프톨레마이오스 천동설, 화성이 뒤로 가는 걸 어떻게 설명했을까

밤하늘의 별은 규칙적인데, 왜 어떤 별은 갑자기 뒤로 가는 걸까?

밤마다 하늘을 올려다보면, 별들은 아주 착하게 동쪽에서 서쪽으로 움직여요. 마치 선생님 말씀 잘 듣는 반장처럼 규칙적이죠. 그런데 화성이라는 녀석은 달라요. 몇 주 동안 잘 가다가 갑자기 뒤로 슬금슬금 물러나요. 그러고는 다시 아무 일 없었다는 듯 앞으로 가죠.

이걸 '역행 운동'이라고 불러요. 쉽게 말하면 '갑자기 뒤로 걷기'예요. 지금이야 유튜브에 검색하면 답이 나오지만, 약 1900년 전 고대 이집트 알렉산드리아에 살던 사람들에겐 엄청난 미스터리였어요.

당시 사람들은 지구가 우주의 한가운데 떡하니 서 있고, 해와 달과 별이 지구 주위를 돈다고 믿었어요. 그런데 그 믿음대로라면 화성이 뒤로 가는 건 도저히 설명이 안 됐거든요. 수학으로 계산해 봐도 답이 안 나오니까, 학자들은 머리를 쥐어뜯었어요. 바로 이 골치 아픈 문제를 "내가 풀어보겠다"고 나선 남자가 있었어요.

원 안에 또 원을 돌리면? 게임 콤보 기술처럼 움직임을 겹쳐서 풀어냈다

그 남자의 이름은 클라우디오스 프톨레마이오스, 줄여서 프톨레마이오스예요. 서기 100년쯤 이집트 알렉산드리아에서 활동한 천문학자이자 수학자였죠. 이 사람이 떠올린 아이디어는 정말 기발해요.

게임에서 캐릭터가 점프하면서 동시에 회전 공격을 날리는 콤보 기술 알죠? 프톨레마이오스는 비슷한 발상을 했어요. 행성이 지구 주위로 큰 원을 그리며 도는 동시에, 그 큰 원 위에서 작은 원을 또 그리며 돈다고 설명한 거예요. 이 작은 원을 '주전원'이라고 해요. 큰 원 위에서 팽이가 돌고 있다고 상상하면 딱이에요.

이렇게 하면 행성이 작은 원의 바깥쪽을 지날 때는 앞으로 가는 것처럼, 안쪽을 지날 때는 뒤로 가는 것처럼 보이거든요. 화성의 역행 운동이 깔끔하게 설명됐어요! 프톨레마이오스는 이 아이디어를 수학 공식으로 정리하고, 무려 1,022개 별의 위치까지 기록해서 《알마게스트》라는 책에 담았어요. 요즘으로 치면 '우주 완전 정복 공략집' 같은 거였죠. 이 공략집이 너무 정확해서, 사람들은 진짜 지구가 우주의 중심이라고 확신하게 됐어요.

이 답이 너무 완벽해서 1400년 동안 아무도 의심하지 않았다

프톨레마이오스의 《알마게스트》는 고대 그리스에서 아랍 세계로, 다시 유럽으로 전해지면서 천문학의 절대 교과서가 됐어요. 무려 1400년 동안이나요! 1400년이 얼마나 긴지 감이 안 오죠? 한국 역사로 치면 삼국시대부터 조선 중기까지에 해당하는 어마어마한 시간이에요.

뱃사람들은 이 책에 나온 별 위치를 보고 항해했고, 농부들은 계절을 예측했어요. 교회에서도 "지구가 중심"이라는 생각이 성경 말씀과 잘 맞는다며 적극 지지했죠. 틀린 이론이었지만, 현실에서 꽤 잘 작동했으니 아무도 의심할 이유가 없었어요.

그러다 1543년, 코페르니쿠스라는 학자가 "잠깐, 사실 지구가 태양 주위를 도는 거 아닌가요?"라고 주장했어요. 그 뒤를 갈릴레이, 케플러 같은 과학자들이 이어받으면서 프톨레마이오스의 체계는 드디어 무너졌죠. 하지만 생각해 보세요. 프톨레마이오스가 없었다면 그를 뛰어넘으려는 도전도 없었을 거예요. 틀린 답이 1400년간 세상을 움직인 거예요.

틀린 답도 세상을 바꿀 수 있다 — 네 교실 과학책에 남은 놀라운 교훈

과학 시간에 '천동설은 틀렸고, 지동설이 맞다'고 배우면 천동설이 그냥 바보 같은 실수처럼 느껴지죠? 그런데 프톨레마이오스의 이야기를 알고 나면 생각이 달라져요. 그는 당시에 가능한 최선의 관찰과 수학으로 밤하늘을 설명했어요. 틀렸지만, 엉터리는 아니었어요.

이건 우리 일상에서도 마찬가지예요. 수학 문제를 풀다가 답이 틀렸다고 해서 그 과정이 쓸모없는 건 아니잖아요. 오히려 어디서 틀렸는지 알게 되면, 다음엔 더 정확한 답에 가까워지죠. 프톨레마이오스의 천동설이 있었기 때문에 코페르니쿠스는 "이 부분이 이상한데?"라고 질문할 수 있었고, 결국 진짜 답을 찾아낸 거예요.

여러분 과학책 '태양계' 단원을 펼쳐 보세요. 거기에 '과거에는 천동설을 믿었다'는 문장이 분명 있을 거예요. 그 한 줄 뒤에는 1900년 전 한 남자가 원 위에 원을 그리며 밤새 계산하던 이야기가 숨어 있어요. 틀린 답이라도 온 힘을 다해 생각하면, 그 답은 다음 사람의 출발점이 된다는 것. 그게 프톨레마이오스가 우리에게 남긴 가장 멋진 교훈이에요.