예술·건축 속 과학 원리

화가는 평평한 캔버스에 깊이를 그리고, 건축가는 무거운 돌과 쇠로 하늘에 닿는 공간을 만든다. 이 일에는 기하학, 광학, 화학, 역학이 들어 있다. 반대로 ‘과학적’이라는 말이 근거 없이 예술에 붙기도 한다. 둘을 어떻게 구별할까?

1원근법에서 입체파까지, 시점을 다루는 기하학

르네상스 화가들이 완성한 선 원근법의 원리는 간단하다. 눈을 한 점으로 보고, 눈과 물체 사이에 유리창(화면)을 세웠을 때 물체에서 눈으로 가는 빛줄기가 유리창을 뚫는 점을 찍으면 된다. 그러면 실제로는 평행한 선들이 화면에서는 한 점(소실점)으로 모이고, 먼 물체는 거리에 반비례해 작게 그려진다.

원근법은 과학의 언어이기도 했다. 갈릴레이가 1609년 말 망원경으로 본 달의 산과 그림자를 그림자로 해석할 수 있었던 데에는 원근과 명암을 배운 소묘 훈련이 도움이 되었다는 해석도 있다. 20세기의 입체파는 반대로 이 한 점의 시점을 일부러 버렸다.

2황금비, 측정으로 확인해야 할 주장

황금비 φ = (1 + √5)/2 ≈ 1.618은 수학적으로 흥미로운 수이다. 피보나치 수열(1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, …)의 이웃한 두 수의 비가 이 값에 다가가고, 해바라기 씨앗처럼 일부 식물의 배열에도 관련된 수가 나타난다. 그런데 “파르테논 신전과 모나리자는 황금비로 만들어졌다”, “사람은 황금비를 가장 아름답다고 느낀다” 같은 말은 사정이 다르다.

• 오래된 건물이나 그림에서는 어디부터 어디까지 재느냐에 따라 1.5에서 1.7 사이의 비를 쉽게 찾을 수 있다. 측정 기준을 미리 정하지 않고 맞는 곳만 고르면 어떤 수든 ‘발견’된다.
• 고대 그리스 건축가나 레오나르도 다빈치가 황금비를 설계에 썼다는 당대의 기록은 확인되지 않는다.
• 사람들이 황금비 직사각형을 특별히 좋아하는지 알아본 심리 실험들은 1870년대부터 있었지만 결과가 엇갈린다.
• 반면 20세기 건축가 르코르뷔지에는 황금비와 사람의 키를 바탕으로 한 치수 체계 ‘모듈러’(1948)를 직접 발표하고 설계에 썼다. 이렇게 작가가 스스로 밝힌 경우는 근거가 있는 사례이다.

3물감과 빛, 화학이 바꾼 그림

르네상스 화가에게 깊은 파랑(울트라마린)은 아프가니스탄에서 온 청금석을 갈아 만든, 금만큼 비싼 물감이었다. 1704년 무렵 베를린에서 우연히 합성된 프러시안 블루, 1820년대 프랑스에서 공업적으로 합성된 울트라마린은 파랑을 누구나 쓸 수 있는 색으로 만들었다. 1841년에는 물감을 담는 금속 튜브가 발명되어 화가들이 물감을 들고 밖으로 나가 그릴 수 있게 되었고, 이것이 바깥의 빛을 빠르게 담은 인상주의 그림을 도왔다.

화학자 슈브뢸은 1839년 나란히 놓인 색이 서로 달라 보이게 하는 동시 대비를 정리했다. 쇠라는 이런 색채 연구를 참고해, 물감을 섞지 않고 작은 점을 나란히 찍어 멀리서 눈이 색을 합치게 하는 점묘법을 썼다. 오늘날 모니터가 빨강·초록·파랑 점으로 모든 색을 만드는 것과 같은 원리이다.

4재료와 역학이 만든 근현대 건축, 그리고 석굴암

석굴암은 과학 원리를 모르고 고치면 무엇이 생기는지도 보여 준다. 일제 강점기인 1910년대에 석굴을 해체하고 다시 쌓으며 바깥을 시멘트로 덮었는데, 그 뒤 안쪽에 습기와 이끼가 생기는 문제가 커졌다. 1960년대 보수 이후에는 기계 장치로 온도와 습도를 조절하고 있다. 원래 석굴이 습기를 어떻게 다스렸는지는 지금도 연구 주제이다.

판단예술 속 과학을 말할 때는 두 가지를 구별해 보자. 작가가 실제로 과학 원리를 알고 썼다는 기록이 있는 경우(원근법, 점묘법, 모듈러, 가우디의 모형), 그리고 나중에 누군가 수치를 맞춰 붙인 해석(유명 작품의 황금비)이다. 앞의 것은 과학과 문화가 서로 영향을 주었다는 증거이고, 뒤의 것은 측정 기준과 기록으로 검증해야 할 주장이다.