 ​극초단파 안테나(microwave antenna)​로 연구 작업을 하고 있었다.

그들은 몇 가지 어려움을 겪었다. 그들은 안테나 방향을 어느 쪽으로 돌려도 쉭쉭 소음을 내며 불쑥 끼어드는데 도통 제거할 수 없는 불청객인 ​히싱 잡음​을 발견했다.

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​처음에 그들은 이 현상을 안테나 위에 둥지를 튼 비둘기들이 안테나 전파를 방해하기 때문이라고 설명했다. ​그런데 새들을 강제로 제거해 버린 뒤에도 쉭쉭 소리는 여전히 이어졌다.

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이 골치 아픈 배경의 쉭쉭 소리가 지닌 엄청난 의미를 완전히 인식하는 것은 시간 문제였다.

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​랠프 알퍼(Ralph Alpher)와 로버트 허먼(Robert Herman)​은 1948년에 그 소리를 우주에서 일어난 첫 폭발-뜨거운 '빅뱅'-의 '​잔광'(afterglow)​으로 이해할 수 있다는 주장을 제시했다.

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이 열복사는 그 근원은 알 수 없지만 절대온도 2.7K 상태에서 우주 공간을 제멋대로 돌아다니는 ​광양자들(photons)​에 해당하는 것이었다.

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이 배경복사는 다른 증거들과 더불어 우주에 시작이 있다는 것, ​그리고 그 때문에 반대설인 정상 우주론에는 심각한 난점들이 있다는 것을 증명하는 중대한 증거 역할을 했다.

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그 뒤로 과학계에서는 ​표준우주론 모델​의 기본 요소들이 분명하게 밝혀져 이 요소들이 폭넓은 지지를 확보하게 되었다. 물론 아직도 심각한 논쟁이 벌어지는 영역이 있다. ​

하지만 학자들은 이 모델이 관찰 결과와 가장 잘 일치한다는 데 널리 동의한다. ​이제 과학자들은 우주가 약 140억 년 전에 생겨났으며, 그 뒤로 계속해서 팽창해 식고 있다고 믿는다. 이 이론을 뒷받침하는 가장 중요한 두 가지 증거는

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1. 우주 극초단파 배경복사와

2. 빅뱅 직후에 결합한 빛의 핵들[수소, 중수소(deuterium)], 그리고 헬륨 같은 것들]이 상당히 풍부하다는 사실이다.

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이는 결국 우주의 기원이 어떤 유일무이한 사건이라는 것-결코 되풀이할 수 없고, 따라서 일부 사람들이 과학적 방법의 특징이라고 주장하는 정확한 실험 분석이 불가능한 독특한 사건이라는 것-을 인정할 수 밖에 없음을 인식시켜 준다.

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-[정교하게 조율된 우주] 에서 -

자연을 설명하는 수학의 힘을 사람들이 마침내 받아들이게 된 것은 뉴턴의 연구 덕분이었다.

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그의 만유인력의 법칙은 지구상의 친숙한 운동(대포알의 궤도)부터 멀리 떨어진 하늘의 운동(행성궤도)에 이르는 광범위한 자연현상을 단일한 수학 공식으로 기술할 수 있음을 보여주었다.

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너무나 단순했다!

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너무나 우아했다!

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뉴턴이 과학계 최초의 슈퍼스타가 된 것은 당연한 일이었다.

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그의 극적 돌파구는 성경적 통찰을 통해 열렸다. 아리스토텔레스는 변화와 부패의 영역인 지구와 불변하고 영원한 곳으로 여겨지던 하늘을 날카롭게 구분했다.

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아리스토텔레스는 그 둘이 전혀 다른 물질로 이루어졌다고 판단했다.

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지구상에서 작동하는 물리학의 원리를 별과 행성 같은 하늘의 천체들에 적용할 수 없다는 결론을 내렸다.

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아리스토텔레스의 우주관은 거의 2000년 가까이 사실상 의심 없이 받아들여졌다.

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그렇듯 유서 깊은 지적 전통이 어떻게 무너지게 되었을까?

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그것은 성경의 창조 개념을 숙고한 결과였다.

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클라인은 "하나님이 우주를 설계하셨으므로 모든 자연현상이 단일한 기본 계획을 따를 것이라는 예상이 가능했다"고 설명했다.

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"우주를 설계한 단일정신이 한 묶음의 기본 원리를 활용해 연관된 현상들을 다스릴 것이 거의 확실하다"는 생각은 자연스러웠다.

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뉴턴은 그러한 생각에 입각해 연구를 진행했고, 결국 하늘이 다른 물질로 이루어져 있지 않음을 보여주었다.

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우주는 통합된 코스모스다. 우주 어디서나 동일한 수학 법칙을 적용할 수 있다.

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뉴턴은 신학을 과학 안에 엮어 넣었을 뿐 아니라, 과학을 이용해 신학을 옹호했다.

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그는 과학의 '본업'이 기계적 인과관계의 사슬을 거슬러 올라가 '기계적이지 않은 것이 분명한 제 1원인', 곧 인격적 창조주에게까지 마침내 이르는 것이라고 말했다.

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뉴턴은 이러한 추론의 몇가지 사례를 제시했는데, 태양계의 절묘한 균형을 설명하려면 "맹목적이거나 우연적인" 자연의 원인만으로는 부족하고, "역학과 기하학에 대단히 능통한" 지적 원인을 상정해야 한다는 것이 그 중 하나다.

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뉴턴이 볼 때는 그가 발견한 가장 중요한 과학적 성과물인 중력 개념조차도 하나님의 증거였다.

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중력은 질량과 전충성(물질이 공간을 메우는 성질) 같은 물질의 고유한 특성에서 끌어낼 수 있는 것이 아니었다. 그래서 뉴턴은 중력을 하나님이 세상을 직접, 적극적으로 다스리시는 증거라고 생각했다.

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뉴턴은 시간과 공간을 포함한 우주의 가장 기본적인 요소들이 사실 하나님의 특성이라고 보았다.

​절대시간은 "영원부터 영원에 이르는" 하나님의 지속이었다. 절대공간은 "무한부터 무한에 이르는" 하나님의 무소부재였다.

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뉴턴 물리학이 본 우리는 말 그대로 하나님 안에서 살고 움직이고 존재한다.

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하지만 결국 계몽주의 이론가들이 손을 썼고, 뉴턴의 새로운 과학도 세속화의 부식 과정을 거쳤다. ​볼테르는 뉴턴의 연구 결과를 유럽 대륙에 소개했는데, 그 과정에서 위대한 과학자 뉴턴의 성경적 시각은 전혀 언급하지 않는 주도면밀함을 보여주었다.

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대신에 그는 뉴턴의 물리학을 끌어다 계몽주의의 입장에 유리한 방향으로 사용했다.

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뉴턴의 중력 개념이 유물론적으로 해석되었다. 그것은 더 이상 우주를 붙드시는 창조주의 능력이 나타나는 방식이 아니라 물질 안에 내재하는 힘에 불과했다. ​뉴턴의 절대시간과 절대공간은 논리적 범주 정도로 축소되었다. 그의 이론은 결국 그가 반박하려 했던 유물론적 세계관으로 흡수되었다.

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얄궂게도, 유물론적 세계관은 '뉴턴 세계관'이라고 불리게 되었다.

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뉴턴이 결코 받아들이지 않았을 세계관인데 말이다. 이 세계관은 우주를 변하지 않는 수학 법칙으로 작동하는 거대한 기계로 그렸다. 수학적 모델은 과학뿐 아니라 사회, 정치, 도덕에도 적용되었다. 너무나 간단해 보였다. 갈릴레이는 경사면에서 공이 굴러 내려오는 것을 관찰한 끝에 움직이는 모든 물체의 가속도를 밝히는 수학 법칙을 발견했다.

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뉴턴은 떨어지는 물체(일설에 따르면 사과)를 관찰하여 모든 물체에 작용하는 수학적 중력 법칙을 계산해 냈다.

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동일한 방법론을 사회과학에 적용해서는 안 될 이유가 무엇이겠는가?

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몇 가지 단순한 사례를 관찰하면 인간 행동을 지배하는 보편법칙을 발견할 수 있지 않을까?

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한 역사가에 따르면, 18세기에는 "보편적 물리학의 관점에서 만물이 설명될 때가 멀지 않았다고 많은 이들이 믿었다."

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물리학에서 통했던 수학적 방법이 다른 모둔 분야에서도 통할 것처럼 보였다. 그렇게 되면 자연뿐 아니라 인간 본성을 지배할 수단까지 확보하게 될 터였다.

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- [세이빙 다빈치] 에서 -

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요하네스 케플러는 행성궤도가 타원형이라는 사실을 어떻게 발견했을까?

고대로부터 사람들은 행성이 원궤도로 돈다고 생각했다.

맨 처음 이 생각을 한 사람은 아리스토텔레스였다.

그는 하늘이 '완전'하고 원이 '완전한' 형태이므로 천체는 원운동을 할 것이 분명하다고 추론했다.

(그리스인들이 과학에서 연역법을 사용한 사례)

케플러는 2000년 동안 지배력을 행사했던 원궤도에 대한 확고한 믿음을 어떻게 돌파할 수 있었을까?

​​화성의 공전궤도를 그리다가 어려움을 겪은 것이 그 출발점이었다. 케플러가 관찰에 근거하여 내놓았던 가장 정확한 원은 약간 기우뚱한 형태였다. 그가 그리스적 사고방식에 붙들려 있었다면 그 정도의 사소한 오차는 무시했을 것이다.

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원래 물리적 대상은 기하학적 이상과 딱 맞아떨어지지는 않는다고 생각하고 말았을 것이다.

​그러나 케플러는 독실한 루터파 교인이었다. 그는 하나님이 어떤 선이 원을 이루기를 원하신다면 정확한 원이 될 것이라고 확신했다.

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그런데 그것이 정확한 원이 아니라면 무언가 다른 것임이 분명했다. 이상적인 원에서 제멋대로 벗어난 것으로 대충 정리하고 넘어갈 수 없었다. 이러한 신학적 확신에 힘입어 케플러는 6년에 걸친 지적 분투와 수천 쪽이 넘는 과학적 계산 끝에 마침내 타원 개념을 생각해 낼 수 있었다.

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나중에 케플러는 화성 궤도의 사소한 오차를 '하나님의 선물'이라고 부르며 고마워했다.

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그것이 그가 최대의 과학적 돌파구를 열도록 박차를 가해 주었기 때문이다. 그는 과학의 주된 목표가 "하나님이 부과하시고 수학의 언어로 우리에게 계시하신 합리적 질서와 조화를 발견하는 것"이라고 말했다.

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갈릴레이도 케플러처럼 하나님이 세상을 수학적 구조로 창조하셨다고 믿었다.

​그러나 모두가 그 확신에 동의한 것은 아니었다.

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그 유명한 '갈릴레이 논쟁'의 핵심에 바로 이 문제가 자리 잡고 있었다. 흔히 갈릴레이가 코페르니쿠스의 태양중심설(지동설)을 옹호했기 때문에 박해를 받았다는 식으로 알고 있다.

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그러나 진실을 말하자면, 당시에 태양중심설에 반대하는 사람은 없었다.

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그것을 측정 도구로만 쓴다면 아무 문제가 없었다. 태양중심설과 지구중심설(천동설) 중 어느 한쪽을 선택할 만큼 경험적 자료가 충분하지 않던 시절이었다.

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당시 천문학의 주된 실용적 용도는 항해였는데, 두 체계 모두 항해에 활용하기에 무난했다. 대부분의 사람들은 잘 들어맞기만 하면 지동설이든 천동설이든 사용할 의향이 있었고, 그것이 물리적으로 옳은지의 여부는 염려하지 않았다.

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갈릴레이가 논쟁에 말려든 이유는 코페르니쿠스 체계가 유용한 측정 도구일 뿐 아니라 물리적으로도 옳다고 주장했기 때문이었다.

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여기서 관건은 수학적 진리의 지위였다. 수학은 물리계에서 무엇이 옳은지 말해 주는가? 이것은 신학적 질문이 아니라 철학적 질문이었다. 그리고 갈릴레이의 주된 적수는 교회 사람들이 아니라 아리스토텔레스를 신봉하는 대학교의 철학자들이었다.

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그들은 세상을 지금의 모습으로 만드는 데 수학이 크게 기여했다고 보지 않았다. 아리스토텔레스는 우주의 핵심 특징이 양이 아니라 뜨거움과 차가움, 젖음과 마름, 부드러움과 단단함 같은 '질'이라고 보았다. 당시 대학에서는 수학의 지위가 물리학보다 훨씬 낮았다. 수학자 따위가 물리학자에게 어떤 이론을 받아들여라 마라 지시하는 것은 있을 수 없는 일이었다. 갈릴레이의 적수였던 피사 대학 철학교수의 말에서 당시의 사고방식을 읽어낼 수 있다.

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"자연은 사실을 수학적 추론의 방법으로 입증하려 하는 이들은 진리에서 멀어도 너무 멀리 떨어져 있다. 수학적 논증으로 자연의 특성을 입증할 수 있다고 생각하는 이는 정신이 나간 사람이다. 두 과학은 성질이 전혀 다르다."

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강연 시간에 이 인용문을 읽어 주면 청중들은 어김없이 웃음을 터뜨린다. 오늘날에는 수학 공식을 써서 자연을 설명하는 일이 과학이라고 당연히 생각하기 때문이다.

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갈릴레이 당시에는 그렇지 않았다. 그가 하나님이 수학의 언어로 자연의 책을 쓰셨다고 선언했을 때, 그것은 도발적인 언사요 아리스토텔레스 철학에 대한 선전포고였다. ​갈릴레이 이야기는 흔히 과학과 종교의 갈등으로 제시된다.

​그러나 실제로 그것은 올바른 자연철학이 무엇인가를 놓고 그리스도인들끼리 벌인 싸움이었다.

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아리스토텔레스의 질이냐, 갈릴레오의 양이냐?

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갈릴레이의 승리는 곧 자연이 수학적 청사진 위에 세워졌다는 생각의 승리였다.

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- [세이빙 다빈치] 에서 -

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뉴턴에 대하여

책 제목: 과학의 영혼

저자: 낸시 피어시&찰스 택스턴

109~113page

세월이 흘러감에 따라 앞서 언급된 세 가지 전통들은 서로 혼합되어 상호간에 영향을 미치면서 일종의 하이브리드(hybrid)를 창출하게 되었다. 예를 들면, 뉴턴(1642~1727)은 얼핏 보기에도 기계론자처럼 보이므로, 후대의 학자들은 그의 물리학을 과학에 대한 기계론적 접근의 전형으로 여긴다. 그의 저작 또한 이런 추정에 어느 정도 정당성을 부여했다.

뉴턴은 신을 위대한 기술자로 이해했기에, 행성체계의 창조자는 역학과 기하학에 능숙한 존재임이 틀림 없다고 기술했다.

뉴턴은 만유인력의 법칙(the law of universal gravitation)은 지구상과 천체상의 물체에 동일한 원리를 적용해야 한다고 했는데, 이는 지구상의 물체와 전체상의 물체가 서로 대조되는 물질로 구성되었다는 아리스토텔레스의 주장에 익숙했던 당시 사람들을 깜짝 놀라게 하는 것이었다.

 또한 빛에 대한 실험으로 빛은 다양한 중간 매개체를 통과했을 때에도 역학의 법칙을 따라 움직인다는 사실을 증명했는데, 이는 빛을 영적 상징이라고 이해하던 신플라톤주의자들의 주장을 뒤엎은 것이었다. 그는 빛을 입자들의 흐름으로 해석했는데, 이는 보일의 화학에 관한 견해와 유사한 것이었다.

더욱이 뉴턴은 신플라톤주의의 세계영혼(World Soul)에 관한 주장에 강력하게 반박하였는데, 이는 그것이 신으로 간주될 때 범신론에 가까워지기 때문이었다. 그는 [제네럴 스콜리움](General Scholium)이라는 책에서 다음과 같이 말하고 있다:

이 존재는 세상의 영혼으로서가 아니라 모든 것의 주인으로서 만물을 다스린다. … 그리고 신성은, 신을 세상의 영혼으로 생각하는 사람들의 상상처럼, 신 자신의 몸에 대한 지배력이 아니다. 그것은 그의 종들에 대한 지배력이다.

결과적으로 볼테르와 다른 계몽주의자들은 뉴턴의 업적을 전혀 다른 기계론적 세계관을 장려하는데 사용한 것이었다.

그들은 성경적 창조주를 우주라는 태엽을 감은 후에 그대로 돌아가도록 내버려 두는 이신론적 시계공으로 축소해 버렸다. 경제학자 존 키네스(John Maynard Keynes)의 말을 빌리면, 뉴턴은 “우리로 하여금 냉철하고 무미건조한 이성으로 사고하도록 가르친.. 현대과학의 처음이자 가장 뛰어난 과학자로 간주되었다.”

그러나 뉴턴 자신은 이신론자도 합리론자도 아니었다. 그는 기계적인 세상의 질서 속에서도 기계적인 세계 이상의 것에 대한 증거를 발견했는데, 그것은 바로 살아있는 지적 창조주였다.

[제너럴 스콜리움]이란 책에서 뉴턴은 “가장 아름다운 체계인 태양과 행성, 그리고 혜성은 오직 지적이고 능력이 가득한 존재의 지혜와 지배로부터 나왔다”고 주장했다.

그리고 광학[Optics]에서는 과학의 임무를 “결코 기계적이지 않은 첫째 원인에 도달할 때까지 원인을 결과로부터 추론하는 것”이라고 보았다. 뉴턴이 생각하기에 과학의 가장 유용한 혜택은 종교적이며 도덕적인 것이었다.

과학은 우리에게 “첫째 원인이 무엇인지, 그가 무슨 힘으로 우리를 지배하는지, 그리고 그로부터 우리가 받아 누리는 혜택이 무엇인지”를 보여줌으로써, “서로를 향한 우리의 의무만이 아니라 그를 향한 우리의 의무도 자연의 빛에 의해 우리에게 나타나게 될 것이다.”

 더욱이 뉴턴이 이룩한 대부분의 과학적 업적의 동기들이 변증적이었다는 것은 이미 그가 살던 시대에도 잘 알려져 있었다. 로저 코테스(Roger Cotes)는 뉴턴의 [프린키피아](Principia) 재판 서문에서 이 책이 “무신론자들의 공격에 대한 가장 안전한 보호책이 될 것이며, 불경건한 무리들에 대항하는 미사일이 될 것이다”고 기록했다.

그렇다면, 뉴턴은 기계론자였는가? 최근 뉴턴의 철학적 입장을 명확히 하기 위해 많은 양의 글들이 집필되었다. 키네스는 뉴턴의 필사본을 연구한 후, 뉴턴에 대한 표준적 견해와는 달리, 뉴턴이 상징과 마술에 매혹되어서 신플라톤주의적 입장을 취했다는 결론을 내렸다. 그는 “왜 내가 뉴턴을 마술사라고 부르는가?”라는 질문을 던진 후 다음과 같이 설명했다.:

그는 우주를 바라보면서 이 우주 안에 담겨 있는 모든 것을 수수께끼로 보았는데, 이는 순수한 사고를 어떤 증거에 적용했을 때 비로소 해독될 수 있는 비밀이었고, 신이 세상에 내리신 어떤 신비로운 실마리였다. …. 그는 우주를 전능자가 만들어 놓은 암호문으로 간주했다.

키네스는 뉴턴이 이성의 시대의 첫 인물이 아니라 오히려 마지막 마술사였다고 결론지었다. 역사학자 라탄시(P. M. Rattansi)도 비슷한 맥락에서 뉴턴을 신플라톤주의의 전통 위에 올려놓았다. 뉴턴은 신플라톤주의적 전통의 능동적 원리를 채용하여, 이를 이 세상에서 신적 행위의 통로로 간주했다. 그는 자신이 발견한 중력을 능동적 원리의 가장 중요한 실례로 간주했다. 따라서 라탄시는 힘의 개념이 “뉴턴에게는 지각의 세계에서 신의 현시로 보였다”고 기록했다