이븐 알하이삼 광학, 1000년간 아무도 의심하지 않은 눈빛 이론을 뒤집다

우리는 정말 '눈빛'을 쏘고 있을까?

"눈빛이 강하다."
"눈에서 불이 나온다."
우리는 이런 말을 자연스럽게 쓴다.
마치 눈이 뭔가를 바깥으로 쏘아내는 것처럼.

그런데 놀랍게도, 옛날 사람들은 이걸 진짜로 믿었다.
비유가 아니라, 과학 이론으로.

지금으로부터 약 2,400년 전, 고대 그리스.
유클리드와 프톨레마이오스 같은 당대 최고의 학자들은 이렇게 주장했다.
"사람의 눈에서 보이지 않는 광선이 나간다.
그 광선이 물체에 닿으면, 우리가 그것을 보게 된다."

이것을 '방출설'이라고 부른다.
쉽게 말하면, 눈이 일종의 손전등이라는 뜻이다.
우리 눈에서 빛을 쏴서 세상을 비춘다는 거다.

지금 들으면 웃기지 않은가?
하지만 이 이론은 무려 1,000년 넘게 아무도 의심하지 않았다.
유클리드가 말했으니까.
프톨레마이오스가 그렇다고 했으니까.
위대한 사람이 말하면, 그게 곧 진리였던 시대.

그런데 약 1,000년 전, 한 남자가 손을 들었다.
"잠깐만요. 그거 정말 맞나요?"

그의 이름은 이븐 알하이삼.
이 한마디가 세상을 바꿨다.

칼리프의 명령, 그리고 가짜 미치광이

이븐 알하이삼은 965년, 지금의 이라크 남부에 있는 도시 바스라에서 태어났다.
어릴 때부터 과학과 수학에 빠져 지냈고, 스무 살도 되기 전에 이미 주변에서 천재라고 불렸다.

그의 소문은 멀리 이집트까지 퍼졌다.
당시 이집트를 다스리던 파티마 왕조의 칼리프, 알하킴이 그를 불렀다.

칼리프의 요청은 간단했다.
"나일강이 매년 범람해서 백성들이 고통받고 있다.
당신이 천재라면서? 나일강을 다스려 보시오."

이븐 알하이삼은 자신 있게 이집트로 떠났다.
나일강 상류에 거대한 댐을 지으면 해결할 수 있다고 생각했다.

하지만 현장에 도착한 그는 절망했다.
나일강의 규모는 상상을 초월했다.
당시 기술로는 도저히 댐을 지을 수 없었다.

문제는 칼리프 알하킴이었다.
이 사람은 실패를 용서하지 않는 것으로 유명했다.
불쾌하면 목을 치는 군주였다.

이븐 알하이삼은 궁리 끝에 기막힌 선택을 한다.
미친 척을 한 것이다.

헝클어진 머리, 횡설수설하는 말투, 이상한 행동.
칼리프는 그를 죽이는 대신 가택연금시켰다.
"저 미치광이는 가둬 두어라."

이것이 1011년의 일이다.
이븐 알하이삼은 이후 약 10년간 작은 방에 갇혀 지냈다.

보통이라면 여기서 이야기가 끝났을 것이다.
하지만 그에게 그 어두운 방은 감옥이 아니었다.
실험실이었다.

어두운 방에서 찾은 빛의 진실

이런 상상을 해보자.
한낮에 커튼을 꽉 친 방이 있다.
방 안은 칠흑처럼 깜깜하다.
그런데 커튼에 아주 작은 구멍이 하나 뚫려 있다.

그 구멍으로 밖의 빛이 살짝 들어온다.
그러면 어떤 일이 벌어질까?

반대편 벽에 바깥 풍경이 나타난다.
그것도 거꾸로 뒤집혀서.
밖에 있는 나무가 벽에서는 거꾸로 서 있다.
지나가는 사람이 벽에서는 뒤집혀서 걸어간다.

이것이 바로 카메라 옵스쿠라다.
라틴어로 '어두운 방'이라는 뜻이다.

이븐 알하이삼은 갇힌 방에서 이 현상을 관찰했다.
그리고 깨달았다.

"빛이 눈에서 나가는 게 아니라, 밖에서 눈으로 들어오는 것이다."

생각해 보면 당연하다.
만약 우리 눈에서 빛이 나간다면, 깜깜한 방에서도 볼 수 있어야 한다.
손전등처럼 눈이 세상을 비추는 거니까.
하지만 우리는 불을 끄면 아무것도 볼 수 없다.

이것은 빛이 바깥에서 출발해서 우리 눈으로 들어오기 때문이다.
태양이나 촛불에서 나온 빛이 물체에 부딪히고, 그 반사된 빛이 우리 눈에 도달할 때 비로소 우리는 "본다."

이 간단한 진실을 증명하기 위해, 이븐 알하이삼은 어두운 방 실험만 한 것이 아니다.
거울로 빛을 반사하고, 물을 통과시키며 빛이 꺾이는 것을 관찰하고, 구멍의 크기를 바꿔가며 상이 어떻게 변하는지 꼼꼼히 기록했다.

그리고 이 모든 것을 한 권의 책으로 정리했다.
《광학의 서》, 아랍어로 키타브 알마나지르.

이 책은 총 7권으로 이루어져 있다.
빛이 직진한다는 것, 반사의 법칙, 굴절 현상, 눈의 구조까지.
1,000년 전에 쓰인 책이라고는 믿기 어려울 만큼 정밀하다.

이 책이 나중에 유럽으로 건너가면서, 서양 학자들은 그를 알하젠이라고 불렀다.
로저 베이컨, 케플러, 뉴턴 같은 후대 과학자들이 모두 이 책의 영향을 받았다.

'일단 의심하라' — 과학이 태어난 순간

이븐 알하이삼의 진짜 위대함은 빛의 비밀을 풀어낸 것만이 아니다.
그가 진짜로 바꾼 것은 생각하는 방법 그 자체였다.

그 전까지 학문의 방식은 이랬다.
아리스토텔레스가 뭐라고 했는지 찾아본다.
프톨레마이오스가 뭐라고 했는지 확인한다.
위대한 선배가 말한 것이 곧 답이다.

이븐 알하이삼은 이걸 정면으로 거부했다.

그는 이렇게 썼다.

"진리를 찾는 사람은 옛 책에 쓰인 것을 무조건 믿어서는 안 된다.
스스로 의심하고, 실험으로 확인해야 한다."

이것이 바로 과학적 방법의 핵심이다.
가설을 세우고, 실험을 하고, 결과를 관찰하고, 틀리면 수정한다.

우리가 학교에서 배우는 "관찰 → 가설 → 실험 → 결론"이라는 과정.
그 뿌리가 바로 이 사람에게 있다.

보통 과학적 방법론의 아버지라고 하면, 400년 뒤의 갈릴레오나 프랜시스 베이컨을 먼저 떠올린다.
하지만 이븐 알하이삼은 그보다 훨씬 먼저, 11세기에 이미 이 방법을 실천하고 있었다.

그는 또한 이렇게 말했다.
"과학자의 의무는 자신의 이론에서 약점을 찾는 것이다.
자기 이론이 맞다고 증명하는 게 아니라, 틀렸다고 증명하려고 노력해야 한다."

이것은 현대 과학에서 반증 가능성이라고 부르는 개념이다.
20세기 철학자 칼 포퍼가 정리한 이 원칙을, 이븐 알하이삼은 이미 1,000년 전에 실천하고 있었다.

권위를 믿지 말고, 자기 눈으로 확인하라.
실험이 옛 이론과 다르면, 옛 이론을 바꿔라.

이 단순하지만 혁명적인 태도가 과학을 과학답게 만들었다.

지금 이 순간, 당신의 주머니 속에도

자, 다시 그 어두운 방 이야기로 돌아가 보자.
커튼의 작은 구멍으로 빛이 들어와서 반대편 벽에 거꾸로 된 풍경이 맺힌다.

이 원리를 기억하는가?
바로 이것이 카메라의 원조다.

카메라(camera)라는 단어 자체가 카메라 옵스쿠라에서 왔다.
어두운 방의 구멍이 렌즈가 되고, 반대편 벽이 필름이 되고, 나중에는 디지털 센서가 되었다.
1,000년 전 어두운 방의 원리가 그대로 이어진 것이다.

지금 당신의 주머니 속 스마트폰을 꺼내 보라.
뒷면에 작은 동그라미가 있다.
카메라 렌즈다.

그 렌즈는 빛을 모아서 센서 위에 상을 맺는다.
이븐 알하이삼이 어두운 방에서 발견한 것과 똑같은 원리다.
구멍 대신 렌즈를 쓸 뿐, 빛이 들어와서 상을 만든다는 본질은 하나도 변하지 않았다.

안경도 마찬가지다.
빛이 눈에 들어올 때 정확히 망막 위에 상이 맺혀야 잘 보인다.
렌즈로 빛의 경로를 살짝 바꿔주는 것이 안경의 원리다.
이것 역시 이븐 알하이삼이 연구한 굴절 현상의 응용이다.

영화관의 프로젝터, 망원경, 현미경, 자동차 사이드미러, 광섬유 인터넷까지.
빛을 다루는 모든 기술의 뿌리를 따라가면, 결국 이 한 사람에게 도착한다.

이븐 알하이삼은 1040년, 이집트 카이로에서 세상을 떠났다.
75년의 생애 동안 200편이 넘는 논문을 남겼다.
광학뿐 아니라 천문학, 수학, 의학에까지 손을 뻗었다.

하지만 그의 가장 큰 유산은 특정한 발견이 아니다.
"의심하고, 실험하고, 증명하라"는 태도 그 자체다.

다음에 스마트폰 카메라로 사진을 찍을 때, 한번쯤 떠올려 보면 어떨까.
1,000년 전, 어두운 방에 갇힌 한 남자가 작은 구멍으로 들어오는 빛을 바라보며 세상의 비밀을 풀어냈다는 것을.

그리고 그가 우리에게 남긴 가장 중요한 한마디.
"누가 말했느냐가 아니라, 무엇이 사실이냐를 물어라."

이 문장 하나가 과학의 시작이었다.