뉴턴과 사과 이야기: 중력 발견의 진실 혹은 거짓

안녕하세요.

오늘은 우리가 한 번쯤 들어봤을 법한 유명한 이야기를 다뤄볼게요. 바로 "뉴턴이 떨어지는 사과를 보고 중력을 발견했다."는 이야기인데요. 이 이야기가 정말 사실일까요? 아니면 단순히 과학을 쉽게 설명하기 위해 만들어진 재미있는 일화일까요? 뉴턴의 삶과 중력의 발견 과정을 함께 살펴보면서 진실에 다가가 봅시다.

미국의 Babson College에 있는 뉴턴의 사과나무 후손(출처: Edunet)

뉴턴과 사과 이야기, 사실일까?

1666년, 영국 런던에 대규모 전염병(흑사병)이 퍼지면서 뉴턴은 케임브리지 대학을 떠나 고향인 울스소프 매너(Woolsthorpe Manor)로 돌아가게 돼요. 당시 그는 한창 달의 궤도와 지구의 움직임에 대해 고민하던 시기였죠.

 

뉴턴이 사과나무 아래 앉아 있다가 사과가 떨어지는 것을 보고 중력을 떠올렸다는 이야기는 그의 친구이자 전기 작가인 윌리엄 스튜클리(William Stukeley)가 기록한 내용에서 비롯됐어요. 스튜클리는 뉴턴이 "왜 사과는 항상 땅으로 떨어질까? 왜 옆으로나 위로 가지 않고 똑바로 아래로 떨어질까?"라는 질문을 했다고 전했죠.

 

하지만, 우리가 흔히 듣는 "사과가 뉴턴의 머리를 쳤다"는 이야기는 사실이 아니랍니다. 뉴턴 자신도 이 이야기를 종종 언급했지만, 과학자들은 그가 이 에피소드를 더 단순하고 재미있게 꾸며서 설명했을 가능성이 크다고 봐요.

 

중력은 무엇일까?

중력은 간단히 말해 "모든 물체가 서로 끌어당기는 힘"이에요. 뉴턴은 이 힘이 지구뿐만 아니라 달, 태양 같은 천체에도 작용한다고 생각했어요. 그는 이를 통해 "만유인력의 법칙"을 만들었죠.

 

물리학에 관심이 있는 사람들은 이미 알고 있는 뉴턴의 만유인력 법칙은 이렇게 설명할 수 있어요.

만유인력은 두 물체 사이에는 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하는 힘이 작용한다.

수식으로 표현하면

만유인력의 법칙

 

예를 들어, 지구와 달 사이에도 중력이 작용해 달이 지구를 공전하고 있는 거예요. 그리고 우리가 땅에 서 있을 수 있는 것도 지구의 중력 덕분이죠. (엄밀히 말하면 서로가 서로를 돈다라고 보는 것이 맞습니다.)

 

뉴턴의 발견, 단순한 순간의 깨달음이 아니다

뉴턴이 중력을 이해한 과정은 단순히 사과 하나로 끝난 게 아니었어요. 그는 오랜 시간 동안 관찰하고 계산하며 고민했답니다. 특히 달이 지구 주위를 도는 이유와 사과가 땅으로 떨어지는 이유가 같은 힘 때문이라는 결론에 도달했죠.

 

뉴턴은 이 아이디어를 바탕으로 1687년에 그의 대표작  '자연철학의 수학적 원리'(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), 약칭으로《프린키피아(Principia)를 발표했어요. 여기서 그는 만유인력 법칙뿐만 아니라 운동 법칙도 함께 정리하며 현대 물리학의 기초를 세웠답니다.  

 

왜 이 이야기가 중요한 걸까?

뉴턴과 사과 이야기는 단순히 재미있는 일화로 끝나는 게 아니에요. 이 이야기가 중요한 이유는 뉴턴이 "왜?"라는 질문을 던졌기 때문이에요. 사소해 보이는 현상에서도 의문을 품고 깊이 생각하는 태도가 과학적 발견으로 이어졌죠.

 

또한, 이 이야기는 과학적 사고방식이 얼마나 중요한지를 보여줘요. 뉴턴은 단순히 현상을 관찰하는 데 그치지 않고 이를 수학적으로 설명하려고 노력했어요. 그의 연구는 이후 아인슈타인의 상대성 이론 같은 더 발전된 과학으로 이어지는 발판이 되었답니다. 

 

결론: 뉴턴의 사과 이야기에서 배우는 점

뉴턴이 사과를 보고 중력을 발견했다는 이야기는 완전히 사실이라고 하기엔 과장이 있지만, 그 안에는 중요한 교훈이 담겨 있어요. 작은 호기심에서 시작된 질문들이 세상을 바꾸는 위대한 발견으로 이어질 수 있다는 점이에요. 끊임없이 계속 생각하면서 스스로에게 질문을 하는 것이 중요하다는 사실이죠.

 

다음번에 나무 아래에서 떨어지는 열매를 본다면, 뉴턴을 생각하면서 여러분도 "왜?"라는 질문을 던져보세요.

어쩌면 여러분도 미래의 뉴턴처럼 놀라운 발견을 할지도 모릅니다. 😊