고대 그리스의 과학

번개가 치면 신이 노했다고 말하던 시대에, 기원전 6세기 이오니아의 탈레스는 “만물의 근원은 물”이라고 했다. 답은 틀렸지만, 자연을 자연 자체의 원리로 설명하려 한 첫 시도로 꼽힌다. 그리스 사람들은 어떤 질문을 던졌고, 그 질문은 지금 어디에 남아 있을까?

1만물은 무엇으로 되어 있을까

피타고라스학파(기원전 6세기)는 만물의 근원을 수로 보았다. 현의 길이를 1 : 2로 하면 옥타브, 2 : 3이면 완전 5도의 어울리는 소리가 난다는 것을 알고, 자연에 정수비의 질서가 있다고 믿었다.

엠페도클레스는 흙·물·공기·불의 4원소가 섞이고 갈라지며 만물이 생긴다고 했다.

데모크리토스는 더 이상 쪼갤 수 없는 알갱이 ‘아토모스’와 빈 공간으로 세계를 설명했다. 오늘날의 ‘원자(atom)’라는 말이 여기서 왔다. 다만 실험으로 확인한 이론은 아니었다.

플라톤은 눈에 보이는 세계 뒤에 완전한 형상(이데아)이 있다고 보았다. 『티마이오스』에서 4원소를 정다면체에 대응시켰고(불–정사면체, 공기–정팔면체, 물–정이십면체, 흙–정육면체), 천체의 겉보기 운동을 균일한 원운동의 조합으로 설명하라는 과제를 남겼다.

2아리스토텔레스의 우주

아리스토텔레스(기원전 384~322년)는 수많은 동물을 관찰하고 분류했으며, 자연을 체계적으로 설명했다. 그의 우주는 둘로 나뉜다. 달 아래의 지상계는 4원소로 되어 있어 생성과 소멸이 일어나고, 흙과 물은 우주의 중심(지구 중심)으로, 공기와 불은 위로 가는 것이 ‘자연스러운 운동’이다. 달 위의 천상계는 변하지 않는 제5원소(에테르)로 되어 있고, 천체는 지구를 중심으로 영원히 원운동을 한다. 그는 월식 때 달에 비친 지구 그림자가 언제나 둥글다는 점 등을 들어 지구가 공 모양이라고 주장했다.

3알렉산드리아의 수학과 측정

기원전 3세기 이후 알렉산드리아의 도서관과 무세이온에는 학자들이 모였다. 유클리드는 『원론』에서 몇 개의 공리로부터 기하학의 정리를 차례로 증명했다. 아르키메데스는 지렛대의 원리와 부력의 원리를 수학적으로 정리했고, 원주율이 3 10/71과 3 1/7 사이에 있음을 보였다. 아리스타르코스는 태양이 지구보다 훨씬 크다고 보고 태양 중심설을 제안했지만 받아들여지지 않았다. 2세기의 프톨레마이오스는 『알마게스트』에서 주전원과 이심원으로 행성의 위치를 계산하는 지구 중심 모형을 완성했고, 이 모형은 약 1400년 동안 천문학의 표준이었다.

4그리스의 과학과 17세기의 과학

그리스의 철학자들에게 자연학, 수학, 음악, 윤리는 따로 떨어진 분야가 아니라 하나의 철학이었다. 오늘날의 융합은 깊이 나뉜 전문 분야들이 문제를 함께 풀기 위해 다시 만나는 것이다. 하나에서 시작한 통합과, 나뉜 뒤에 다시 잇는 융합은 출발점이 다르다.

판단“아리스토텔레스는 틀렸으니 어리석었다”는 생각은 공정하지 않다. 마찰과 공기 저항이 있는 일상에서는 밀지 않은 물체가 멈추고, 깃털이 돌보다 늦게 떨어진다. 그의 자연학은 경험과 잘 맞았기에 오래 받아들여졌다. 또 “그리스인은 실험을 하지 않았다”는 말도 지나친다. 아르키메데스와 프톨레마이오스는 측정과 실험을 했다. 다만 실험으로 이론을 검증하는 일이 과학의 중심 방법이 된 것은 17세기의 일이다.