Ch.3 Ch.3 천문학천문학 혁명혁명

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3-1 최후의 신비주의자

서로마 멸망 이후의 유럽 (Latin World)

* 로마제국: 라틴어 백과전서(세네카, 플리니우스)

* 476년 서로마 멸망 à 도시소멸, 그리스 문명의 부스러기도 못 건짐.

* ‘기독교 야만인’ 득세. 인구 감소, 신석기 시대 정도의 문화수준

* 6- 8C : 인재들 교회로 집중, 낮은 이해와 표절

* 6C-9C: 농업기술의 혁신 (고대문명과 달리 빗물에 의존)

쟁기, (소 à 말) 가슴걸이, 윤작, 수력/풍력 이용 à 인구의 증가

* 군사기술의 혁신: 등자 도입 à 기마병, 기사 à 봉건 체제 (영주)

à15 c 이후 소총, 대포의 발전으로 중앙집권화 à 민족국가

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* 로마제국: 라틴어 백과전서(세네카, 플리니우스)

* 476년 서로마 멸망 à 도시소멸, 그리스 문명의 부스러기도 못 건짐.

* ‘기독교 야만인’ 득세. 인구 감소, 신석기 시대 정도의 문화수준

* 6- 8C : 인재들 교회로 집중, 낮은 이해와 표절

* 6C-9C: 농업기술의 혁신 (고대문명과 달리 빗물에 의존)

쟁기, (소 à 말) 가슴걸이, 윤작, 수력/풍력 이용 à 인구의 증가

* 군사기술의 혁신: 등자 도입 à 기마병, 기사 à 봉건 체제 (영주)

à15 c 이후 소총, 대포의 발전으로 중앙집권화 à 민족국가

등자 (stirrup)

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1000년 경의 세계 각 지역의 인구

n 유럽: 22 백만 명

n 중국: 60 백만 명

n 인도: 79 백만 명

n 이슬람: 40 백만 명

n 대도시:

바그다드, 코르도바: 100 만 명

유럽 도시: 2-3 만 명 (5만 이하)

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n 유럽: 22 백만 명

n 중국: 60 백만 명

n 인도: 79 백만 명

n 이슬람: 40 백만 명

n 대도시:

바그다드, 코르도바: 100 만 명

유럽 도시: 2-3 만 명 (5만 이하)

중세~근세초의 역사 연표

유럽 아랍 중국800 샤를마뉴 ‘로마황제’ 즉위

962 신성로마제국 건국

1096 십자군 전쟁 시작(~1291)

1241 바투의 몽골군 헝가리 침략

1299 마르코 폴로 동방견문록

1337 영-불 백년전쟁 시작

(~1453)

1429 쟌 다르크 영국군 격퇴

1450 구텐베르크 인쇄술 발명

1453 동로마제국 멸망

1492 콜럼버스 신대륙 발견

(대항해시대 시작)

1517 루터 종교개혁 시작

622 모하메드 이슬람교 창건

642 사라센 알렉산드리아 점령

711 이베리아 반도 점령

1085 에스파냐인 톨레도 함락

1258 몽골군 바그다드 점령

1299 오스만투르크 제국 건국

1402 티무르 다마스쿠스 약탈

1521 오스만투르크 술레이만

대제 베오그라드 점령

1522 투르크 로도스섬 점령

1529 비엔나 공성

618 당 건국

916 요 건국

960 송 건국

1000 화약, 나침반1206 징기스칸 즉위

1271 원 건국

1368 명 건국

1405 정화의항해

-1433

1613 누루하치 후금

건국 (청)

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800 샤를마뉴 ‘로마황제’ 즉위

962 신성로마제국 건국

1096 십자군 전쟁 시작(~1291)

1241 바투의 몽골군 헝가리 침략

1299 마르코 폴로 동방견문록

1337 영-불 백년전쟁 시작

(~1453)

1429 쟌 다르크 영국군 격퇴

1450 구텐베르크 인쇄술 발명

1453 동로마제국 멸망

1492 콜럼버스 신대륙 발견

(대항해시대 시작)

1517 루터 종교개혁 시작

622 모하메드 이슬람교 창건

642 사라센 알렉산드리아 점령

711 이베리아 반도 점령

1085 에스파냐인 톨레도 함락

1258 몽골군 바그다드 점령

1299 오스만투르크 제국 건국

1402 티무르 다마스쿠스 약탈

1521 오스만투르크 술레이만

대제 베오그라드 점령

1522 투르크 로도스섬 점령

1529 비엔나 공성

618 당 건국

916 요 건국

960 송 건국

1000 화약, 나침반1206 징기스칸 즉위

1271 원 건국

1368 명 건국

1405 정화의항해

-1433

1613 누루하치 후금

건국 (청)

샤를마뉴 프랑크 제국의 분할

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신성로마제국(Holy Roman Empire) = 독일제국(962-1806)

1차 십자군 원정로 (1096~)

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Richard I, the Lionheart vs. Saladinat the Battle of Arsuf, by Gustave Doré

(Wikipedia)

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16 세기 초(1500) 유럽 지도

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그리스 문명의 회복

아랍어 책 à 라틴어로 번역10 c 이후 피레네 산맥의 산타마리아 수도원, 톨레도 함락 – 수복 지역에서 과학/철학서 번역. 시칠리아는 아랍-유럽 문화교류의 중심.

• 11 c 이후 중세가 안정되면서 학문이 회복되기 시작à 자연철학, 수학, 천문학: 교회학교나 대학의 교양 à 13 c 그리스 수학 수준 회복.

아리스토텔레스를 둘러싼 논쟁과 분석: 경험주의 논쟁, 동역학이 철학에서 분리되기 시작. 관성, 속도, 가속 등의 초기 연구 등장.

• 십자군 전쟁 (1096-1291)

• 르네상스 (15-16c): Renaissance = Re-birth. 무엇이 새로 태어났는가? - 예술, 기술의 발달, 수리적 신비주의, 유럽인의 자신감 회복

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아랍어 책 à 라틴어로 번역10 c 이후 피레네 산맥의 산타마리아 수도원, 톨레도 함락 – 수복 지역에서 과학/철학서 번역. 시칠리아는 아랍-유럽 문화교류의 중심.

• 11 c 이후 중세가 안정되면서 학문이 회복되기 시작à 자연철학, 수학, 천문학: 교회학교나 대학의 교양 à 13 c 그리스 수학 수준 회복.

아리스토텔레스를 둘러싼 논쟁과 분석: 경험주의 논쟁, 동역학이 철학에서 분리되기 시작. 관성, 속도, 가속 등의 초기 연구 등장.

• 십자군 전쟁 (1096-1291)

• 르네상스 (15-16c): Renaissance = Re-birth. 무엇이 새로 태어났는가? - 예술, 기술의 발달, 수리적 신비주의, 유럽인의 자신감 회복

대학과 아리스토텔레스

n 대학 등장: 볼로냐 (1158), 파리 (1180), 옥스퍼드 (1170)

n 교양과정을 거친 후 법학, 의학, 신학의 전공을 밟게 됨.

n 교양학부의 논리와 철학 교재: 아리스토텔레스가 중요한 역할

à 명제 하나 하나에 대한 검토가 이루어짐.

n 주해에서 벗어나 질문을 중심으로 한 변증법적 수업: 사변적, 세

부적, 지엽적, 엄격성.

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n 대학 등장: 볼로냐 (1158), 파리 (1180), 옥스퍼드 (1170)

n 교양과정을 거친 후 법학, 의학, 신학의 전공을 밟게 됨.

n 교양학부의 논리와 철학 교재: 아리스토텔레스가 중요한 역할

à 명제 하나 하나에 대한 검토가 이루어짐.

n 주해에서 벗어나 질문을 중심으로 한 변증법적 수업: 사변적, 세

부적, 지엽적, 엄격성.

철학과 신학 (13세기)

n 로저 베이컨: 광학, 수학을 비롯한 중세 과학에 다양한 관심

“권위는 지식을 줄 수 없다.” 추론과 실험의 trial and error. (최초의 과학자?)

n 융합: 대 알베르토, 토마스 아퀴나스 (스콜라 학파: 신학 + 아리스토텔레스 철학)

n 대립: 파리 주교 219개 명제 단죄 (1277)

예) 세계는 영원히 존재한다.

영혼은 죽음과 더불어 사라진다.

지상현상은 천체들에 의해 지배된다.

등등…

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n 로저 베이컨: 광학, 수학을 비롯한 중세 과학에 다양한 관심

“권위는 지식을 줄 수 없다.” 추론과 실험의 trial and error. (최초의 과학자?)

n 융합: 대 알베르토, 토마스 아퀴나스 (스콜라 학파: 신학 + 아리스토텔레스 철학)

n 대립: 파리 주교 219개 명제 단죄 (1277)

예) 세계는 영원히 존재한다.

영혼은 죽음과 더불어 사라진다.

지상현상은 천체들에 의해 지배된다.

등등…

오컴(Ockham)의 면도날

n 여러 이론 중에서 하나를 선택할 때의 원칙

n 쓸데없이 본질적인 것이 다수일 필요가 없다. (실체나 본질은 실

재하지 않는다.)

n 똑같은 것을 설명할 때 더 간단한 이론이 더 낫다.

n 자연을 이해하는 방법은 아님. (자연은 복잡가능)

n Einstein의 경고: “Make your theory as simple as possible,

but no simpler.” 과학에 있어서 직관, 논리, 과학적인 방법(실

험)이 더 중요할 때가 있다.

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n 여러 이론 중에서 하나를 선택할 때의 원칙

n 쓸데없이 본질적인 것이 다수일 필요가 없다. (실체나 본질은 실

재하지 않는다.)

n 똑같은 것을 설명할 때 더 간단한 이론이 더 낫다.

n 자연을 이해하는 방법은 아님. (자연은 복잡가능)

n Einstein의 경고: “Make your theory as simple as possible,

but no simpler.” 과학에 있어서 직관, 논리, 과학적인 방법(실

험)이 더 중요할 때가 있다.

레오나르도 다 빈치 (1452-1519)

n 빈치 마을의 레오나르도(Leonardo da Vinci)

n 르네상스기의 대표적인 수학자, 과학자, 공학자, 예술가

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과학자 다빈치

n 기술과 학문이 결합한 르네상스의 대표적인 예 (보티첼리, 뒤러,

미켈란젤로 등)

n 역학, 지질학, 해부학과 기하학 등.

n 가속도, 관성, 작용/반작용의 개념 보임.

n 빛과 소리의 파동성, 소리의 속도, 공기의 열팽창 등

n 구체적인 문제들에 주로 관심 à 추상화, 수학화된 과학으로서

발전시키지 못함.

n 19세기에야 노트 출간, 부분적으로만 후대에 영향

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n 기술과 학문이 결합한 르네상스의 대표적인 예 (보티첼리, 뒤러,

미켈란젤로 등)

n 역학, 지질학, 해부학과 기하학 등.

n 가속도, 관성, 작용/반작용의 개념 보임.

n 빛과 소리의 파동성, 소리의 속도, 공기의 열팽창 등

n 구체적인 문제들에 주로 관심 à 추상화, 수학화된 과학으로서

발전시키지 못함.

n 19세기에야 노트 출간, 부분적으로만 후대에 영향

현존 해부학, 발명 도면들

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수학과 예술 작품

계산기

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천문학 혁명의 시작

프톨레마이오스 체계는 관측기술의 발달로 점점 복잡해졌고, 달력(교회력)과 항해력에 문제 발생.

n 니콜라우스 코페르니쿠스 (Nicolaus Copernicus, 1473-1543) : 태양중심설(지동설) 부활

n 티코 브라헤 (Tycho Brahe, 1546-1601) :

행성 운동 정밀 관측, 천구의 존재 부정

n 요하네스 케플러 (Johannes Kepler, 1571-1630) : 천문학 혁명 완성 – 행성의 타원궤도 정립

- 뉴턴 역학의 바탕 제공.

- 최후의 신비주의자

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프톨레마이오스 체계는 관측기술의 발달로 점점 복잡해졌고, 달력(교회력)과 항해력에 문제 발생.

n 니콜라우스 코페르니쿠스 (Nicolaus Copernicus, 1473-1543) : 태양중심설(지동설) 부활

n 티코 브라헤 (Tycho Brahe, 1546-1601) :

행성 운동 정밀 관측, 천구의 존재 부정

n 요하네스 케플러 (Johannes Kepler, 1571-1630) : 천문학 혁명 완성 – 행성의 타원궤도 정립

- 뉴턴 역학의 바탕 제공.

- 최후의 신비주의자

천문학 혁명 시기의 역사적 배경14501460147014801490150015101520153015401550156015701580159016001610162016301640165016601670

구텐베르크의 금속인쇄술 발명

콜럼버스 신대륙 발견

루터 종교개혁 시작

코페르니쿠스 지동설

다빈치

코페르니쿠스

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14501460147014801490150015101520153015401550156015701580159016001610162016301640165016601670

코페르니쿠스 지동설

위그노 전쟁

네덜란드 독립선언영국 스페인 무적함대 격파

30년 전쟁 시작

갈릴레이 천체 관측

영국 청교도 혁명

뉴턴 중력법칙 수립

케플러 행성 궤도 확립

코페르니쿠스

브라헤

케플러

갈릴레이

뉴턴

코페르니쿠스 (Nicolaus Copernicus, 1473-1543)

• 폴란드 천문학자, 대성당 참사관

• 수학적 아름다움을 위해 태양중심설 주장

• ‘De Revolutionibus Orbium Coelestium’ (‘천구의 회전에 관하여’) [1616년 교황청 금서로 지정]

• 갈릴레이보다는 프톨레마이오스에더 가까움.

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• 폴란드 천문학자, 대성당 참사관

• 수학적 아름다움을 위해 태양중심설 주장

• ‘De Revolutionibus Orbium Coelestium’ (‘천구의 회전에 관하여’) [1616년 교황청 금서로 지정]

• 갈릴레이보다는 프톨레마이오스에더 가까움.

"MIKOŁAJ KOPERNIK."“Copernicanism”

ß 화성의 역진운동 (관측)

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프톨레마이오스의 설명(지구중심설) à

화성의 역진운동: 코페르니쿠스의 설명

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코페르니쿠스의 지동설

n 아리스타르코스의 지동설과 유사

n 행성들 (수, 금, 지, 화, 목, 토성)을 순

서 대로 정렬.

n 실용적 기여 – 프로이센표(1551), 그레

고리력(1582)

n 운동의 근원(힘) 설명 못함.

n Ptolemy의 천동설보다 심미적이나 관

측에 근거하지 않음.

n Bruno (1548-1600) 등이 지지

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n 아리스타르코스의 지동설과 유사

n 행성들 (수, 금, 지, 화, 목, 토성)을 순

서 대로 정렬.

n 실용적 기여 – 프로이센표(1551), 그레

고리력(1582)

n 운동의 근원(힘) 설명 못함.

n Ptolemy의 천동설보다 심미적이나 관

측에 근거하지 않음.

n Bruno (1548-1600) 등이 지지

티코 브라헤 (Tycho Brahe, 1546-1601)

n 덴마크 천문학자

n 1576-1597: 천문대 (Uraniborg) 운영,

정밀 관측, 당대 최고의 천문관측 data

n 말년에 신성로마제국의 지원으로 프라하

근처에 Benatky 천문대 건설. à 케플러

à 루돌프 표 (Rudolphine Tables)

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n 덴마크 천문학자

n 1576-1597: 천문대 (Uraniborg) 운영,

정밀 관측, 당대 최고의 천문관측 data

n 말년에 신성로마제국의 지원으로 프라하

근처에 Benatky 천문대 건설. à 케플러

à 루돌프 표 (Rudolphine Tables)

벽면 4분의Mural quadrant (Tycho Brahe 1598)

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브라헤의 업적

• 반경 6 m의 천문 관측 장비 (사분의, 육분의) 제작: 10’ 이상의 오차를 4’이내로 줄임. 방대한 양의 천문 data.

• 초신성과 혜성이 달 아래 현상이 아님을 증명 à 아리스토텔레스가 주장한 불변의 천체, 항성천구개념 부정 (별들은스스로 받침대 없이 존재하고, 운동함.)

• 지구 중심설 고수: ‘새로운 천문학’에서 프톨레마이오스와 코페르니쿠스의타협 시도

à 지구 주위를 달, 태양이 회전하고 별들은 태양 주위를 회전하는 우주

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• 반경 6 m의 천문 관측 장비 (사분의, 육분의) 제작: 10’ 이상의 오차를 4’이내로 줄임. 방대한 양의 천문 data.

• 초신성과 혜성이 달 아래 현상이 아님을 증명 à 아리스토텔레스가 주장한 불변의 천체, 항성천구개념 부정 (별들은스스로 받침대 없이 존재하고, 운동함.)

• 지구 중심설 고수: ‘새로운 천문학’에서 프톨레마이오스와 코페르니쿠스의타협 시도

à 지구 주위를 달, 태양이 회전하고 별들은 태양 주위를 회전하는 우주

연주시차

가장 가까운 항성의연주시차 a ~ 0.75’’

Proxima Centauri4.22 광년 (약 400억km)

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가장 가까운 항성의연주시차 a ~ 0.75’’

Proxima Centauri4.22 광년 (약 400억km)

요하네스 케플러 (Johannes Kepler, 1571-1630)

• 신성로마제국의 천문학자.

• Graz (수학교사) à Prague (브라헤의 조교) à Linz (수학자) à Sagan 등으로 전전함.

• 브라헤의 data를 분석하여 행성의 타원궤도 법칙 발견 (뉴턴 역학법칙의 근거)

• 광학 연구: 시력 교정용 안경, 망원경, 굴절법칙 설명 (ß Snell의 법칙)

• 과학자라기보다 최후의 신비주의자

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• 신성로마제국의 천문학자.

• Graz (수학교사) à Prague (브라헤의 조교) à Linz (수학자) à Sagan 등으로 전전함.

• 브라헤의 data를 분석하여 행성의 타원궤도 법칙 발견 (뉴턴 역학법칙의 근거)

• 광학 연구: 시력 교정용 안경, 망원경, 굴절법칙 설명 (ß Snell의 법칙)

• 과학자라기보다 최후의 신비주의자

케플러 법칙

n 1법칙: 행성과 혜성은 태양을 하나의 초점으로 하는 타원궤도를 돈다.

n 2법칙: 행성이 태양을 돌면서 같은 시간 동안에 지나는 면적의 크기는 같다. (면적속도 일정 법칙)

n 3법칙: 행성의 주기의 제곱은 궤도의 장축의 세제곱에 비례한다. (모든 행성에 대해 T2/R3 = 일정)

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n 1법칙: 행성과 혜성은 태양을 하나의 초점으로 하는 타원궤도를 돈다.

n 2법칙: 행성이 태양을 돌면서 같은 시간 동안에 지나는 면적의 크기는 같다. (면적속도 일정 법칙)

n 3법칙: 행성의 주기의 제곱은 궤도의 장축의 세제곱에 비례한다. (모든 행성에 대해 T2/R3 = 일정)

면적속도일정 법칙 = 각운동량 보존법칙

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케플러의 천문학 업적

‘우주의 신비’ (1595)

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‘신 천문학’ (1609)*1602 이심 원궤도로 ‘2법칙’ 발견*1605 타원궤도로 수정, ‘1법칙’ 발견-원궤도를 가정하면 8’이내 오차로 설명 가능했으나, 브라헤의 측정오차 4’를 신뢰. à 타원!

“마치 내가 잠에서 깨어나고 새로운 빛이 내게 비치는 것 같았다.” – 세계사강의

케플러의 천문학 업적 - 계속

‘세계의 조화’ (1618)* ’3법칙’ 완성

• ‘코페르니쿠스 천문학 개요’ (1621)

• 루돌프 표 (1627) ß John Napier 의log 이용.

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루돌프 표 (Rudolphine Tables) 권두 그림Frontispiece of : "Tabulae Rudolphinae : quibus astronomicae ...." by Johannes Kepler, 1571-1630.

The iconic frontispiece to the Rudolphine Tables celebrates the great astronomers of the past: Hipparchus, Ptolemy, Copernicus, and most prominently, Tycho Brahe.

케플러의 우주관과 영향력

• 태양의 ‘활력’이 행성운동의원인 (멀리 갈수록 약해짐. ßGilbert 자석 이론의 영향)

• 천상과 지상에서 동일한 물리법칙이 적용되리라 기대 à역학 (뉴턴), 자기 연구 등에영향을 줌.

• 그러나 브라헤의 측정이 좀 더정밀했더라면 …??

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• 태양의 ‘활력’이 행성운동의원인 (멀리 갈수록 약해짐. ßGilbert 자석 이론의 영향)

• 천상과 지상에서 동일한 물리법칙이 적용되리라 기대 à역학 (뉴턴), 자기 연구 등에영향을 줌.

• 그러나 브라헤의 측정이 좀 더정밀했더라면 …??

타원 궤도!!

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체코의 수도 프라하에 있는 Tycho Brahe와 Johannes Kepler의 기념비