1. 뉴턴의 중력 발견과 밤하늘의 진실
1-1. 뉴턴의 중력 발견과 만유인력
- 뉴턴은 질량을 가진 물체 사이에 중력이 작용한다는 사실을 밝혀냄
- (중요) 이는 모든 물체, 천체에 대해 작용하는 자연의 이치라는 주장을 함
- 천체들은 서로 중력의 힘으로 끌어당기고 있어야만 했음
- 뉴턴은 천체가 가까워지는 것이 보이지 않음을 통해, 모든 천체들이 서로를 끌어당기고 있음을 증명함
1-2. 밤하늘이 왜 어두운가에 대한 논의
- 뉴턴은 밤하늘이 왜 어두운지에 대한 논의를 시작함
- (중요) 그는 우주가 무한하다는 주장을 펼쳐, 무한한 수의 별들이 우주공간에 고르게 퍼져 있다고 가정함
- 이에 따라 밤하늘이 어두운 이유는 별들이 고르게 퍼져 있고, 그 밖의 우주가 무한하기 때문이라고 주장함
- 이 논리에 따르면, 모든 별들이 동일한 온도가 되어 밤하늘이 밝아야 한다는 논리를 펼침
1-3. 어두운 밤하늘의 진실
- 밤하늘이 실제로는 밝게 빛나야 했으며, 별들은 서로 빛을 내고 있었음
- (중요) 밤하늘이 어두운 이유는 별들이 우주로 빠르게 퍼져서 별의 표면이 지구의 표면이 되었기 때문임
- 이를 근거로, 뉴턴은 모든 물질이 움직일 때와 이동하는 데 필요한 시간이 필요하다고 주장함
- 그 이후 천문학자들은 빛의 정체에 대해 다양한 의견을 제시함
2. 빛의 속도
2-1. 빛의 존재와 속도
- 중세 시대, 어둠에 갇힌 세상을 밝히는 조명 정도로 빛의 존재를 인식함
- 100년 후, 프톨레마이오스가 빛은 우리가 볼 수 있는 이유이며, 우리가 볼 수 있는 것은 빛을 발사하기 때문이라고 주장함
- 프톨레마이오스의 이론에 기초해 헤로는 우리가 눈을 감으면 우주에 있는 별을 볼 수 있음을 주장함
- 티코 브라헤는 우주를 관측하던 중 카시노 채아라가 발생한 초신성을 목격함
- 티코 브라헤와 과학자들은 빛의 속도가 무한하며 불변하다는 널리 통용된 개념에 의문을 제기함
2-2. 빛의 속도에 대한 논쟁
- 일부 과학자들은 빛의 속도에 의문을 제기했지만, 시간이 지나면서 사라졌음
- 요하네스 케플러는 빛의 속도가 유한하다고 주장함
- 케플러는 빛의 속도가 무한하다면 수많은 빛이 지구에 도달할 수 있으므로, 지구는 밤낮 관계없이 항상 환하게 빛나고 있다고 설명함
- 케플러는 빛의 속도가 유한하다면 태양과 달의 순서로 정렬되어 일어나는 현상인 월동이 문제가 생긴다고 주장함
- 데카르트는 빛의 속도가 유한하다는 것을 받아들이지 못함
2-3. 빛의 속도 측정 시도
- 일부 과학자들은 빛의 속도가 무한하다는 것을 믿지 못함
- 빛을 추적하는 연구를 포기하지 않고, 직접 측정해보기로 함
- (중요) 갈릴레오는 덮개가 있는 등불을 이용해 빛의 속도를 측정하려고 함
- 갈릴레오의 실험은 덮개를 여는 순간 빛이 갈릴레이에게 도달하는 시간차를 이용해 빛의 속도를 구하려고 함
- 하지만 실험을 시작하자 덮개를 여는 순간 오마일 떨어져 있는 사람도 동시에 덮개를 열면서 실험은 실패함
3. 빛의 속도와 우주의 팽창
3-1. 빛의 속도와 갈릴레이의 실험
- 갈릴레이의 실험에서 빛의 속도가 존재할 때, 지구 속도로 계산해보지 못함
- 레먼은 빛의 속도가 지구 밖으로 빠르게 나가면, 빛의 속도를 구할 수 있을 것이라는 아이디어를 제안함
- 월식현상 관찰 결과, 지구와 먼 궤도 사이의 월식현상 발생 시간 차이를 통해 빛의 속도 존재 확인함
- 빛의 속도가 유한하다는 것은 지구가 태양처럼 밝게 빛나지 않는 이유가 됨
3-2. 올베르스의 역설과 빛의 속도
- 올베르스는 빛의 속도가 유한하다는 것을 통해 빛의 속도에 대한 해결책을 제시함
- 별빛은 먼 곳에서 오는 별빛을 가려 가스층에 의해 가려지므로, 먼 곳일수록 흡수되는 빛의 양이 많아져 보이지 않게 됨
- 성간 구름이 빛을 흡수한다는 설명 역시 빛의 속도 유한성을 뒷받침하긴 했지만, 빛의 속도 유한성에 대한 불가능한 설명이 되었음
- 올베르스의 역설은 지금까지도 빛의 속도에 대한 논쟁을 불러일으킴
3-3. 빅뱅 이론의 탄생과 수용
- 빅뱅 이론의 창시자 조르주 르메트르는 아인슈타인의 방정식에 집중함
- 이론적 성공에도 불구하고, 1917년 아인슈타인은 정적 우주론을 주장함
- 르메트르는 아인슈타인의 이론을 수학적으로 해석하여 우주가 팽창하고 있다는 결론을 도출함
- 초기에는 이론의 수용이 어려웠지만, 점차 인정받게 됨
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