COVID-19 때문에 세상이 온통 뒤숭숭합니다. 학교도 당분한 휴교하고 뭔가 1665년 무렵 영국 케임브리지 대학에 휴교령이 내려 고향 울스소프로 가야 했던 아이작 뉴턴 때 같은 느낌도 살짝 있습니다.

그 무렵을 기적의 해(annus mirabilis)라 부르는 것처럼, 기적의 달(mensis mirabilis)이 될 수도 있겠습니다.




그런데 과학사에서는 대개 탈신화화를 중요하게 여깁니다. 뉴턴의 '기적의 해'는 상당 부분 신화가 된 느낌이 강합니다.

이런 용어와 개념이 나오게 된 결정적 계기는 뉴턴이 말년에 쓴 다음과 같은 노트 덕분이었습니다.

"In the beginning of the year 1665 I found the Method of approximating series & the Rule for reducing any dignity of any Binomial into such a series. The same year in May I found the method of Tangents . . . , & in November had the direct method of fluxions & the next year in January had the Theory of Colours & in May following I had entrance into ye inverse method of fluxions. And the same year I began to think of gravity extending to ye orb of the Moon & (having found out how to estimate the force with wch globe revolving within a sphere presses the surface of the sphere) from Keplers rule . . . I deduced that the forces wch keep the Planets in their Orbs must be reciprocally as the squares of their distances from the centers about wch they revolve: & thereby compared the force requisite to keep the Moon in her Orb with the force of gravity at the surface of the earth, & found them answer pretty nearly. All this was in the two plague years of 1665 & 1666. For in those days I was in the prime of my age for invention & minded Mathematicks & Philosophy more then at any time since."
(Cambridge University Library, Add. MS 3968.41, fol. 85.)

(출처: R.S. Westfall (1980). Newton's Marvelous Years of Discovery and Their Aftermath: Myth versus Manuscript. Isis. 71(1): 109-121.)

이 노트는 위그노 학자 피에르 드 메조(Pierre Des Maizeaux)에게 보내는 편지의 일부였는데, 뉴턴이 죽은 후에야 발견되었습니다.

1665년 초에 이항전개의 공식을 만들어 미분법의 아이디어를 얻었으며, 이를 가지고 그 해 5월에는 접선의 방법을 11월에는 '유율법'을 찾아냈고, 이듬해 5월에는 그 역의 방법, 다시 말해 적분법을 알아냈다는 겁니다.

또 1666년 1월에는 색의 이론을 탐구했고, 같은 해에 달의 궤적까지 연장되는 중력을 생각하기 시작했고, 또 행성들을 그 궤적에 잡아두려면 거리의 제곱에 반비례하는 힘이 작용한다는 것을 알았다는 겁니다. 그리고 그 무렵이 자신의 평생 동안 가장 창의적인 시절이었다고 회고합니다.

말 그대로 전염병이 돌아 학교가 휴교하면서 아이작 뉴턴이라는 매우 창의적인 젊은이에게 엄청난 기회가 온 것으로 볼 수 있는 노트입니다.

그러나 과학사학자들은 단순히 그의 회고록만이 아니라 당시의 노트와 편지, 발표 또는 미발표 논문들을 추적하면서, 이러한 뉴턴의 회고가 의심스럽다는 것을 발견하게 됩니다.

The Annus Mirabilis of Sir Isaac Newton, 1666-1966

대표적인 논문이 아래 웨스트팔의 1980년 논문입니다.

R.S. Westfall (1980). Newton's Marvelous Years of Discovery and Their Aftermath: Myth versus Manuscript. Isis. 71(1): 109-121.

무엇보다도 전염병 때문에 울스소프에 돌아간 뒤에 자신만의 독자적인 연구에 몰두할 수 있게 되었다는 것은 사실이 아닙니다. 1660년 청교도혁명을 뒤집은 왕정복고 이후의 케임브리지 대학의 교육과정은 거의 엉망이었습니다. 전염병이 돌기 전에도 뉴턴은 거의 혼자 독자적으로 공부하고 생활했습니다. 오히려 학교가 휴교를 하고 고향으로 돌아가야 했기 때문에 도서관을 이용할 수도 없고 사고의 흐름도 끊겼다고 보는 것이 더 적절하다는 것입니다.

만일 울스소프에서 기적적으로 미적분학과 광학과 물리학 특히 보편중력법칙을 처음 밝혀내기 시작했다면, 나중에 케임브리지로 돌아온 뒤 그와 관련된 노트이든 연구를 했어야 했는데, 거의 그러지 않았습니다.

가령 1684년 에드먼드 핼리에게 보낸 논문 초고 De motu corporum in gyrum (궤도 속에 있는 물체의 운동) 이전에는 거리의 제곱에 반비례하는 힘(즉 만유인력)에 대한 별도의 연구가 전혀 나타나지 않습니다. 1687년에 출판된 Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica에는 그에 대한 논의가 상세하게 나오지만, 그 전의 기록은 1684년의 그 미발표 원고가 전부입니다.

과학사학자들은 뉴턴 자신의 말을 빌어 거리의 제곱에 반비례하는 힘에 대한 아이디어를 얻게 된 것은 1679-1680년에 로버트 후크와 주고받은 편지를 통해서였다고 보고 있습니다. 즉 그로부터 13년 전인 1666년에는 거리의 제곱에 반비례하는 힘에 대해 생각하지 못했습니다.

울스소프의 사과 나무 아래에서 사과가 떨어지는 것을 보고 보편중력(만유인력)을 생각했다는 이야기는 뉴턴의 매제가 떠벌인 이야기입니다. 물론 뉴턴이 말년에 엄청난 권력을 갖고 있을 때 나온 이야기죠.

특히 기적의 해에 대한 또 다른 신화는 20대 초의 나이에 미적분학과 광학과 중력이론에 대해 엄청난 발견을 하고 그 이후 그의 연구는 이 세 가지 주제에 집중하여 시대별로 나뉜다는 식의 이야기입니다. 이것은 전혀 사실이 아닙니다. 실제로는 뉴턴이 평생 연구에 몰두했던 주제는 신학, 특히 구약의 예언서들과 요한계시록(묵시록)을 해석하는 문제와 연금술의 문헌들을 연구하고 실험하는 것에 집중되어 있었습니다.



(뉴턴의 노트. 출처: http://www.newtonproject.ox.ac.uk/)