천문학은 어떻게 발전해왔나[김정욱의 별별이야기-빅히스토리](66)

■점성술과 함께한 고대 천문학 ‘지구가 우주의 중심설’
■16세기 코페르니쿠스 ‘태양중심설’ 이후 천문학도 변화
■컴퓨터·우주망원경 개발로 현대 천문학 급격히 발전

[서울경제]

지난 63회 기사까지 우주과학과 천문학에 대한 내용을 다뤄왔던 ‘김정욱의 별별이야기’가 확장돼 ‘빅히스토리’로 이어갑니다. ‘빅히스토리’에서는 우주 뿐 아니라 지구 생명의 탄생과 진화, 인류의 역사와 종교·철학 등 우주 그리고 지구에서 일어난 일들을 다룹니다. 우리가 평소에 궁금해 했던 여러 이야기를 어린이부터 성인까지 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 풀어가려 합니다. <편집자주>

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지구는 우주적 관점에서는 보면 거의 티끌에 가까운 행성입니다. 그리고 우리는 지구에 살고 있습니다. 우리 인류는 이 작은 행성에 살고 있고, 지금까지 가장 멀리 가본 곳이 달입니다. 그런데 우리는 수천만 광년 떨어진 곳의 별과 행성을 찾아내고 생명체가 있을 법한 천체를 연구합니다. 이 작은 지구에서 드넓은 우주를 알아가고 있는 것은 천문학 덕분입니다.

천문학은 별과 행성, 위성, 은하, 은하단 등 천체를 관측하고 그 천체의 특성과 진화를 연구하는 학문입니다. 매우 오래된 학문이죠.

천문학은 관측천문학과 이론천문학으로 크게 두 부분으로 나뉩니다.

우리 인류는 오래전부터 밤하늘을 동경해왔기 때문에 고대부터 천문학이 시작됐습니다. 우주에 관한 인간의 근원적 호기심으로 발전해온 게 바로 천문학입니다.

고대의 천문학은 지구가 우주의 중심이라는 ‘지구 중심 우주관’이 지배적이었습니다. 이때의 천문학은 종교·철학적 요소가 강했습니다.

망원경이라는 게 없었던 고대에는 맨눈으로 하늘을 관측했습니다. 당시 천문학자들은 대부분이 점성술사였는데 이들은 수학을 이용해 태양과 달, 행성의 움직임을 계산했습니다. 특히 달력을 만드는 데는 천문학적 지식이 필수였기 때문에 달력과 천문학은 고대부터 상관관계가 깊었습니다.

고대인들은 하늘에는 신이 살고 있다고 믿었는데 이 신들이 별과 행성들을 움직임을 주관한다고 생각했죠. 이에 천체의 움직임을 분석하고 예측하면 신의 뜻을 알아낼 수 있고 또 미래도 예측할 수 있다고 생각했습니다. 결국 고대의 천문학은 미래를 예측하기 위한 것이었다고 볼 수 있습니다.

지구 중심적이었던 천문학은 16세기 니콜라스 코페르니쿠스가 ‘태양중심설’을 내세우면서 크게 변화됐습니다. 그리고 17세기에 갈릴레오 갈릴레이가 망원경으로 금성의 변화를 관측하고 티코 브라헤가 행성의 움직임을 측정하면서 급속도로 천문학이 발전했습니다. 또 요하네스 케플러는 브라헤의 관측 자료를 이용해 행성들의 궤도운동 법칙을 발견하면서 태양중심설이 주류로 떠올랐죠.

20세기에 들어서는 상대성이론과 전자기학, 양자물리학, 통계물리학, 유체역학 등이 발전하면서 천문학의 수준도 높아졌습니다. 이 같은 현대물리학의 이론적 틀이 갖춰지면서 별의 물리량, 구조, 진화 등에 대한 이론도 나올 수 있게 됐죠.

특히 20세기 들어 컴퓨터의 개발은 천문학을 한 단계 더 끌어올렸습니다. 컴퓨터에 의해 수치물리학이 천문학의 주요 분야로 자리 잡았습니다. 아울러 대형 지상망원경, 허블망원경과 같은 우주망원경의 개발은 우주에 대한 인류의 시야를 넓혔습니다.

21세기의 천문학은 다양하고 복잡하게 발전하고 있습니다. 과거 이론으로만 존재했던 블랙홀의 실체에 대한 연구도 활발히 진행중에 있으며, 또 우주의 암흑물질과 암흑에너지도 중요 연구 대상입니다. 그리고 천문학자 뿐 아니라 일반인들에게도 큰 관심사인 외계생명체 찾기도 활발히 진행 중입니다.

고대부터 현대까지 이어진 우주를 향한 탐구정신이 우리에게 어떤 지식과 발견을 가져다줄지 기대됩니다.

김정욱 기자 mykj@sedaily.com