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아이작 뉴턴

  • 혹시 국내에 출판되는 과학 교양지 중 하나인 뉴턴 한국판을 찾고 계시나요?

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1689년. 가장 잘 알려진 초상화이며 보통 뉴턴 하면 이 모습을 떠올릴 것이다.[1] 1702년.[2]
1712년. 1726년.[3]

아이작 뉴턴 경
Sir Isaac Newton

율리우스력 1642년 12월 25일[4] ~ 1727년 3월 20일 (84세)
그레고리력 1643년 1월 4일 ~ 1727년 3월 31일

Contents

1. 소개
2. 과학적 업적
2.1. 고전물리학의 정립
2.2. 뉴턴식 망원경
2.3. 라이프니츠와의 미분 논쟁
3. 일화와 덕후기질
3.1. 신학자 뉴턴
4. 흑역사
5. 역설
6. 기타 등등

1. 소개

영국물리학자, 천문학자, 수학자, 근대 이론과학의 선구자, 초대 케임브리지 대학교 루카스 석좌 교수[5] 그리고 마지막 르네상스인이자 최후의 연금술사. 동시에 신학자이며 종교학자[6]

저서로 《자연철학의 수학적 이해(린키피아)》가 있다.

수학에서 미적분법 창시, 물리학에서 턴역학의 체계 확립, 이것에 표시된 수학적 방법 등은 자연과학의 모범이 되었고, 사상면에서도 역학적 자연관은 후세에 커다란 영향을 끼쳤다. 이후 뉴턴역학(고전역학)은 알베르트 아인슈타인의 등장전까지 과학계의 가장 큰 거목으로 자리잡게 된다.[7] [8]

그의 이름을 딴 단위로 힘의 단위인 N(뉴턴)이 있다. 1kg의 물체를 1m/s2으로 가속시킬때 드는 힘이 1N.

유년시절은 불행했다. 갈릴레오 갈릴레이가 죽은 다음해[9] 크리스마스 이브~크리스마스 사이 밤에 태어났으며, 아버지는 이미 죽어 유복자였다. 어머니가 재혼하지만 뉴턴은 외할머니와 외삼촌 집에 남겨지게 되었다. 새아버지 바나바스 스미스는 종교 골통인 왕고집 목사라서 뉴턴의 괴팍한 성격에 많은 영향을 미쳤다고 한다. 역시 가정 교육이 중요하다. [10] 새아버지를 매우 증오하여 때때로 그를 죽이는 상상을 하고 죽자 계획대로 매우 기뻐했다는 말도 있으니까...

2. 과학적 업적

2.1. 고전물리학의 정립

페스트런던에 퍼지면서 고향으로 돌아가 피난하던 중(1664~1666) 산책 중에 사과가 떨어지는 것을 보고 중력의 법칙을 발견했다는 야사가 있다. 그러나 여기에는 몇 가지 오해가 있다.

우선 모든 물체는 서로 끌어당긴다고 알려진 만유인력의 존재 자체를 뉴턴이 발견해낸 것은 아니다. 지구상에서 측정되는 중력과, 천체운동에 필요한 구심력이 같은 것이라는 정도의 개념은 당시 학자들도 다들 알고 있었으며, 문제는 그 끌어당기는 힘의 크기가 얼마이며 그것이 행성 운동에 어떤 식으로 작용하냐였다. 행성의 공전 주기니 궤도니 하는 것은 이미 전에 요하네스 케플러 등에 의해 관측되어 케플러의 3대 법칙으로 정립되었는데, 뉴턴이 한 것은 이를 갈릴레이 역학으로부터 발전시킨 뉴턴역학(뉴턴의 운동법칙)과 미적분이라는 수학적 도구를 통해 우리가 알고 있는 만유인력을 수학적 표현으로 정립해낸 것이다. 그러니까 뉴턴이 사과 떨어지는 것을 보고 "지구가 사과를 끌어당겼구나! 모든 물체는 서로 끌어당기는구나!"라고 했다는건 초딩용 위인전에나 나오는 얘기.[11]

또한 그가 인생 말년에 떨어지는 사과에서 영감을 받았다고 뉴턴 본인이 직접 언급한 바가 있지만, 구체적으로 어떤 결과에 대한 영감을 받았는지는 분명하게 설명하지 않았다.

그러나 만유인력과 사과의 이야기는 너무나 유명해져서 이제는 진위,의미를 논하는것이 무의미해졌다. 심지어 뉴턴 어머님 자택 사과나무를 여러번 옮겨심은 사과나무가 한국표준과학연구원에 기증받아 심어져 있다. 3대손 1그루,4대손 1그루.

또한 뉴턴의 친구이자 핼리 혜성을 발견했던 천문학자 드먼드 핼리의 요청으로 연구를 하게 되었다는 설이 있다. (이미 연구한 것을 핼리의 설득에 따라 책으로 펴냈다는 소리는 많이 들었지만, 처음으로 연구를 시작하게된 계기가 핼리의 요청 때문이었다는 소리는 처음듣는다. 시간적인 인과관계를 고려하면 별로 신빙성이 없는 소리이므로, 연구를 시작하게된 이유가 핼리의 요청 때문이었다는 가설의 근거제시바람)이 설에 따르면 사과 이야기는 그저 뉴턴이 중력을 수학적으로 연구한 것에 대한 계기까지도 독차지하려고 꾸며낸 이야기라는 것이다. 뉴턴은 핼리의 요청으로 천체의 움직임을 연구하는 도중 물체가 지구로 떨어지는 것과 이 지구로 떨어지는(즉, 달이 지구 주변을 공전하는) 것이 같은 현상이라고 생각하게 되었다는 것이다. 즉 지구상에서 관찰되는 중력을 천체운동에서 가정되는 가상의 구심력과 연결시켜 만유인력 법칙이라는 일반 이론으로 발전시켰다는 것이다.

실제로 뉴턴은 다음과 같은 예를 들었다. 지구의 대기보다도 훨씬 높은 산 위에 설치된 아주 멀리 나가는 대포에서 포탄을 쏜다면? 포탄의 속도가 너무 느리다면 다시 지구로 떨어질 것이다. 속도가 너무 빠르다면 지구 밖으로 빠져나갈 것이다. 속도가 적절하다면 지구 주위를 계속 돌게 될 것이다. 이러한 이야기에 따르면 뉴턴이 그 적절한 속도의 값을 찾으려 했고, 결국 천체의 움직임과 중력을 수학적으로 표현하는 것을 연구하게 되었을 과정이 쉽게 연상된다.

여담으로 케플러 제1법칙에 의해 행성의 궤도는 타원 궤도이고 케플러 제2법칙에 의해 행성의 공전 속도는 태양에 가까울수록 빨라지지만, 고등학교 물리 Ⅱ 과정에선 그냥 등속 원운동으로 취급한다. 단 이것은 어디까지나 고등학생의 수준을 고려해서 단순화한 것이며, 뉴턴은 이미 중력의 역제곱 법칙이 성립하는 경우 행성의 궤도가 타원[12]이고 태양이 그 타원의 초점 중 하나에 있게 된다는 것과 타원 궤도에서 케플러 제3법칙이 성립한다는 것을 수학적으로 도출해 냈다.

그러고는 이걸 오랫동안 발표하지 않고 않고 있던 중에(로버트 훅이 이전에 뉴턴의 빛에 대한 이론을 비판한 것 때문에 그랬다고 한다) 1684년에 후배 천문학자 에드먼드 헬리(1656~1742/처음으로 혜성의 주기를 계산하여 헬리 혜성이란 이름으로 유명하다.)가 뉴턴을 찾아왔다. 핼리 시절에는 케플러 덕에 행성의 공전 궤도가 타원임이 이미 알려져있었는데 왜 그러한 궤도를 돌게 되는지는 아무도 설명해내지 못하고 있었다. 핼리는 만유인력이 거리의 제곱에 반비례한다는 아이디어가 이 문제를 해결할 실마리라고 생각했지만 만족스럽게 풀어내지 못해서 뉴턴에게 도움을 구하러 갔다. 핼리가 뉴턴에게 "만유인력이 거리의 제곱에 반비례하면 행성궤도가 어찌 될 것 같으냐?"고 물어보자 뉴턴이 즉각 "타원."이라고 답했다. 이에 핼리가 깜짝 놀라서 어떻게 알아냈는지 물어보자 뉴턴은 "아... 난 20년 전부터 연구했네."라고 말했다. 이 말에 헬리는 기절초풍하며 지금이라도 발표할 것을 권유했고 뉴턴은 비로소 자신의 연구 결과를 정리하여 1687년에 <프린키피아>라는 책으로 냈다. Principia는 원제의 "자연철학의 수학적 원리 Philosophiae Naturalis Principia Mathematica"에서 Principia를 딴 것이다. 뉴턴의 서문에 핼리 덕분에 이 책을 출간하게 되었다는 감사가 적혀 있다.

라틴어로 쓰여진 책으로, 자기 딴에는 미적분도 별로 사용하지 않으면서 쉽게 쓰려고 했는데 정작 출간하고 보니 친구도 읽기 어렵다고 내던졌다(하지만 일설에는 이러한 모습을 즐겼다고 카더라). 그리고 그 난해한 저서에 짜증이 난 한 귀족은 그가 길거리에 나오자 그를 가리키며 조롱하길 "저기 저 자신을 포함해 누구도 이해 못할 책을 쓴 녀석이 간다!" 그러한 것은 가뜩이나 영어로 적어도 난해할 문제를 그것보다 더 난해한 라틴어로 적어버렸으니 당연할 수도 있다. 프린키피아를 저술하기 위해서 뉴턴이 미적분 개념을 생각해낸 것은 맞지만 정작 프린키피아에는 미적분을 직접적으로 언급하고 있지는 않다. [13] 국내에도 '프린시피아'라는 이름의 한국어판이 3권짜리로 출간되어 있다. 물리에 어느 정도 익숙한 사람이 읽어 보면 수학적 개념을 공들여 설명한 그냥 역학 교재라고 생각되지만… 이 책과 책에 쓰인 개념을 뉴턴 혼자 만들었다는 게 포인트.

용수철과 관련한 법칙을 만든 것으로 유명한 로버트 후크와 한때 엄청난 논쟁을 한 것으로도 유명하다. 뉴턴은 지금 알려져 있는대로 중력이 거리의 제곱에 반비례한다는 점을 밝혀냈지만, 후크는 중력이 거리에 비례한다고 주장했다. 즉 용수철처럼 거리가 멀어질수록 강해진다고 주장한 것. 미적분 논쟁에서의 라이프니츠와는 달리 후크는 결국 철저하게 깨졌다.[14] 여하간 이 사건은 양쪽 모두 마음의 상처로 남아, 뉴턴이 연구결과를 발표하기를 꺼리게 된 이유가 바로 후크와의 논쟁에 대한 괴로운 기억 때문이라고도 한다. 그래서 중력에 관한 논문은 20년 동안이나 서랍에 들어 있었다.

명언으로는
내가 멀리 볼수 있었던 것은 거인의 어깨 위에 있었기 때문이다."
라는 말을 남겼다. 그런데 사실 이 "거인의 어깨" 개념은 중세 때부터 이미 흔한 개념이었다고.[15] 하여간 갈릴레오 갈릴레이요하네스 케플러를 거친 근대 과학은 뉴턴에서 집대성되었다.

앞에서도 말했지만 이러한 공로 때문에 지금까지도 뉴턴은 알베르트 아인슈타인제임스 맥스웰과 함께 물리학의 3대 거장으로 추앙받고 있다. "물리학의 1/3(고전역학)은 뉴턴이, 1/3(전자기학, 통계물리)은 맥스웰이, 1/3(양자역학상대성이론)은 아인슈타인이 완성했다"란 말도 있을 정도. 양자역학 대부분은 아인슈타인이 만든게 아닌데

2.2. 뉴턴식 망원경

기존의 볼록렌즈 두 개를 합쳐서 증폭시키는 방식과 다른, 반사경을 이용한 반사 망원경을 만들었다. 지금도 반사경을 이용한 망원경을 뉴턴식 망원경이라 부른다. 참고로 이 반사경을 만들때는 미적분의 지식이 있어야 정확하게 빛이 한점에서 모여 상이 제대로 맺히게 만들 수 있다고 한다. [16] 뉴턴은 프리즘 연구를 통해 다양한 색의 빛에 대해 굴절과 반사 등을 실험해보았고, 다른 색의 빛은 다른 굴절률을 가진다는 사실을 알아내 굴절 망원경이 색수차가 발생한다는걸 예측했다. 하지만 반사는 이에 영향을 받지 않으므로 색을 그대로 보존할 수 있는 반사 망원경을 발명하게 된다.

색뿐만 아니라 반사망원경은 상이 안정적이지 않단 점[17], 상의 주변부에 강한 코마수차가 발생한다는 점을 제외하면 제작하기도 훨씬 쉽고 싸다는 장점이 있다. [18] 망원경 중앙에 반사용 평면거울, 즉 반사경이 있어 상을 가릴것 같은데, 반사경이 상을 가리지 않는 이유는 간단하다. 반사경이 "가리는" 빛의 구간이 확대되기 이전의 부분, 즉 빛을 모으는 부분이기 때문이다. 개구면의 일부를 가린다고 해도, 가려지지 않은 나머지 부분을 통해 들어온 빛만 모아서 상 전체를 만들어낼 수 있다. 그러므로 반사용 평면경이 개구면의 일부를 가리더라도 상의 전체적인 밝기가 줄어들 뿐, 상의 일부가 가려진다거나 하는 일은 없다. 단, 반사망원경으로 사진을 찍으면, 초점이 맞지 않는 부분의 상 흐려짐 현상이 도넛 모양이 되는 특성이 있다. 소위 '도넛 보케'라고 하며, '보케'가 개구면의 형상대로 형성되는 광학적 원리 때문에 생긴다.

2.3. 라이프니츠와의 미분 논쟁

미분[19]을 누가 먼저 발명했나 하는 문제로 이프니츠와 크게 싸웠었다. 라이프니츠는 이 문제를 영국 왕립과학협회에 제소해 공정한 판결을 받고자 했으나, 왕립과학협회 회장이 뉴턴이었기 때문에 게임 끝. 뉴턴은 회장 권한으로 이 문제를 '공정한 위원회'를 구성해서 조사하게 했고, 그 과정에서 독일 출신 위원에게는 아예 의견 개진 기회조차 주지 않았다. 게다가 위원회 최종보고서는 남몰래 뉴턴이 직접 썼으며, 이 보고서를 긍정적으로 평가하는 글을 써서 익명으로 왕립과학협회 회보에 싣기까지 했다. 그리고 라이프니츠가 죽었을 때는 매우 좋아했다고 한다. 키보드 워리어는 기본이고, 정신승리와 자화자찬. 역시 천재들은 좀 찌질한 데가 있다.

순서는 뉴턴 쪽이 라이프니츠보다 명백하게 먼저 발명했다. 뉴턴이 미분을 발명한 것은 1665~6년으로, 1676년에 발명한 라이프니츠보다 10년이나 빨랐다. 단, 다른 사람들에게 개인적으로 알려주거나 과학 연구에 사용하기만 했으며, 1671년에 작성한 미분에 대한 논문도 발표하지 않았다. 논문이 정식으로 발표된 것은 60년 후였으며, 이때는 이미 뉴턴이 사망하고도 10년이 지난 후였다.

사실, 뉴턴과 라이프니츠의 분쟁에는 매우 곤란한 문제가 있었다. 그것은 공식적으로 미분 자체를 발표하기 전에 서로에게 자기 결과를 자랑했다는 점(...). 두명 모두 미분을 발명했지만 서로 그것을 모르던 상태에서 먼저 뉴턴이 라이프니츠에게 보낸 편지에서 미분의 기본 개념을 언급했지만, 그것은 구체적인 내용을 포함하지 않는 막연한 개념에 불과한 것이었다. 이를 본 라이프니츠는 답장에서 뉴턴에게 자신의 미분을 구체적으로 설명한 편지를 보냈다.

따라서 누가 미분을 발명했는지에 대한 논쟁이 벌어졌을때 뉴턴은 라이프니츠가 자기 지도를 받아서 미분을 재구성한 주제에 자기가 먼저 미분을 발명했다고 주장하는 배은망덕한 악당이라고 생각했고, 라이프니츠는 기껏 존경하는 과학자에게 자기 결과를 설명했더니 그걸 싹 빼앗아가고는 오히려 자기를 악당으로 모는 파렴치한 인간이라고 생각하게 되었다. 덕분에 두 사람 사이에는 단순히 누가 진정한 발명자인가를 넘어선 깊은 감정의 골이 패이게 되었다.

그런데 일반적으로 라이프니츠도 뉴턴의 편지를 받기 전에 이미 미분을 생각해낸 것으로 보지만, 라이프니츠가 뉴턴의 편지에서 영감을 얻어서 불완전한 상태이던 미분을 완성했을수도 있기는 하다. 뉴턴도 이때까지 미분을 정식으로 발표하지 않았으므로, 사실 라이프니츠의 연구결과를 보고 자신의 미분을 다소 손질했을 가능성도 있다.

혹자의 말에 따르면 애초에 뉴턴이 먼저 발표를 냈고 그뒤로 라이프니츠가 자신이 발견한 미분을 발표할려고 했는데 거기서 어기 뉴턴님이 했는데영이라는 말을 듣고 자신의 미분과 뉴턴의 미분은 다른다는것을 증명하고 냈다. 그런데 후에 어느 영국 수학자가 이것은 뉴턴의 표절이다라는 의견을 내면서 일이 커졌다는 것이다. 요약하자면 저 둘은 가만히 있었는데 듣보잡 A가 일을 크게 만들었다는 소리. 저 의혹이 생기기 전까지는 둘의 사이도 나쁘지는 않았다고 한다. 그런데 저 표절 의혹으로 영국 학계와 독일 학계는 대판 싸움이 났다.

추가로, 뉴턴이 단순히 무소불위의 권위를 가지고 있던 당대의 대학자라서 라이프니츠가 영국인들에게 일방적으로 욕을 먹은 것은 아니었다. 이 사건 이전에 흔히 라이프니츠 급수[20]라고 불리는 식을 라이프니츠가 1674년에 발견했다. 문제는 이 식은 이미 제임스 그레고리라는 당대의 영국 수학자가 1671년에 발견했던 식이었기 때문에[21] 라이프니츠가 이 식을 독자적으로 발견했음에도 이때 영국인들의 뇌리에 '라이프니츠=표절범'이라는 의심이 자리잡게 된것이다. 이러한 뒷배경과 뉴턴의 언플이 시너지 효과를 일으켜 당시의 영국인들에게 라이프니츠는 표절이나 일삼는 파렴치한이 되었다. 더 안습한 사실은 이미 madhava라는 인도의 수학자가 약 200년쯤 전에 아크탄젠트 급수를 먼저 발견했다는 것이다.

여하간 미분의 발명자가 누구인가에 대해서는, 사실관계는 비교적 분명하지만 해석에서는 다소 의견이 갈린다. 뉴턴이 먼저 발견하기는 했지만, 많은 수학자들의 견해는 뉴턴과 라이프니츠가 각각 독립적으로 발명했으니 두사람 모두 발명자로 보아야 한다는 것이다. 하지만 최종적 승자는 라이프니츠. 물리학자인 뉴턴의 방식보다는 수학자인 라이프니츠의 방식이 더 수학적으로 잘 정리되어 있어서 현대의 미분은 거의 라이프니츠의 기호 방식을 따르고 있다. 뉴턴은 물리학자답게 속도와 가속도의 개념을 연구하다가, 라이프니츠는 기하학에서 접선을 연구하다가 각각 미분을 만들었다고 한다.

흔히 알려진 dy/dx 방식이 바로 라이프니츠 방식, 뉴턴의 방식은 함수(변수) 위에 점을 쓰는 방식이다.[22] 고등학교에서 미분을 배워본 학생이면 최종오의 연쇄법칙을 시전할때 라이프니츠 방식이 얼마나 편리한지, 그리고 뉴턴 방식이 얼마나 결과가 더럽게 나오는지 바로 알수 있을 것이다. 일반적으로 뉴턴 방식으로 쓴 공식을 볼 기회는 거의 없지만 외국에서 쓴 미적분 책에는 간혹 나오고, 물리학을 한다면 시간에 대해 미분한 양으로 다른 양을 미분해야 하는 경우[23]같이 역학문제에서 시간에 대한 미분이 잔뜩 들어있는 미분방정식을 풀어야 할 때 쓰는 양을 줄이려고 쓴다.

한편 이 논쟁에 의해 촉발된 영국 학회와 독일 학회의 싸움으로 인해 양국간의 학문적 교류가 중단되었다. 그래서 영국의 수학계는 얼마간(100년간이라고 말하는 사람도 있다.) 대륙에 비해 뒤떨어지고 있었다고(…).
그리고 이 사건을 통해 표절문제를 명확히 한 현재의 논문체계가 등장하게 된다.[24]

3. 일화와 덕후기질

갖가지 독특한 행동으로도 유명한데, 학생시절 돈이 없어서 부유층 자제들 뒤치다꺼리를 해 동전 몇 닢을 모아 생활했다든가, 어렸을때 자기를 괴롭혔던 이웃집 애를 죽지 않을 만큼만 두들겨 패서 다시는 건드리지 못하게 본보기를 보여줬다던가, 근육의 사이를 탐험한답시고 바늘로 눈구멍과 눈알 사이를 깊숙히 찔렀다든가(기적적으로 눈에는 이상이 없었다고 한다),[25] 연구에 몰두하다 달걀 대신 시계를 삶았다든가, 평생 연금술에 심취해 있었다든가 하는 일화가 많다.


특히 연금술은 물리학보다 더 많은 시간을 투자해 연구했다고 한다(…). 사실 연금술이 본업이고 물리학은 취미 생활이었다고 하는 사람도 있을 정도. 그런데도 물리학에서 이룩해낸 업적을 보면 흠좀무. 겁스 무한세계에서는 그가 연금술에 투자한 끝에 진짜로 현자의 돌을 발명해낸 이후의 대체역사를 가정한 아조스-7 평행계가 있다. 현대과학은 망했어요 덕분에 친구인 핼리가 뉴턴의 관심을 물리학으로 돌려놓으려고 노력을 많이 했다고 한다.

  • 사실 연금술을 연구하고도 장수한 것은 운이 좋았다고 할 수 있다.[26] 당시에 연금술에서는 수은을 많이 사용했기 때문이다. 더구나 그 시절에 물질의 특성을 확인하는 가장 일반적인 방법은 냄새를 맡거나(!) 맛을 보거나(!!) 직접 먹어보는(!!!) 방식이었다. 뉴턴은 마법사라서특별한 부작용은 겪지 않았던것 같지만, 만년에 우울증에 걸린것이 수은 중독 탓이라고 보는 사람도 있다. 이 시기는 사실상 연금술이 유행한 마지막 시기로, 과학 기술에 관심이 많았던 찰스 2세도 열심히 연구하다가 말년에 맛이 좀 갔다고 한다.

1691년 조폐국 감사 자리를 시작으로, 1699년부터 조폐국장의 자리를 25년이나 맡았는데, 이 직업을 가장 즐긴 이유는 화폐 위조범들을 교수형 시킬때 중력을 활용하는 것이 흥미로워서(...) 였다고도 한다. 덜덜. 임기중에 금속 비율 등을 바꾸어 화폐를 개혁하기도 했다. 특히 이후 300년간 쓰이게 되는 5파운드 지폐도 그때부터 나왔다(1694년). 이를 공로로 그는 1파운드 지폐의 등장인물이 되었다.

조폐국장 말년에는 주식을 하다 망한 적이 있다고 한다.역시 예나 지금이나 주식은 헬게이트로 가는 지름길 이때 남긴 말이 "천체의 움직임은 계산할수 있어도 인간의 광기는 도저히 측정할 수 없다."(I can calculate the movement of the stars, but not the madness of men) 실제로 뉴턴의 이 말은 "물리학 짱짱맨 모든 세상의 현상은 결국 물리학으로 귀결됨요를 외치고 다니는 물리학자들에게 사회과학자들이 장난삼아 날리는 회심의 일격이기도 하다. 우리가 더 어려운거 연구함요 그런데 핑계는 아닌 것이, 이 남해회사 주식사건네덜란드튤립 광풍과 더불어 역사적인 버블붕괴 중에 하나로 손꼽힌다. 한두 명 당한 것이 아니었다. 여담이지만 이 사건으로 로빈슨 크루소의 저자인 니엘 디포도 당했다.

이 조폐국장 시절이 사실 뉴턴 본인과 영국에 있어서는 흑역사이긴 하다(...). 위의 주식 말고도, 당시 파운드화에 쓰던 금화와 은화의 교환비율 설정을 잘못한 결과, 금화가 악화가 되고 은화가 양화가 되는 금속 가치와 정반대의 일을 벌인 원인을 제공하기도 했다. 결론은 금화가 은화를 구축하여, 이후 영국의 화폐제도가 한참동안 꼬여있는 단초를 제공했다. 때문에 지폐가 활성화되긴 했지만 한동안 영국경제가 헬게이트였던걸 생각하면 큰 일한 셈(…).

명예혁명 직후(1688) 대학대표로 국회의원을 한 적이 있었는데, 투표에는 빠짐 없이 참가했음에도 불구하고 그의 발언은 당시 속기록에 딱 하나만 있다고 한다. "거, 바람 들어오니 창문 좀 닫아주시오."(…)문 들어온다 바람 닫아라

고양이를 길렀는데, 지나다니기 쉬우라고 문아래 작은 여닫이문을 하나 달아 놓았다. 그런데 새끼를 낳으니까 옆에 작은 문을 하나 더 만들었다. 친구가 보다 못해 " 어미가 문 연 거 그대로 따라가게 하면 되잖아"라고 하니까 데꿀멍했다는 일화.[27] 그런데 어느 날은 이 고양이가 촛불을 쓰러뜨려 20년이 걸려 쓴 프린키피아 원고를 다 날려먹었다. 그런데 기억력을 되살려서 다시 썼다고 한다(오오오...). 한편 고양이의 운명은 기록에 없으니 상상은 알아서.

그런데 이 일화는 사실유무에 대하여 말이 많다. 심지어 고양이가 아니라 다이아몬드란 이름을 가진 강아지가 저랬으며 20여년에 걸쳐 쓴 원고를 잿더미로 만들자 그냥 강아질 쓰다듬으면서 "네가 한짓을 알 턱이 없으니 뭐라고 할 수 없구나." 일절 건드리지 않았다는 다른 버젼도 있으며... 저것이 조작이라는 말도 많다. 그는 동물에 대하여 실험 재료로 보았으며 일절 애완동물을 기른 적이 없기에 저건 말이 안된다는 주장도 있기에 꼭 사실인지 명확하지 않다.

뉴턴의 연금술 관련 노트를 경매에서 구입한 사람이 바로 경제학자 존 메이너드 케인스. 그는 그 노트를 연구(!) 하고 뉴턴을 중세의 마지막 마법사라고 했다.

지적사기(도서)에 의하면 뉴턴의 저작 중 90%는 신비학과 성서 관련 문서라고 한다.

여담으로 말년에 성깔이 드러워져서 성질 괴팍한 노인네라고 불렸다고(…). 그래도 전해오는 말로는 제자들이 "선생님이 한 업적이 많습니다."라고 말하자 피식 웃으면서 하던 말은 다음과 같다.

"난 겨우 꼬맹이에 지나지 않고, 내가 한 업적이라는 건 그 꼬마가 바다에서 주운 조개껍질 한 줌에 지나지 않는다네. 바다에는 더 많고 더 엄청난 업적이라는 게 많으니 자네들도 그 꼬마의 조개껍질을 덮는 엄청난 발견을 할지 누구도 모르는 일 아닌가?"

또는 다른 버전으로 이렇게 유언을 책자에 쓴 경우도 있는데

"난 진리를 찾아 다니는 꼬맹이였지만 내가 찾은 건 고작해야 바다에서 조개껍질 한 줌을 주웠을 뿐. 결코 진리를 찾지못했다. 하지만 누군가가 진리를 찾아 바다에서 더 크고 더 많은 무엇을 줍거나 발견할지 모른다. 그것이 뭔지 나도 모르지만 이 바다에는 진리를 찾고자 하는 이들에게 넘치고 많은 무엇인가가 있기 때문이다."
굉장히 멋진 대사 아닌가? 대사라니 하지만 아인슈타인이 자기 말대로 더 크고 더 많은 무엇을 주웠는데 거기에 자신의 조개껍질 한줌이...

죽은 뒤에는 영국의 위인들이 잠든 웨스트민스터 사원에 안장되었다. [28] 석관 위에는 그가 자신이 쓴 저서들에 팔꿈치를 올려놓고 몸을 기댄 모습이 조각되었으며, 연구에 사용했던 망원경과 프리즘 등의 기구가 묘사되었다. 라틴어 묘비명은 다음과 같다.#

뉴턴묘비명.jpg
[JPG image (69.9 KB)]
H. S. E.
ISAACUS NEWTON Eques Auratus,
Qui, animi vi prope divina,
Planetarum Motus, Figuras,
Cometarum semitas, Oceanique Aestus.
Sua Mathesi facem praeferente
Primus demonstravit:
Radiorum Lucis dissimilitudines,
Colorumque inde nascentium proprietates,
Quas nemo antea vel suspicatus erat, pervestigavit.
Naturae, Antiquitatis, S. Scripturae,
Sedulus, sagax, fidus Interpres
Dei O. M. Majestatem Philosophia asseruit,
Evangelij Simplicitatem Moribus expressit.
Sibi gratulentur Mortales,
Tale tantumque exstitisse
HUMANI GENERIS DECUS.
NAT. XXV DEC. A.D. MDCXLII. OBIIT. XX. MAR. MDCCXXVI
이곳에 아이작 뉴턴 경이 묻혀 있으니, 신과 같은 정신력에 의하여 그가 발견한 수학적 원리로 행성의 운행, 혜성의 경로, 바다의 조석을 처음 밝혔으며, 일찍이 어떠한 학자도 의심하지 않고 있던 광선의 본성을 발견하였다. 또한 자연, 고대, 성서에 관하여 세밀하고 예민하며 확실하게 해명하여 전능한 신이 존엄하심을 철학적으로 증명하였다. 인류가 신 곁에 이토록 가까이 있었다는 것은 실로 우리의 큰 기쁨이 아니고 무엇이겠는가? 1642년 12월 25일 출생, 1727년 3월 20일 사망.

하지만 일반적으로 널리 알려진 뉴턴의 묘비명은, 당대 최고의 시인이었던 알렉산더 포프가 뉴턴을 칭송한 다음의 글귀이다.[29]

Nature and nature's laws lay hid in night:
God said "Let Newton be" and all was light.
자연과 자연의 법칙은 어둠에 잠겨 있었다.
신이 “뉴턴이 있으라! 하시자 세상이 밝아졌다.

3.1. 신학자 뉴턴

뉴턴은 과학에 버금가는 분량의 종교와 신학에 관련된 문헌을 남겼다. 그는 당대의 지성인들 사이에서 전문 신학자로 간주될 정도로 신학 전문가로 인정받았고, 많은 사상가들과 신학이나 종교에 관한 의견을 지속적으로 주고받았다.

이런 그의 일화가 잘 알려지지 않은 까닭은 뉴턴 자신이 종교에 대한 의견을 공식적으로 발표하거나 출판하지 않았기 때문이다. 그는 삼위일체설을 부정하였다. 더 나아가 초대교회가 삼위일체를 정당화하기 위해 성서 본문을 의도적으로 왜곡했다고 확신했다. 이는 영국 성공회의 정통 견해와 충돌을 일으키는 것이었고, 논쟁을 의식한 뉴턴은 활발한 연구에도 불구하고 출판을 주저하였다.

결국 그가 죽은 후에 방대한 종교 문헌 중 4가지만 사후에 출판되었고, 나머지 원고는 20세기 들어 경매를 통해 비로소 세상으로 나오게 됐다. 경매 이후 뉴턴의 신학과 종교, 연금술에 관한 원고는 전 세계에 분산되었기 때문에 정확한 측정과 연구가 어려운 상황이다.

뉴턴이 남긴 기록을 단어 수로 본다면 과학과 수학에 관해서는 100만 단어, 연금술에 관해서는 55만 단어, 신학과 종교에 관해서는 140만 단어로 추정된다. 양으로만 따지면 과학자가 아니라 신학자라 불러야 할 수준(...)

4. 흑역사

비교적 잘 알려진 연금술 외에도 뉴턴에게는 흑역사가 있으니 바로 숫자조작이다. 인디애나 대학 교수이며 과학협회장을 역임한 웨스트폴이 <뉴턴과 그의 조작요소들>에서 이 부분을 밝히게 된다. 웨스트폴의 글에 따르면, 뉴턴은 자신의 주장한 이론에 맞지 않는 관찰값이 나오면, 원하는 관찰값이 나올 때까지 변수를 주작했다는 것이다. 이건 뉴턴의 만유인력과 관련된 이론에서도 마찬가지여서, 변수간의 상관관계를 자신의 이론에 맞추어서 주작했다는 것이다. 문제는 웨스트폴이 이걸 밝혀낸 것은 뉴턴의 글이 쓰이고 300년이 지나서이고, 그 때까지는 아무도 몰랐다는 것이다.

다만 이를 가지고 뉴턴이 비도덕적인 연구를 했다고 까기는 뭣한 것이, 확률과 오차를 통해 실험결과를 분석하는 실험 방법론이 등장한 것은 한참 후이다. 애초에 확률과 오차를 연구하기 위해서는 미적분이 필요한데 미적분 자체가 뉴턴 시대에 처음 만들어진 것이니... 거기다 이러한 실험은 엄격한 변인 통제와 분석이 필요한데, 변인 통제를 하기 위해서는 이 실험에 영향을 미칠 수 있는 요소를 최대한 고려해서 실험환경을 조성해야 한다. 그런데 애초에 이 '실험에 영향을 끼칠 수 있는 예측 가능한 요소'를 가장 처음으로 발견하기 시작한 것이 뉴턴이다. 그러니 실험에 영향을 미칠 수 있는 여러 요인에 대해 아예 모르고 시작할 수 밖에 없었고, 그의 실험은 태생적으로 부정확할 수 밖에 없었다. 이 때문에 뉴턴은 분명히 맞는 것 같은데 '뭔가'잘못되었다고 생각했기 때문에 맞는 결과가 나올 때까지 해 볼 수밖에 없었던 것이다.

간단히 말하면 변인통제와 실험방법론 등 실험의 기본 개념이 막 등장하던 시기였고 실험환경을 갖춘다는 인식이 없던 시대였기 때문에 벌어진 일이라 할 수 있겠다. 뉴턴이 어깨를 빌린 거인 중 하나였던(...) 갈릴레오 갈릴레이력가속도 발견 및 측정 실험 역시 비슷한 주작 논란을 받은 바 있기도 히다.[30]

한가지 더. 뉴턴이 예전에 역사학 관련으로 책을 집필한 적이 있었는데 이전에 알려지지 않았던 새로운 내용을 연구한 적이 있다.(...)

5. 역설

뉴턴에게도 피할 수 없는 역설 두 가지가 있었으니 하나는 틀리의 역설 또 하나는 올베르스의 역설이 있다.

6. 기타 등등

대항해시대 5에서는 라몬의 해도에 감춰진 비밀을 찾기 위해 항해하는 주인공 일행이 갈릴레이의 추천을 받아 찾아갔는데, 뉴턴은 해도에 대한 이야기를 듣고 허무맹랑한 이야기라면서 쫓아냈지만 나중에 해도의 비밀을 통해 지도를 바꿔 플리머스에서 단숨에 해로로 런던을 오는 현상을 보여주면서 주인공 일행이 말하는 해도의 비밀에 대해 믿게 된다.

주인공이 가지고 있는 나침반을 가지고 오랜 세월 동안 있던 것인데도 새 것처럼 있다고 했으며, 연구에 흥미가 생겼다면서 연구를 위해 나침반을 양도해 달라고 요청했지만 주인공의 아버지인 라몬의 유품이라 건네받지는 못했다. 자신이 연금술을 연구한 것을 이야기하면서 그 나침반은 현자의 돌과 관련되어 있을 것이고 그 나침반은 다른 사람이 알게 되면 빼앗으려 할 수 있다면서 조심하라고 충고한다.

이후에도 주인공 일행으로부터 해도와 관련된 항해에 대해 보고를 받기도 하며, 원래 세계에는 당시의 기술 수준을 뛰어넘는 유물도 존재한다고 언급한다. 또한 이집트에 가는 것을 권하면서 힘을 쌓고 자신을 연마하라면서 자신도 조사하기로 하며, 주인공 일행에게 편지를 보내 런던으로 오도록 해서 편지를 전해준다.

주인공 일행이 오자 나일강 북부1의 지도를 주면서 피라미드를 조사하는 것을 의뢰하기도 하며, 주인공 일행이 피라미드에 가져온 진주를 가져면 그런 것은 역사학에 능통한 사람에게 조사하라고 한다. 주인공 일행이 떠나자 드레이크에게 무언가를 꾸미고 있냐고 하면서 그에게 경고를 하는 것을 통해 단순히 연구에만 몰두하는 사람이 아닌 것을 드러낸다.

다빈치 코드》의 후반부에서 언급되는 인물이기도 하다. 그의 사과도 같이 등장.

드라마 《닥터후》에서도 언급이 된다, 거기서 4대 닥터가 그에게 중력을 발견하도록 나무 위로 올라가 사과를 떨어뜨렸는데, 뉴턴은 그걸 보더니 닥터 보고 나무에서 꺼지라고 했고(...), 결국 같이 저녁 먹으면서 말로 설명해 줬다고 한다. 근데 사실 누구든지 처음 보는 사람나무 위에 올라가서 사과를 떨어뜨리면 꺼지라고 한다

월드 오브 워크래프트 불타는 성전에 등장하는 나그란드 지역에서는 공중에 떠 있는 섬들 중 한 곳에 나무에 기댄 상태로 죽어있는 해골과 사과 나무, 근처에 떨어진 사과가 있다. 중력을 무시하고 공중에 뜬 이나 사과 나무 등으로 미루어 아이작 뉴턴에 관한 짓궂은 이스터 에그.

천공의 에스카플로네의 최종보스인 도른커크의 본명이 아이작이며 지구에 있을 때의 직업은 과학자 겸 철학자, 만유인력의 법칙을 연구하고 있었다는 것 등으로 미루어 봐서 아마 이 인물에게서 모티브를 따온 것 같다. 아니면 아이작 뉴턴 본인이라거나.

제임스 대시너의 SF소설 메이즈 러너의 등장인물 뉴트의 이름은 아이작 뉴턴에서 따온 것이다. 실제로 소설에서 이름의 유래를 언급했다.

천재소년 지미 뉴트론의 주인공 지미 뉴트론도 뉴턴을 오마주한 캐릭터다. 키가 작다는 것하고, 뉴트론이라는 성도 뉴턴과 비슷한데다 지미 뉴트론의 미들네임(middle name)도 아이작(Issac)이다.


Nell의 정규 6집 앨범의 제목이 Newton's Apple이다.


천문학자 이강환 박사의 뉴튼과 뉴튼역학 오디오강의PLAY
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  • [1] 사실 뉴턴 본인은 이 초상화를 싫어했고, 오히려 아래에 있는 1712년 초상화를 로마시대의 귀족처럼 그려졌다면서 좋아했다. 하지만 이 초상화는 뉴턴 사후에 '뉴턴의 천재적 이미지'를 극대화한 모습 덕분에 뉴턴 하면 가장 먼저 떠올리는 초상화가 되었다.
  • [2] 1980년대 초반의 금성사 위인전기는 이 모습이 표지였다. 1689년 초상화 못지 않게 이 초상화를 떠오르는 분들도 많다.
  • [3] 타계하기 1년 전의 마지막 초상화이므로 말그대로 뉴턴의 만년 모습이다.
  • [4] 그의 생일을 기념하여 12월 25일을 역학절이라고 한다.
  • [5] 이 직위에 있었던 사람으로 유명한 사람은 스티븐 호킹이다.
  • [6] 뭔 뜬금없는 소리냐고 할지도 모르지만 뉴턴의 생애는 과학과 신학과 연금술이 평생 동안 함께 얽혀 있었다. 오히려 분량으로만 따지면 신학 관련 저술이 더 많다. 이것은 케인즈가 거시경제학을 발명하시다가 여름동안에 심심해서(?!)했던 뉴턴에 관한 연구에 나와서 유명해진 내용이다.
  • [7] 많이들 오해하고 있는 것이 있는데, 아인슈타인은 절대로 뉴턴역학을 뒤집지 않았다. 다만 질량과 시간, 공간의 정의를 다시 함으로써 뉴턴역학을 더 완전하게 만들었다. 상대성 이론의 내용 자체가, 질량과 시공간의 정의를 자기가 말하는 방식대로 다시 하면 뉴턴 역학과 맥스웰 전자기학의 결과를 모순 없이 합칠 수 있다는 것. 하지만 물리학 문서에서 볼수 있듯이 시공간과 물질은 바로 물리학의 주제이기 때문에 이러한 관점에서 보면 아인슈타인은 물리학을 한바탕 뒤집은 것이 맞다. 정리하자면, 아인슈타인은 물리학을 뒤집기는 했지만 뉴턴역학을 뒤집지는 않았다는 이야기.
  • [8] 아직까지도 실생활에 관련된 계산은 대부분 뉴턴역학에 근거한다. 심지어는 분자계산에서도 거대분자를 다룰때는 양자역학보다는 뉴턴역학을 쓴다. 일단 양자역학은 계산하기가 어려울뿐만 아니라 거대분자에서는 뉴턴역학과 차이도 없다. 우리의 생활에 가장 영향을 끼친 물리학자를 들라면 아인슈타인보다는 뉴턴이 더 적합하다.
  • [9] 서기로는 같은 해로 기록되었지만 당시 영국은 그레고리력을 사용하지 않았다. 즉, 그레고리력을 적용하면 해를 넘기게 된다. 가끔 혹자가 갈릴레이 전생설을 우기는데, 위에서 보다시피 믿으면 ?골룸.
  • [10] 다만 2000년대 이후의 뉴턴 연구에선 뉴턴을 아스퍼거 증후군으로 - 그러니까 태어날 때부터 성격에 문제가 있었다고 - 주장하는 경우도 있으니까... 뭐 현대의 정신과 의사가 당대로 타임슬립해서 뉴턴을 진단하지 않는 이상은 모를 일이긴 하지만 말이다.
  • [11] 이 말을 한건 누군지 모른다. 다만 일설에는 볼테르가 사과라도 떨어진걸 보고 쓴거 아닐까? 농담조로 한 말이 알려졌다고도 한다. 그래서 볼테르는 세월이 지나서 이 말이 유명해진걸 보고 `나 죽으면 뉴턴이 저세상에서 헛소리했다고 화날지도 모르겠군.'하며 황당해했다고 한다. 90년대 초반 금성출판사 위인전에서 참고.
  • [12] 물론 이것은 어디까지나 행성의 경우에 한정된다. 모든 천체의 움직임을 고려한다면 포물선 궤도와 쌍곡선 궤도를 포함시켜야 한다.
  • [13] 여기서 뉴턴은 수식보다는 당시 가장 자주 사용되는 기하학적인 방법을 통해 미적분을 설명했다. 또한 사실 뉴턴과 라이프니츠의 미적분은 고등학교 대학교에서 배우는 (극한을 사용하는) 미적분과는 다르다. (다만 공리 선택의 차이일뿐 결과는 어차피 똑같지만)
  • [14] 후크의 주장대로라면 행성의 궤도가 원이고 모든 행성의 공전주기가 공전반지름에 관계없이 동일해야 한다. 그러나 후크는 미적분을 몰랐기 때문에 이런 결론을 도출해낼 수 없었다.
  • [15] 키가 작았던 로버트 후크를 의식한 말이라고도 한다.
  • [16] 하지만 이차곡선과 초점에 관한 연구는 고대 그리스에도 이미 다 되어 있었다. 이것들이 아랍인들을 통해 그대로 보존되고 더 체계적으로 발전된 상태로 중세 유럽에 전해졌기 때문에 미적분이 없으면 못한다는 말은 과장이다. 수정결정을 통해 이미 렌즈의 망원효과가 이미 알려진건 고대의 일이지만 이를 망원경으로 만든건 먼 훗날의 일인 것과 마찬가지로 반사망원경 역시 그걸 만들 기술력이 받춰주는 이 시대에서나 가능한 일이었다. 다만 다른 사람이 아닌 뉴턴이었던건 그가 광학분야의 당대 최고의 전문가였기 때문.
  • [17] 굴절 망원경과는 달리 개방된 경통 구조를 가지므로, 개방된 공간 내 공기의 대류에 의해 상이 미세하게 흔들리는 현상이 있다. 내부가 밀폐, 진공처리된 굴절 망원경에 비하여 상대적으로 상이 불안정하다.
  • [18] 어두운 별을 볼 수 있도록 더욱 많은 빛을 모을 수 있는 망원경을 제작하려면 망원경의 구경이 커져야 한다. 그러나 렌즈는 유리를 연마하여 제작하므로 대구경의 구면을 가공하는 것은 어렵다. 반면 금속 반사경은 그냥 붙이거나 작은 평면거울을 다닥다닥 붙이는 방법으로 크게 만들 수 있다
  • [19] 적분은 고대 이집트 시절까지 올라가는데, 적분은 미분과는 별개로 전혀 상관없는 학문으로 발달한 것이다. 하지만 미적분학의 기본정리가 발견되면서 미분과 적분이라는 학문이 서로 동떨어진 학문이 아니고 서로 연관성이 있는 학문이라는 것이 본격적으로 연구되기 시작한 것이다.
  • [20]
  • [21] 정확히 말하면 그레고리가 발견한 식은 이거였는데 z에다가 1을 넣으면 라이프니츠 급수가 나오기 때문에 라이프니츠가 의심 받을만 했다.
  • [22] 흔히 말하는 dot notation이다. f(x)란 기호를 처음 쓴건 오일러이므로 뉴턴이 f'(x)라고 썼을리가... dot 대신에 y' 이렇게 prime 기호를 넣은건 라그랑지의 방식이며, 오일러는 미분이 선형변환이란걸 강조해 Df(x) 이런 식으로 썼다. 실제 수학을 할 때는 1변수의 경우엔 라이프니츠와 라그랑주 방식이 선호되고, 고차원을 다루거나(편미분이 필요하니까), 아니면 해석적 분석을 할땐 오일러식을 꽤 섞어쓰는편이다. 뉴턴 방식은 수학에선 보기 힘들고 역학에서 자주 본다
  • [23] 라그랑지안 역학. F=뭐시기꼴의 운동방정식을 에너지(정확히는 운동에너지와 위치에너지의 차이)에 최소작용원리를 적용하는 방식으로 구하는데, 이 원리의 표현에 변수를 시간에 대해 미분한 값으로 전체를 미분하는 항이 포함된다.
  • [24] 헬 헬먼,'과학사 속의 대논쟁',이충호 역,가람기획,2000,p74-75
  • [25] 더러운 바늘로 쑤신 덕분에 감염 때문에 한동안 앓아누웠다고는 하지만 눈을 잃지 않은 것 자체가 기적이다.접선을 잘 구했다
  • [26] 겁스 무한세계 아조스-7에서 뉴턴이 사실상 생 제르맹에 가까운 인물로 설정된 것은 이 영향일지도...
  • [27] 그런데 알베르트 아인슈타인도 비슷한 일화라는게 전한다. 아인슈타인의 이야기는 강아지. 아마도 뉴턴의 이야기가 덧입혀진듯?
  • [28] 함께 사원에 안장된 과학자로는 제임스 클러크 맥스웰, 찰스 다윈, 스 라이엘 등이 있다.
  • [29] 사원 내부의 기념물에 새기는 것은 허락되지 않았다.
  • [30] "실제로 갈릴레이는 피사의 사탑에서 공을 떨어뜨린 적이 없으니 주작이다" 가 아니라, 갈릴레이가 실제 했던 실험(빗면에서 공을 굴리먄서 맥박으로 시간을 측정했다)의 데이터가 주작이 없이는 불가능할 정도로 매끄럽다는 의문 제기가 있었다.
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last modified 2015-04-14 12:49:12
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