프톨레마이오스, 틀린 우주 모델로 1400년을 지배한 천문학자

지구를 우주의 중심에 놓았는데, 별이 정말 예측한 자리에 떴다

지구는 우주의 중심이 아니다.
그런데 그 틀린 전제로 만든 별 지도가 1400년 동안 가장 정확했다면, 대체 "틀렸다"는 건 무슨 뜻일까.

2세기 이집트 알렉산드리아에서 프톨레마이오스는 《알마게스트》를 썼다.
총 13권짜리 천문학 백과사전으로, 오늘날로 치면 전 세계 천문학자들이 수십 년 동안 쌓은 관측 데이터를 혼자 정리해 교과서로 만든 것과 같다.
이 책에서 그는 지구가 우주의 중심에 고정되어 있고, 해와 달과 행성이 그 주위를 돈다고 주장했다.

완전히 틀린 주장이었다.
그런데 이 틀린 모델로 예측한 행성의 위치가 실제 관측과 거의 맞아떨어졌다.
유럽과 이슬람 세계의 천문학자들은 1400년 동안 이 책을 표준 교재로 삼았다.

내비게이션 지도가 뒤집혀 있는데 목적지에 제시간에 도착한 상황이다.
도착했으니 지도가 맞는 걸까, 아니면 뒤집혔으니 틀린 걸까.
프톨레마이오스의 이야기는 그 질문을 1400년 동안 아무도 진지하게 묻지 못하게 만든 이야기다.

완벽한 원을 지키려다 완벽함 자체를 부숴야 했다

프톨레마이오스는 하늘의 완벽함을 증명하려 했다.
그런데 그 증명을 완성하는 순간, 완벽함의 정의 자체를 바꿔야 했다.

고대 그리스 철학에는 하나의 도그마가 있었다.
천체는 반드시 완벽한 원을 그리며 등속으로 운동한다는 것이었다.
완벽한 신의 영역인 하늘에서 불완전한 타원이나 가속은 있을 수 없다는 믿음이었다.

문제는 실제 행성이 그렇게 움직이지 않는다는 거였다.
화성 같은 행성은 가끔 하늘에서 뒤로 가는 것처럼 보이고, 속도도 들쭉날쭉했다.
원운동만으로는 이걸 설명할 수 없었다.

그래서 프톨레마이오스는 두 가지 장치를 발명했다.
하나는 주전원이었다. 큰 원 위에 작은 원을 더 얹어서, 행성이 그 작은 원을 돌면서 동시에 큰 원도 도는 구조였다. 행성의 역행처럼 보이는 현상을 이걸로 설명했다.
다른 하나는 이퀀트였다. 등속 운동의 기준점을 원의 중심이 아닌 다른 점에 두는 수학적 장치였는데, 이게 문제였다.

원의 중심이 아닌 곳에서 바라볼 때만 등속처럼 보인다는 건, 실제로는 등속이 아니라는 뜻이었다.
완벽한 원운동을 지키기 위해 만든 장치가 정작 원운동의 핵심 규칙을 어기고 있었다.
가계부 합계를 맞추려고 숫자를 이리저리 끼워 넣어 본 경험이 있다면 이 느낌을 알 것이다. 총액은 맞지만, 항목 하나하나는 현실과 어긋난다.

후대 천문학자들 사이에서도 이 이퀀트는 불편한 존재였다.
1000년 뒤 이슬람 천문학자들도, 코페르니쿠스도 이 부분에서 불만을 가졌다.
하지만 그 불만이 혁명의 불씨가 되기까지는 오랜 시간이 걸렸다.

지구를 30퍼센트 줄여 그린 지도가 콜럼버스를 대서양으로 내보냈다

콜럼버스가 대서양에 뛰어든 건 용기 때문이 아니었다.
1300년 전 누군가가 지구를 실제보다 작게 그려 놓았기 때문이었다.

프톨레마이오스는 천문학자이기만 한 것이 아니었다.
그는 《게오그라피아》라는 8권짜리 지리학 총서도 남겼다.
8,000개 지점의 좌표를 수록한, 당시로선 전례 없는 방대한 작업이었다.

그런데 이 책에 결정적인 오류가 하나 있었다.
지구의 둘레를 실제보다 약 30% 작게 계산한 것이었다.
당시 에라토스테네스가 이미 꽤 정확한 값을 계산해 놓았지만, 프톨레마이오스는 더 작은 값을 제시한 포세이도니오스의 수치를 채택했다.

1300년이 지난 뒤, 콜럼버스는 이 지도를 근거로 스페인 왕실에 서쪽 항해 계획을 제안했다.
"지구가 이 정도 크기라면, 서쪽으로 항해해서 아시아에 닿을 수 있습니다."
당시 포르투갈 왕실은 이 계획을 거절했다. 지구가 그보다 훨씬 크다는 걸 알고 있었기 때문이었다.

결국 스페인이 승인했고, 콜럼버스는 출항했다.
그리고 예상보다 훨씬 먼 거리에서 아시아가 아닌 전혀 다른 대륙을 발견했다.

만약 프톨레마이오스가 정확한 지구 둘레를 썼다면, 콜럼버스는 계획 자체를 세우지 못했을 것이다.
오류가 항해를 가능하게 했고, 항해가 세계사를 바꿨다.
잘못된 검색 결과를 믿고 여행을 떠났다가 인생 경험을 한 격이었다.

그를 끌어내린 코페르니쿠스도 그의 데이터 없이는 시작할 수 없었다

프톨레마이오스를 역사에서 퇴장시킨 증거는 다름 아닌 프톨레마이오스 자신이 남긴 것이었다.

1543년 코페르니쿠스는 《천구의 회전에 관하여》를 출판했다.
지구가 아닌 태양이 중심이라는 태양중심설을 처음으로 체계적으로 제시한 책이었다.
1400년 된 프톨레마이오스 체계를 뒤흔든 혁명적 저작이었다.

그런데 이 책의 핵심 관측 데이터 상당수는 《알마게스트》에서 가져온 것이었다.
코페르니쿠스는 프톨레마이오스의 수백 년치 행성 관측 기록을 출발점으로 삼아 새로운 모델을 세웠다.
케플러도 마찬가지였다. 그가 행성 운동의 법칙을 발견할 수 있었던 건 프톨레마이오스와 그 후계자들이 쌓아 둔 기록 덕분이었다.

선배가 만든 매뉴얼이 너무 정확해서, 그 매뉴얼의 결론이 틀렸다는 것을 증명하는 데에도 그 매뉴얼을 참고해야 하는 상황이었다.
왕좌를 빼앗긴 왕이 여전히 새 왕의 무기를 만들어 준 셈이었다.

프톨레마이오스가 1400년 동안 틀린 채로 군림할 수 있었던 건, 그의 모델이 단순히 철학적 주장이 아니었기 때문이었다.
그것은 관측이었다.
밤마다 하늘을 올려다보며 기록한 수천 개의 숫자들이었다.

그 숫자들은 전제가 무너진 뒤에도 살아남았다.
그리고 그를 뒤집은 혁명가들의 손에서 새 우주의 설계도가 되었다.

결국 프톨레마이오스의 이야기는 틀린 이론의 실패담이 아니다.
관측이라는 행위가 이론보다 오래 살아남는다는 이야기다.
그러면 한 가지 질문이 남는다. 지금 우리가 옳다고 믿는 이론 중에, 1400년 뒤에도 데이터만 살아남는 게 있지 않을까.