알하젠 광학이론, 눈에서 빛이 나온다는 믿음을 깬 이야기

눈에서 레이저가 나온다고요?

밤에 이불 속에서 눈을 떠 보세요.
깜깜합니다.
아무것도 안 보입니다.

당연하죠?
빛이 없으니까요.

그런데 놀라운 이야기를 하나 해드릴게요.
지금으로부터 약 2400년 전, 고대 그리스의 천재들은 이렇게 믿었습니다.

"우리 눈에서 보이지 않는 빛이 나가서, 물체에 닿으면 그걸 볼 수 있다."

네, 눈에서 레이저가 나간다는 뜻입니다.
마치 슈퍼히어로처럼요.

이걸 주장한 사람이 누구냐고요?
아무나가 아닙니다.
수학의 아버지 유클리드, 철학의 거장 플라톤.
역사상 가장 똑똑하다는 사람들이 진지하게 이 이론을 믿었습니다.

"그럼 눈에서 빛이 나오면, 어두운 방에서도 볼 수 있어야 하는 거 아닌가요?"

좋은 질문입니다.
놀랍게도, 이 간단한 질문을 진지하게 던진 사람은 1000년 넘게 거의 없었습니다.
모두가 "위대한 선배님들이 그랬으니까"라고 고개를 끄덕였을 뿐이에요.

그러다 한 남자가 나타났습니다.
이름은 이븐 알하이삼.
서양에서는 알하젠이라고 불립니다.
그리고 그는 이 오래된 믿음을 완전히 뒤집어 버렸습니다.

나일강을 다스리겠다고 큰소리친 남자

이야기는 약 1000년 전, 지금의 이라크 바스라에서 시작됩니다.

알하젠은 어릴 때부터 호기심 덩어리였습니다.
수학, 천문학, 의학.
손에 잡히는 책은 뭐든 읽었고, 눈에 보이는 건 뭐든 궁금해했습니다.

그의 명성은 점점 커져서, 결국 이집트의 칼리프(지금으로 치면 왕)의 귀에까지 들어갔습니다.
당시 이집트의 가장 큰 골칫거리는 나일강의 범람이었어요.
해마다 강이 넘쳐서 마을이 잠기고, 농사가 망가졌습니다.

알하젠은 자신 있게 말했습니다.
"제가 나일강에 댐을 만들어 물을 다스리겠습니다."

칼리프는 기뻐하며 그를 이집트로 초청했습니다.
알하젠은 배를 타고 나일강 상류까지 올라갔습니다.

그리고 강을 직접 보는 순간, 깨달았습니다.

이건 불가능하다.

나일강은 그가 상상했던 것보다 어마어마하게 거대했습니다.
당시 기술로는 도저히 댐을 쌓을 수 없었어요.
지금의 아스완 댐은 20세기에 현대 장비를 총동원해서 겨우 만든 겁니다.

문제는 칼리프의 성격이었습니다.
당시 칼리프 알하킴은 변덕스럽고 잔인하기로 유명했거든요.
"못 하겠습니다"라고 말하는 순간, 목이 날아갈 수도 있었습니다.

알하젠은 기막힌 선택을 합니다.
미친 척을 한 겁니다.

그는 갑자기 이상한 말을 하고, 엉뚱한 행동을 하기 시작했습니다.
칼리프는 "이 사람이 정신이 나갔구나" 하고는, 죽이는 대신 집에 가둬 버렸습니다.

이 가택연금은 무려 10년 넘게 이어졌습니다.
대부분의 사람이라면 절망했을 겁니다.

하지만 알하젠은 달랐습니다.
그는 이 어둡고 조용한 방에서, 인류 역사를 바꿀 실험을 시작했습니다.

어둠 속 작은 구멍, 세상을 뒤집다

상상해 보세요.
햇빛이 쨍쨍한 낮, 방 안은 커튼으로 완전히 가려져 있습니다.
깜깜하죠.

그런데 커튼에 아주 작은 구멍을 하나 뚫어 보세요.
바늘구멍만 한 크기로요.

그러면 신기한 일이 벌어집니다.
바깥 풍경이 반대쪽 벽에 나타납니다.
나무도 보이고, 사람도 보이고, 하늘도 보여요.

그런데 한 가지 이상한 점이 있습니다.
모든 게 거꾸로 보입니다.
나무가 아래로 자라고, 사람이 머리를 아래로 한 채 걸어 다닙니다.

이게 바로 카메라 옵스쿠라, 우리말로 "어둠 상자"입니다.
알하젠은 이 어두운 방에서 이 현상을 꼼꼼히 관찰했습니다.

그는 이렇게 추리했습니다.

바깥의 물체에서 빛이 사방으로 퍼져 나간다.
그 빛 중 일부가 작은 구멍을 통과한다.
구멍은 작으니까, 빛은 거의 일직선으로 지나간다.
위에서 온 빛은 아래로, 아래서 온 빛은 위로 가기 때문에 상이 뒤집힌다.

이 단순한 관찰에서 엄청난 결론이 나왔습니다.

빛은 눈에서 나가는 게 아니라, 밖에서 눈으로 들어오는 것이다.

1000년 넘게 이어진 "눈에서 빛이 나간다"는 믿음이, 어두운 방 하나에서 무너졌습니다.

알하젠은 여기서 멈추지 않았습니다.
구멍의 크기를 바꿔 보았습니다.
구멍이 크면 상이 흐려지고, 작으면 선명해진다는 것도 알아냈습니다.
촛불 여러 개를 놓고, 빛이 서로 겹치지 않고 독립적으로 직진하는 것도 실험으로 확인했습니다.

이 모든 발견을 그는 한 권의 책에 담았습니다.
《광학의 서(Book of Optics)》, 아랍어로 《키탑 알마나지르》.
무려 7권짜리 대작이었습니다.

실험하고, 의심하고, 다시 실험하라

알하젠이 위대한 이유는 단지 빛의 비밀을 풀었기 때문만이 아닙니다.
그가 진짜로 바꿔놓은 건, "진실을 찾는 방법" 그 자체였습니다.

그 전까지 학자들은 이렇게 했습니다.
"아리스토텔레스가 이렇게 말했으니, 이게 맞다."
"플라톤이 이렇게 썼으니, 의심할 필요가 없다."

유명한 사람이 한 말이면 그냥 믿었습니다.
권위가 곧 증거였던 시대입니다.

알하젠은 정면으로 반대했습니다.
그는 이런 말을 남겼어요.

"진실을 찾는 사람은 옛 글을 읽고 무조건 믿는 자가 아니라, 그 글을 의심하고 직접 확인하는 자다."

말로만 한 게 아닙니다.
그는 모든 주장에 실험을 붙였습니다.

빛이 직진한다고?
어둠 상자에 구멍을 뚫어서 직접 확인했습니다.

빛이 꺾인다고?
물이 담긴 그릇에 막대기를 넣어서 눈으로 보았습니다.

거울에 빛이 반사되는 각도는?
다양한 모양의 거울을 만들어 하나하나 측정했습니다.

이건 오늘날 과학자들이 하는 방식과 똑같습니다.
가설을 세우고 → 실험으로 확인하고 → 틀리면 가설을 고치는 것.

우리는 이걸 과학적 방법이라고 부릅니다.
유럽에서 이 방법이 자리 잡은 건 17세기, 갈릴레이와 뉴턴의 시대입니다.

알하젠은 그보다 600년이나 앞서 이미 이 방법을 실천하고 있었습니다.

그의 《광학의 서》는 12세기에 라틴어로 번역되어 유럽에 퍼졌습니다.
영국의 수도사 로저 베이컨이 이 책을 읽고 감명받아 실험을 강조하기 시작했고요.
독일의 천문학자 케플러가 이 책을 바탕으로 눈의 구조를 연구했습니다.
뉴턴의 프리즘 실험도, 거슬러 올라가면 알하젠의 영향이 닿아 있습니다.

한 사람의 호기심이, 수백 년에 걸쳐 과학 전체를 움직인 겁니다.

당신의 눈 속에 살아있는 1000년 전의 발견

지금 주머니에서 스마트폰을 꺼내 보세요.
뒷면에 작은 동그라미가 보이죠?
카메라 렌즈입니다.

이 렌즈는 바깥의 빛을 모아서 센서에 보내는 역할을 합니다.
빛이 밖에서 들어와야 사진이 찍힌다는 원리.
이게 바로 알하젠이 어두운 방에서 발견한 그 원리입니다.

안경도 마찬가지입니다.
빛이 눈에 들어올 때 정확한 위치에 모이지 않으면 흐릿하게 보입니다.
안경 렌즈는 빛의 방향을 살짝 바꿔서, 정확한 지점에 모이게 도와주는 거예요.
알하젠이 "빛은 꺾일 수 있다"고 증명한 덕분에, 수백 년 뒤에 안경이 발명될 수 있었습니다.

영화관의 거대한 스크린도, 현미경으로 보는 작은 세포도, 망원경으로 바라보는 먼 별도.
모두 "빛은 밖에서 눈으로 들어온다"는 한 가지 사실 위에 서 있습니다.

그런데 안타깝게도, 많은 사람들이 알하젠의 이름을 모릅니다.
뉴턴은 알아도, 갈릴레이는 알아도, 그 뿌리에 있는 이 사람은 잘 모르죠.

어쩌면 그게 알하젠다운 것일지도 모릅니다.
그는 유명해지려고 연구한 사람이 아니었으니까요.
미친 척을 하면서까지 살아남은 이유는, 아직 풀지 못한 궁금증이 남아 있었기 때문입니다.

1000년 전 어둠 속 방에서 시작된 호기심.
그 호기심은 지금 이 순간, 이 글을 읽고 있는 당신의 눈을 통해 여전히 살아 있습니다.