고대 천문학의 진화

히라프쿠스

 

  히파르쿠스(Hipparchus, BC. 190-120)는 실용적인 목적에 중점을 두고 천체를 관측했던 바빌로니아(Babiylonia)인들의 천문학적 자료들을 수집하고 정리하여 그 결과를 보다 세련된 학문으로 발전시킨 그리스 천문학자이다. 히파르쿠스가 등장함으로써 플라톤학파가 견지했던 "현상을 구제하라“라는 명제는 새로운 상황을 맞게 되었다. 히파르쿠스는 논리성을 확보하기 위하여 오직 기하학만을 의지하고 단지 추상적으로만 천문학을 연구하는 것은 극히 잘못된 연구 행태라고 비판하면서, 실제 관측을 수행하고 그 결과들을 분석하는 것이 천문학의 가장 기본이라고 주장했다. 그는 바빌로니아인들이 행했던 관측 및 결과 분석 기법을 기하학과 접목시키려 했는데, 이와 같은 그의 천체 관측의 중요성에 대한 강조는 플라톤의 관념적 연구에 대해 회의(懷疑)가 누적되는 가운데, 관측 자료의 실질적인 유용성이 증대되고 있는 상황에서 자연스럽게 제기된 것이었다.

 

 

  히파르쿠스는 행성들의 역행(逆行)현상을 셜명하기 위해 ‘주전원(周轉圓)’이라는 새로운 개념을 창안했다. 주전원이 도입됨으로써 행성들의 역행현상 뿐만 아니라, 지구와 행성들의 상대적인 거리에 따른 행성들의 밝기 변화를 설명하는 것도 종전보다는 훨씬 더 용이해졌다 .

 

 

  히파르쿠스는 오랜 관측과 그 결과의 분석을 통해 별의 밝기 등급을 창시했으며, 이심원(離心圓)과 주전원(周轉圓) 개념을 체계화시키는 작업에 특히 주력했다. 그는 관측과 이론을 겸비한 당대 최고의 천문학자로서 상당히 많은 연구 기초를 후대에 제공했으나. 여러 학파들이 저마다 다양하게 주장하고 있던 지구중심이론들을 하나로 수렴하여 뚜렷한 계통을 수립할 수 있는 천문학으로 이끌지는 못했다.

 

 

  한편 천문학 연구에 있어 고대 그리스 자연철학자들의 공통 요소를 살펴보면, 각 학파들이 우주 모형을 구상하는 과정에서 대체로 지구를 우주의 중심에 두었다는 것 말고는 동일하게 적용하고 있는 표준을 찾아 볼 수가 없다. 이처럼 지구를 우주의 중심에 두었다는 것 말고는 공유할 수 있는 계통적 표준이 별로 없었기 때문에, 각자 형이상학적 요소들을 마음대로 끌어들여 저마다 새로운 영역을 개척하듯 천상계를 자의적으로 해석해 버리고 말았다. 게다가 실험과 관찰에 있어서도 확실한 신뢰를 제공할 만큼의 공약(公約)이라는 것이 존재하지 않았기 때문에, 연구 방법의 선택도 상당히 자유롭고 다양할 수밖에 없었다.

 

 

  이런 점들을 고려할 때, 고대 그리스 시대에는 선행 천문학자들의 연구 성과들이 후속적(後續的) 맥락을 구성해 후발 천문학자들에게 조직화된 공약을 제공했다고 볼 수가 없다. 만약 각 시대별 천문학적 요소들의 합류에 의해 당시 천문학이 정교화 과정을 제대로 거쳤다면, 분명 뚜렷한 맥락을 지는 모종의 후속적 패러다임이 발견되어야만 한다. 그러나 고대 그리스 천문학자 그룹들은 우주를 구성하는 물질과 천체들의 운동 원리를 저마다 달리 해석하고 그것을 끝까지 견지함으로써 후대에 출현하게 될 천문학자 그룹들에게 확실한 공약(公約)으로서의 체계적인 지구중심설 모델을 넘겨주지 못하고 말았다. 나름 체계화된 시스템이 갖추어진 것은 프톨레마이오스가 비로소 등장함으로써 이루어졌다.

 

 

프톨레마이오스

 

  프톨레마이오스(Claudius Prolemaios, 90?-168?)는 천문학을 형이상학으로부터 탈출시켜 수리적(數理的)으로 정리함으로써 천문학의 새 지평을 열었다. 프톨레마이오스가 오랜 관측을 통해 수집한 자료들을 과거의 자료들과 함께 정리하고 수리적으로 논증한 『알마게스트(Almagest)』 원래 제목이 『천문학 지배성(Megale Syntaxis tes Astronomias)』이었는데, 이 책은 그의 점성학 백과사전인 『테트라비블로스(Tetrabiblos)』의 자매편이었다. 그런데 『알마게스트』가 유럽에 처음 소개되었을 때, 당시 학계에서는 ‘지나치리만큼 난해한 수학적 내용들로 가득한 책’이라고 일컬었다고 한다.

 

 

  프톨레마이오스는 기존의 그리스 자연철학자들이 학문적 측면에서만 천상계(天上界)를 해석하려 했던 것과는 달리, 천문학의 실용적 측면을 보다 중용하게 여겼다. 예를 들면, 어떤 사람의 탄생일과 관련된 별자리를 통해 운명을 점친다든지, 왕위를 계승하는 대관식은 언제가 좋은지, 행성이 어떤 운동을 할 때 길(吉)하고 불길(不吉)한지 등을 알아보는 것에 천문학을 활용하는 것이었다.

 

 

  프톨레마이오스는 이전의 천문학자들이 지향했던 ‘전체적으로 간결하면서도 완벽한 우주 모형의 완성’을 굳이 무리하면서까지 추구하려하지 않았다. 프톨레마이오스는 연구 초기에 아리스토텔레스 우주 모델과의 융화를 잠시나마 시도한 적이 있기는 하지만, 끝내 행성 각각의 운동 방식에 대한 분석과 정리에만 치중했다. 그 이유는 프톨레마이오스가 연구를 진행시켜 가는 과정에서 얻게 되는 결과들을 정리하면 할수록 도저히 아리스토텔레스 우주론과는 융화될 수 없음을 발견했기 때문이었다. 이런 사실들은 1967년에 발견된 프톨레마이오스의 저작 『행성의 가설(Planetary Hypotheses)』의 내용을 통해 확인되었다.

 

 

  프톨레마이오스는 관측을 통해 지속적으로 반복되는 규칙성에 입각한 행성계를 만들려고 노력했는데, 그런 목적에 이끌려 행성의 속도, 크기와 밝기, 역행 등을 설명하기 위해 편심(偏心)과 주전원(周轉圓)을 다양한 방식으로 적용시켰다.