고대 그리스의 우주론

고대의 우주론

고대 그리스의 우주론

기하학적 우주를 바빌로니아 수학의 힘을 빌어 새롭게 다듬음

cf.

인도 수메르 우주론

이집트의 우주론

중국의 우주론

BC 600년

모든 세계는 공기, 흙, 불, 물의

상호 작용으로 설명할 수 있다

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원인과 결과, 우주의 물리적 본질에 관한 첫 힌트: 유물론

탈레스: 물

세계는 바다를 떠다님

아나시메네스: 공기

별이 하늘에서 탄다

BC500년

데모크리투스: 우주는 원자+빈공간

원자들 사이의 충돌에 의해서

우주가 형성된다

피타고라스: 기하학

지구는 완전한 모습의 구체

행성의 운행은 기하학적 법칙에 따른다

기하학은 조화를 낳는다

완전함, 조화

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기하학

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우주 = 신의 기하학적 작품

플라톤

별은 신성하고 영원한 생명체

천체들은 모두 원운동

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16세기까지 천문학 이론 지배

cf.

케플러: 행성의 타원운동

아리스토텔레스

두 구체 우주

우주는 완벽하고 변함이 없다

우주에는 계층이 있고 지배자가 있다

지구는 두 구체 우주의 중심에 있고 모든 것은 이 주위를 돈다

모든 것은 조화롭다

행성과 별: 에테르로 만들어져 있다

에테르

보이지 않고 무게도 없는 순수한 물질

몇가지 문제점

일시적인 관측 현상

(예: 혜성, 초신성, 변광성)

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상층 대기권의 난류탓으로 돌림

행성의 역행 현상 설명 못함

(아: 모든 천체는 같은 방향으로)

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프톨레마이오스:

주전원 (epicycle) 도입

주전원 (epicycle)

우주 = 원의 조합 = 복잡한 기계

아리스토텔레스 vs 프톨레마이오스

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물리적 우주론 vs 현상학적 우주론

프톨레마이오스의 우주

향후 1500년간 표준 우주론

복잡한 기계로서의 우주: 작동 원리

여러 링크로 이루어진 복합 운동
복잡한 운동으로 보이는 것도 사실은 단순한 원운동의 조합에 불과

Credit:


프톨레마이오스의 우주

과학혁명의 구조

과학 혁명의 구조

표준 (정상) 과학의 형성 과정

토마스 쿤 (Thomas Khun)

'과학 혁명의 구조 (1962)'

과학 혁명의 과정

패러다임 (Paradigm)
--->
정상 (표준) 과학 (Nomal Science)
--->
새로운 과학적 결과 (New Results)
--->
위기 (Crisis)
--->
과학 혁명 (Revolution)
--->
새로운 패러다임
--->

관련자료

과학혁명의 구조 (쿤 지음, 김명자 옮김): 역자 해설

중세유럽의 우주론

중세 유럽의 우주론

시대적 배경

천문학 지식의 유럽 전파

그리스 -> 아라비아 -> 스페인

(8세기경 스페인이 아라비아 수중으로)

번역의 시대: 재발견, 해빙의 시대

아랍어 -> 라틴어

(예) 프톨레마이오스의 알마게스트

정보의 신속한 보급: 새시대 도래의 서곡

<-- 구텐베르크의 인쇄기

지식에 대한 욕구 vs 교회측의 저지

(예) 베이컨

중세 유럽의 우주론

중세 유럽의 표준 우주론 =

알마게스트+기독교 신학

코페르니쿠스 (1473-1543)


'천구의 회전에 대하여'

태양 중심 우주론 (원궤도)

모든 천체는 태양 주위를 돌고

태양은 우주의 중심에 있다

여전히 주전원 사용

코페르니쿠스(적) 원리

지구는 우주의 중심에 있지 않다

지구중심설 vs 태양중심설

Credit:

티코 브라헤 (1546-1601)


위대한 (안시) 관측자

관측에 바탕한 과학적 방법론 제시

벤 섬의 우라니보르크 천문대

초신성 목격, 관측

신성은 별이다

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별들의 고정, 불변성에 의문점 제시

cf.

아리스토텔레스: 완전, 불변

지구 중심의 우주론

<--

별의 시차 관측되지 않음

케플러 (1571-1630)


화성 궤도는 타원 궤도

cf. 플라톤: 원

케플러와 브라헤의 만남 (1600-1601)

--> 케플러의 법칙

아름다운 기하학적 도형으로서의 우주

-->

여러 힘의 복합 작용으로서의 우주

케플러 점성술

케플러의 법칙

(1) 행성은 태양을 초점으로 하는

타원 궤도를 그린다


(2) 태양과 행성을 잇는 선은 같은 시간에 같은 면적을 가로 지른다


(3) 거리의 세제곱이 공전 주기(시간)의 제곱에 비례한다

갈릴레이 (1564-1642)


천체 망원경으로 관측

태양 흑점, 달의 분화구, 금성 모양 변화, 목성의 위성, 토성의 띠, 은하수

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불완전; 다른 행성-위성계; 금성의 태양 주위 공전; 은하수는 별의 집단

피사의 사탑 실험

운동 연구: 철학 --> 과학

상대성 원리

갈릴레이 재판

'그래도 지구는 돈다'

과학과 종교의 전쟁 시작

금성의 크기 변화: 태양중심설의 한 증거

Credit:

1616년 종교재판소 심리

1. 태양은 우주의 중심이다, 그러므로 움직이지 않는다.

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어리석은 논리이며 성경과 상치되므로 이단

2. 지구는 우주의 중심도 아니며,

가만히 있지 않고 움직이며,

자전축을 중심으로 매일 회전한다.

-->

적어도 신앙적으로 잘못된 것

갈릴레이의 359년 만의 승리

1633년 종교재판소

성경 내용과 상치되는 코페르니쿠스의 이론을 지지하는 갈릴레이 처벌

1992년 교황청

갈릴레이 처벌이 잘못된 것임을 시인

"늦는 것이 안하는 것보다 낫다"

- 마거리타 해크

거대한 (무한한 우주)

코페르니쿠스의 우주론

거대한 우주의 과학적 근거 제공

토머스 디그스

상상할 수 없이 멀리 떨어져 있는 항성들은 태양보다 크고 무겁다

조르다노 브루너

무수한 태양들, 무수한 지구들

--> 화형

기독교 교리와 어긋남

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기독교적 우주는 작고 아담

인간은 창조의 중심에 있고 신과 천사의 보호와 감독 아래 있다

아이작 뉴튼 (1642-1727)


브라헤의 관측 + 케플러의 이론화 작업 + 갈릴레이의 실험

= 뉴튼 물리학 (운동 법칙과 만유 인력)

뉴튼의 법칙은 우주의 모든 천체에

똑같이 적용된다

'프린키피아' 출판

코페르니쿠스로부터 시작된

과학혁명의 정점

뉴튼식 반사 망원경

신학자, 연금술사

최후의 마술사, 최초의 물리학자

뉴튼의 법칙

(1) 움직이는 물체는 다른 힘이 작용하지 않는 한 등속도 운동을 계속한다 (관성의 법칙)

(2) 움직이는 물체의 운동의 변화는 그 물체의 질량에 반비례한다

(3) 모든 작용에는 크기가 같고 방향이 반대인 반작용이 따른다

여러 행성의 중력 차이

Credit:

우주비행사와 관성의 법칙

Credit:

실험 방법

  1. 키보드의 화살표키를 누르면 개스를 내뿜으며 우주 비행사가 움직입니다.
    만약 우주비행사가 움직이지 않으면 애플릿 아무곳이나 마우스로 클릭한 후 화살표 키를 움직여 보세요.
  2. 움직임을 멈추려면 반대 방향으로 똑같은 양의 개스를 내뿜어야 합니다. (역분사)
    남아 있는 개스의 양은 왼쪽 상단에 표시됩니다.
  3. 우주비행사가 우주 미아가 되지 않도록 하면서 상대방우주선의 입구쪽(좌표:300,40)으로 안전하게 보내야 합니다.
  4. [리셋(reset)]버튼을 누르면 새로 시작합니다.

서양 우주론 요약

그리스

중세유럽

코페르니쿠스

브라헤

케플러

갈릴레이

뉴튼

완전,불변

완전,불변

완전,불변

신성=별


불완전


원운동

원운동

원운동


타원운동



주전원: 81

주전원

주전원: 31


X



지구중심

지구중심

태양중심

(지구중심)

태양중심






정확한
관측

천체
망원경

기하학적
우주
기독교적
우주


우주=
힘의 작용

만유인력