노벨 물리학상 수상자 브라이언 슈밋의 천문학자 이야기
인류의 탄생과 함께 시작된 천문학 인간은 오래전부터 별을 보며 살아왔습니다
일곱 자매의 별로 불리는 성단 플레이아데스를 보며 인류는 어두운 밤 속에서 길을 찾았습니다.계절을 기록하고 있습니다.
별을 보는 생활 방식은 그리스에서 천문학이라고 하는 학문 형태를 하고 있습니다.
오늘의 강의는 어릴 때부터 하늘과 별을 사랑했습니다.어른이 되어서는 우주의 비밀을 처음으로 밝혀내는 천체물리학자가 되었습니다.
우주의 가속 팽창을 발견한 과학자 브라이언 슈미트 교수입니다.
포인트 ① 인류의 태초와 함께한 천문학
프랑스 남부에 있는 라스코 동굴에 가시면 아주 유명한 황소 그림이 있는데요. 이 벽화 속 황소 어깨 위에는 플레이아데스 성단이 있어요. 사실황소그림도별자리의황소자리를그린거예요. 선사시대부터 이 인류는 별을 기록했습니다
고대 그리스 천문학자 프톨레마이오스는 천체의 움직임을 예측할 수 있는 정교한 체계를 개발했습니다. 지구는 우주의 중심에 있고 모든 천체는 원을 그리며 움직인다는 이론입니다.
특히 주전원은 행성을 기록하는 가장 효과적인 방법이었습니다. 밤하늘에서 행성들의 궤적을 파악하는데 잘 맞았습니다. 이 개념은 중세시대(암흑시대)까지 아무도 의문을 갖지 않았던 절대적인 진리였습니다.
포인트두번째,기존진리에도전하는천문학
폴란드 천문학자 코페르니쿠스는 지구가 우주의 중심에 있다는 이론을 반박합니다. 그리고 우주의 중심에 태양을 두면 모든 것을 더 쉽게 설명할 수 있다고 하네요.
코페르니쿠스의 지동설은 프톨레마이오스의 체계보다 간단하고 보기에도 좋았습니다. 그러나 실제로 밤하늘에서 행성의 궤적을 예측하는 데는 효과가 없었습니다.
덴마크의 천문학자 튀코 브라헤는 코페르니쿠스와 프톨레마이오스 방법 모두 완벽하지 않음을 밝혀냈습니다. 브라헤는 독일의 천문학자 요하네스 케플러와 함께 일했죠.
케플러는 새로운 형식의 수학을 코페르니쿠스의 개념에 적용하기 시작했습니다. 그는 삼각 측량을 통해 화성의 위치를 알아내어 화성이 원이 아닌 타원형 궤도로 움직인다는 것을 발견했습니다. 이것이 ‘케플러의 제1법칙: 행성의 궤도가 타원형이다’입니다.
포인트 ③ 검증과 반증으로 발전하는 천문학
이탈리아 물리학자이자 천문학자인 갈릴레오 갈릴레이를 아시네요 그는 망원경을 발명하지 않았지만, 최초로 망원경을 사용하여 우주를 탐구했습니다.
갈릴레오는 목성을 관찰하고 코페르니쿠스의 이론을 검증했습니다 목성에는 위성이 4개 있는데 지구가 아니라 목성을 공전하고 있었어요. 그의 이론으로 지구가 만물의 중심이 아님이 확실해졌대요.
영국의 물리학자이자 천문학자인 아이작 뉴턴은 지동설을 더욱 발전시켰습니다. 그리고 자연의 법칙에 중력이 작용하는 것을 발견합니다. 즉 힘이 거리의 제곱과 물질의 질량에 따라 결정된다는 이론을 확립합니다. 뉴턴 덕분에 핼리 혜성이 접근할 때 궤도를 예측할 수 있었습니다.
그러나 인류의 관측 능력이 발전하면 뉴턴의 법칙도 도전을 받습니다. 뉴턴의 법칙으로는 천체의 움직임을 완벽하게 예측할 수 없었던 거죠.
뉴턴의 실제 예측에서 오류가 하나 있었는데 수성 궤도입니다 수성의 타원형 공전 궤도가 시간이 지날수록 조금씩 이동했는데 뉴턴의 이론이 예측보다 빨랐습니다.
포인트④천재의생각을천문학이증명한다.
이론물리학자 아인슈타인은 1905년에 새로운 의견을 제시합니다. 사실 아주 간단한 생각이기도 하지만요. 만약 사람이 떨어질 때 중력을 느낄 것인가 말 것인가를 생각해 본 것이군요.
그는 가속도가 중력을 완전히 죽일 것이라고 주장하고 있어요. 그리고 이 우주에서는 이 이론이 언제나 진실이라고 가설을 세웁니다. 그 생각에서 의미를 수학적으로 풀어내는 데 8년의 세월이 걸립니다.
하지만 가설이 현실과 일치하려면 공간이 비뚤어져 있어야 했습니다. 실제작용중력은뉴턴의법칙과는조금다르기때문입니다. 그래서 개기 일식 중에 태양 뒤의 별이 휘는 것을 관측하면 이를 증명할 수 있었습니다.
1919년 일식 때 영국 천문학자 에딩턴이 일반상대성이론을 증명합니다. 그리고 1920년 에딩턴은 뉴턴의 법칙이 틀렸다고 세상에 발표합니다.
브라이언 슈미트 교수는 천문학은 과학과 인류 발전에 기폭제 역할을 하며 인간의 지식과 발견을 이끌어 온 매우 강력한 도구라고 설명합니다.
그리고 교수님의 삶의 목표는 천재 과학자 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 오류를 찾는 것이었고 계속 노력 중이라고 합니다. 이번 수업을 통해 별을 연구하는 천문학은 인류의 시작부터 현재까지 계속 진행 중인 학문임을 알 수 있었습니다.
▶▶이 방송도 추천합니다!EBS 위대한 수업 그레이트마인즈 <브라이언 슈미트 편ㅣ천문학자의 시간 2강.부풀어오르는 우주>
우주는 점점 커지고 있어요그리고 천체는 빅뱅이라는 큰 폭발과 함께 태어났다는 것을 알게 됩니다.그렇다면 미래의 우주는 어떨까요?이번 편은 브라이언 슈미트 교수가 아이슈타인의 일방적 상대성이론을 바탕으로 미래의 우주를 설명해 줍니다.2강 팽창하는 우주 에드윈 허블은 1929년 우주가 팽창하고 있음을 발견한다. 즉 우주가 점점 커지고 있다는 뜻이다. 허블은 천체의 빛을 통해 시간을 거슬러 우주의… www.ebs.co.kr
