그는 근대 과학을 완성한 과학자라기보다는 최후의 마술사라고 부르는 편이 나을 정도다. 그렇기에 그의 논적이었던 독일의 라이프니츠(Gottfried Wilhelm von Leibniz, 1646-1716)는 뉴턴이 한 걸음만 더 갔으면 무신론자가 되었을 것이라고 비난했다.
10. 뉴턴의 종합
코페르니쿠스에서 시작한 과학혁명은 흔히 뉴턴이 완성했다고 한다. 그러나 뉴턴은 과학의 모든 면을 완성한 것이 아니라 천체역학을 완성했다는 의미가 된다. 그는 역학에서 수학적인 방법을 사용해서 지구를 포함한 여러 천체들의 운동을 만유인력과 몇 가지 운동법칙으로 설명할 수 있었다. 이러한 과정은 다른 여러 분야에서도 해결을 얻을 수 있다는 가능성을 제시했다. 뉴턴 종합이나 뉴턴 과학이라 불리는 이유는 바로 이러한 의미로 과학혁명의 완성을 뜻한다
뉴턴의 중요한 저서는 1687년에 출판한 『자연철학의 수학적 원리」(Philisophiae naturalis principia mathematica)와 1705년에 펴낸 「광학」(Opticks)이다. 『프린키피아』는 3권으로 나누어서 라틴어로 쓰여져 있다. 뉴턴은 1684년에서 1685년경에 케플러의 타원운동을 수학적으로 증명했다. 그 때 뉴턴은 거리의 역자승에 비례하는 힘이 있다고 가정하였으나 당시 이를 증명할 수 없었다. 그래서 그는 이러한 관계를 증명한다고 약속한 후에 『프린링키피아』의 저술을 시작했다. 1권에서는 진공 속에서 물체 입자의 운동을 수학적으로 설명하고 있다. 여기서 여러 종류의 가능한 힘들을 수학적인 형태로 가정하고 그런 힘에 의한 운동을 수학적으로 추론하고 있다.
제 2권은 진공이 아닌 저항이 있는 공간에서 물체입자의 운동을 다루고 있다. 이 부분은 데카르트의 『철학적 원리」를 비판하기 위해서 쓰여진 것으로 오늘날의 유체역학에 해당한다. 데카르트의 주장인 우주는 물질로 가득한 물질공간으로 구성되어 있으며 소용돌이로 이루어졌다는 주장을 반론하기 위한 것이나 현대적 관점에서 보면 뉴튼도 오류를 범하고 있다.
제3권은 「우주의 체계 - 그 수학적 취급」이라는 부제가 붙은 부분으로서 천체역학을 다루고 있다. 그는 케플러 법칙을 법칙이란 말 대신에 경험적인 규칙성을 뜻하는 현상이라 부르고 있다. 이부분에서 뉴턴은 1권에서의 수학적 방법을 이용하고 거리의 역자승에 비례한다는 힘을 가정하여 수학적인 방법을 통해서 케플러의 법칙들을 유도해 냈다. 이러한 과정은 행성뿐만 아니라 위성들의 관측결과와도 일치되는 것으로 천문학 혁명의 완성과 역학 혁명의 마무리를 가져온 훌륭한 업적이다. 그러나 『프린키피아』의 내용은 대수의 방법이 아니라 기하학적인 방법을 사용했고, 더구나 라틴어로 쓰여졌기에 일반인이 이해하기는 상당히 어려웠었다. 또한 유럽대륙에서는 데카르트의 기계적 철학의 영향으로 분리된 힘인 인력이라는 개념을 이해하는데 강한 거부반응을 보였다. 그러나 이 책은 출판과 동시에 뉴턴의 명성을 전 유럽에 떨쳤고 여러 학자들로부터 굉장한 주목을 받게 되었다.
한편 「광학」은 『프린키피아』와는 전혀 다른 성격의 책이었다. 우선 영어로 쓰여졌으며 실험적인 과학내용을 담고 있다. 빛이 프리즘을 통과해서 단색광으로 분리되는 현상을 빛이 입자설에 근거해서 설명하고 있으나 색깔에 관한 미시적 메커니즘은 다루고 있지 않았다. 다만 거시적인 현상만 서술하고 있을 뿐이다. 이러한 태도는 『프린키피아』에서 행한 행동, 즉 나는 가설을 세우지 않는다는 태도와 일맥상통한다. 여기서 가설이란 실험적으로 검증할 수 없는 설명을 뜻한다. 뉴턴은 이러한 방법으로 중력을 설명하였다. 뉴턴의 방법이란 현상들로부터 (예를 들면 케플러의 경험법칙) 그런 현상이 생기게 하는 힘을 얻어내고, 그 힘으로부터 수학적 취급을 통해 그 현상뿐만 아니라 다른 현상까지 얻어내는 방법이다. 그러나 현상에서 힘을 얻어내는 과정은 논리적으로 얻어지는 것이 아니다. 이 때에는 가정이나 상상 등의 추론이 동반된다.
뉴튼은 「광학」의 뒷부분에 질문들을 부록으로 제시하고 있다. 특히 질문 31번은 빛, 전기, 자기나 많은 화학현상이 그 밑바탕에는 그것들의 어떤 고유의 힘이 있을지도 모른다고 의문을 제기하고 있다. 그러한 힘을 선정한 이유는 그 힘을 수학적으로 추론할 수도 있다는 바램 들이다. 이러한 생각들은 18세기의 과학에 커다란 영향을 끼쳤다. 특히 화학분야는 화학적 친화도를 수학적으로 표현하려는 노력이 잇달았으나 결국 실패로 끝났다. 뿐만 아니라 이러한 시도는 생명과학이나 사회과학(심리학이나 인식론)등에 까지 펴졌다. 그러나 전자기 분야에서는 성공을 가져왔다. 쿨롱(Charles Augustin de Colomb, 1736-1806)이 전기력이나 자기력의 힘이 거리의 역자승에 비례한다는 공식을 확립한 것이 바로 그것이다.
뉴턴 과학은 『프린키피아』에서 볼 수 있듯이 수학적이고 기계적인 경향을 가졌다. 그리고 「광학」에서 보는 바와 같이 경험적이고 사색적이며 힘을 가정하는 경향을 나타냈다. 이러한 뉴턴 과학의 특징을 뉴턴 추종자들은 그 중 한가지만 강조하는 경향을 갖고 추론이나 사색적인 연구나 정확한 수학적 연구를 하는 집단으로 분리되어 발전해 나갔다. 특히 수학적으로 『프린키피아』를 정리하려는 시도가 이루어져 결국 프랑스의 라플라스(Laplas,1749-1827)가 이를 완결했다.
18세기에 완성된 뉴턴 과학은 과학이 수학적이고 합리적이며 경험적이라는 인식을 가져왔다. 그리고 가설이나 독단을 사용하지 않는다는 생각은 철학적이거나 형이상학적인 논의를 배격했다. 또한 인간의 능력에 대한 믿음은 사회도 특별한 방해가 없는 한 발전한다는 낙관론을 가져오게 되었다. 이러한 생각들은 계몽사조에 크게 기여한다. 그리고 뉴턴 과학은 근대과학의 기초가 되었으며 과학의 방법이나 내용 및 과학제도 등 과학이 사회 내에서 차지한 위치를 그 이전 시대와 다르게 만들었다.
참고문헌 ----------------------------------------------
1. 과학이야기, 곽영직, 사민서각,
2. 과학사, 김영식, 전파과학사
3. 과학사 총설, 오진관, 전파과학사,
4. 쉽고 재미있는 과학의 역사 ⅠⅡ, 끌리오