지은이 : 제임스 R. 뵐켈James R. Voelkel

옮긴이 : 박영준

옥스퍼드 위대한 과학자 시리즈는
과학자들의 혁명적 발견과 고난의 연구 과정을 소개함으로써 청소년들에게 과학의 역사와 지식은 물론이고 과학사 거장들의 인간적인 삶을 살펴 볼 수 있는 좋은 기회가 될 것이다. 특히 페르미나 왓슨․크릭, 멘델, 러더퍼드 등 일반적으로 많이 소개되지 않은 현대 과학자들도 포함되어 있어 현대 과학의 맥을 파악하는 데도 많은 도움을 줄 것이다.

행성운동과 케플러(1571～1630)
 
◆행성의 운행 궤도는 원이 아니라 타원이다!
 
1596년에 요하네스 케플러는 『우주의 신비』라는 책을 출판했다. 코페르니쿠스의 『천체의 회전에 관하여』가 나온 이후, 이 책은 그의 이론을 다룬 최초의 책이라 할 수 있다. 케플러는 코페르니쿠스의 이론에 대한 상세한 수학적 설명과 더불어 그 이론을 선호하게 된 이유를 10페이지에 걸쳐 제시해 놓았다. 이탈리아의 갈릴레오는 케플러의 책을 받아 보고 나서, 자신도 개인적으로 코페르니쿠스의 이론을 믿는다고 답장을 보내왔다. 그러나 그 시대 대부분의 학자들은 코페르니쿠스의 이론을 행성들의 위치를 계산하는 데 쓰이는 가설로 간주했을 뿐이다. 그것이 우주의 실제 운동 모습이라고 믿은 사람은 케플러와 갈릴레오처럼 극소수였다.
 
◆행성운동 3법칙으로 과학혁명을 이끈 케플러
 
케플러는 행성의 운동을 설명하기 위해 온갖 종류의 모델을 만들고, 길고 복잡한 계산을 이용해 그 모델을 확인하는 일에 5년을 매달렸다. 코페르니쿠스는 행성 궤도의 중심 가까이에 태양을 놓는 것에 그쳤지만, 케플러는 태양이야말로 행성을 움직이는 동력원이라고 간주했다.
결국 몇 년에 걸쳐 치열한 노력을 기울인 끝에 케플러는 돌파구를 찾았다.
화성의 궤도는 원이 아니라 타원이다! 이 중요한 발견 덕분에, 케플러는 오늘날에도 명성을 떨치고 있다. 그는 자신의 소중한 발견을 다룬 책을 1609년에 출판했다. 그 책의 제목은 『신천문학』이었다. 천체를 바라보는 그의 관점을 잘 표현한 제목이었다.
 
◆태양이 행성운동의 동력원임을 밝힌 최초의 천문학자 케플러
 
요하네스 케플러는 독일의 작은 도시 바일에서 장남으로 태어났다. 신학교를 거쳐 튀빙겐 대학에 입학했으나 매스틀린 교수로부터 코페르니쿠스의 지동설을 소개받고 천문학에 깊이 매료되었다. 점성술과 수학에도 관심이 많았던 그는 아예 신학자가 되려던 소망을 접고, 그라츠 대학으로 자리를 옮겨 수학과 천문학을 강의했다.
케플러는 종교 분쟁을 피해 할 수 없이 프라하로 자리를 옮겨, 당시 이름을 날리던 천문학자 티코 브라헤의 제자가 되었다. 이곳에서 화성의 운행을 관측하면서 행성운동을 깊이 탐구했다. 브라헤가 죽은 후에는 그의 지위를 계승할 만큼 실력을 인정받았다. 그 후 그는 브라헤가 남긴 방대한 자료를 바탕으로 코페르니쿠스의 이론을 정교하게 다듬었을 뿐만 아니라 제국 수학자로서 명성을 쌓아갔다.
케플러는 화성 관측 결과를 『신천문학』이라는 제목으로 출판하였고, 두 개의 렌즈 조합 원리에 대해 설명한 최초의 광학 이론서 『굴절광학』을 저술하여 케플러식 망원경의 원리를 설명하였다. 그런가 하면 『우주의 조화』로 행성의 공전 주기와 공전 궤도의 반지름과의 관계를 설명한 행성운동 법칙을 발표하였다. 특히 케플러의 행성운동에 관한 세 법칙은 코페르니쿠스의 지동설에 쐐기를 박은 것으로서, 중세의 세계관을 근본부터 뒤집는 것이었다.
말년에 이르러 케플러는 로그를 사용하여 행성의 위치를 계산한 『루돌프표』를 만들었는데, 이것은 원양 항해자들로부터 큰 신뢰를 얻었다. 이처럼 활동적인 나날을 보내던 케플러는 1630년 11월 15일 길에서 급사하였다. 그의 이론은 후대에 이어져 뉴턴의 만유인력법칙에 중대한 영향을 끼쳤다.