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현대 과학에 의해 거부된 천동설은 지구가 우주의 중심이라고 주장하며 고대와 중세 과학을 지배했습니다. 우주의 나머지 부분은 안정적이고 움직이지 않는 지구를 중심으로 움직인다는 이론이 초기 천문학자에게는 불변의 진리처럼 보였습니다. 태양, 달, 행성, 별이 날마다 원형 경로를 따라 지구를 돌아다니는 것을 볼 수 있었기 때문에 합리적인 가정처럼 보인 것입니다. 또한 천동설은 지구를 만물의 중심에 둔다는 점에서 과학이 신학의 하위 분야였던 중세 시대에 지배적이었던 신 중심적 세계관과 일치했습니다.
천동설의 기원과 반박
그리스 천문학자들은 지구를 돌아 다니는 천체가 완전한 원형 경로를 따라간다고 가정했습니다. 이것은 임의의 가정이 아닙니다. 그리스 수학자와 철학자들은 원을 완벽한 기하학적 형상으로 간주했으며, 결과적으로 천체 운동에 적합한 유일한 도형으로 간주했습니다. 그러나 천문학자들이 관찰한 것처럼 천체 운동의 패턴은 일정하지 않았습니다. 하늘을 가로지르는 달의 경로는 달마다 바뀌었고, 태양의 경로나 별자리 구성도 계절마다 바뀌었습니다.
이러한 변화는 천체가 지구를 중심으로 회전한다는 가정 하에서도 다양한 속도로 설명될 수 있습니다. 그러나 행성은 설명하기 어려운 방식으로 행동했습니다. 때때로 이 방랑자들은 역행하는 움직임을 보였습니다. 때로 행성은 원래 궤도에서 멈춰서서 반대 방향으로 움직이는 것처럼 보였습니다.
행성의 움직임을 설명하기 위해 프톨레마이오스(AD c. 90-168)의 작업에서 절정에 달한 그리스 천문학자들은 행성이 지구 주위의 원형 궤도에 겹쳐진 원을 따라 이동하는 복잡한 모델을 고안했습니다. 예를 들어, 이러한 지구 중심 모델은 수성과 금성이 태양에서 각각 28 °와 47 ° 이상 이동하지 않는 이유를 설명하는데 효과적이었습니다. 천문학자들이 관찰 및 측정 방법을 개선함에 따라 이 모델은 점점 더 복잡해졌습니다. 그럼에도 불구하고 천동설은 효과가 있었기 때문에 지속되었습니다.
천동설에 대한 과학적 반박은 폴란드 천문학자 니콜라스 코페르니쿠스 (1473-1543)의 연구로 시작되었습니다. 코페르니쿠스는 1514 년경에 작성한 짧은 저서에서 먼저 천동설을 대체 할 것을 제안했습니다. 그에 따르면 지동설은 천동설보다도 천체의 운동을 더 간단하게 설명할 수 있었습니다. 코페르니쿠스 모델에서 지구는 다른 모든 행성과 함께 태양을 공전합니다. 이러한 모델은 주전 주기에 의존하지 않고 행성의 역행 운동을 설명할 수 있으며, 수성과 금성이 태양에서 크게 벗어나지 않는 이유를 설명할 수도 있습니다.
그러나 코페르니쿠스의 연구는 지구 중심주의의 종말을 알리지 않았습니다. 덴마크 천문학자 티코 브라헤(1546-1601)는 뛰어난 실험 과학자로, 양자 간의 타협점 역할을 하는 모델을 제안했습니다. 혜성을 주의 깊게 관찰한 끝에 그는 혜성의 궤도가 원형일 수 없다는 결론을 내렸습니다. 그러나 이러한 통찰력에도 불구하고 그는 천동설을 버릴 수 없었습니다. 대신 그는 고대의 기하학적 구조를 보존하는 모델을 제안했지만, 지구를 제외한 모든 행성은 지구 중심적 관점에 따라 지구를 중심으로 움직이는 태양을 중심으로 회전한다고 제안했습니다.
천동설의 종말
갈릴레오(1564-1642)가 망원경을 만들어 하늘을 관찰하기 시작한 후, 지동설을 지지하는 증거가 축적되기 시작했습니다. 굴절을 통해 갈릴레오는 금성과 수성이 달과 비슷한 궤도를 거치는 것을 보았습니다. 천동설은 지구와 태양 사이의 행성들이 보이는 모양 변화를 완전히 설명할 수 없습니다. 갈릴레오가 목성의 위성을 관찰한 결과, 천체가 지구 이외의 중심을 중심으로 이동한다는 사실이 분명해졌습니다.
갈릴레오가 망원경으로 하늘을 조사하기 시작했을 무렵, 뛰어난 수학자이자 이론 천문학자인 케플러(1571-1630)는 브라헤의 정확한 측정을 사용하여 행성의 정확한 경로를 결정했습니다. 케플러는 행성이 원형 경로를 따라 이동하는 것이 아니라 태양이 타원의 한 초점에 있는 타원형 경로를 따라 이동함을 입증했습니다. 태양을 중심으로 한 행성의 궤도가 타원이라는 사실은 케플러의 제 1법칙이라는 이름으로 유명해졌습니다. 그의 두 번째 법칙은 각 행성에 대해 행성과 태양을 연결하는 가상의 선이 같은 시간에 같은 영역을 지나친다는 것입니다. 그리고 나중에 아이작 뉴턴 (1642-1727)이 우주 중력 법칙을 확립하기 위해 사용한 세 번째 법칙은 행성의 반장 축 큐브와 그 기간의 제곱의 비율을 다룹니다. 즉, 비율은 모든 행성에 대해 동일합니다. 뉴턴이 천체와 지상 물체 모두에 대해 타당함을 증명한 운동 법칙을 확립할 무렵, 천동설이 힘을 잃었다는 사실에는 의심의 여지가 없었습니다.