프톨레마이오스의 천동설

1. 클라우디오스 프톨레마이오스

클라우디오스 프톨레마이오스(AD 83년경~168년경) 는 고대 그리스의 수학자, 천문학자, 지리학자, 점성학자이며 음악과 역학 등의 분야에도 영향을 미쳤던 중요한 인물이다.

프톨레마이오스는 고대 이집트의 테바이드 지역에서 태어났을 것으로 추정되며, AD168년경에 알렉산드리아에서 사망한 것으로 알려졌다.

그는 앞서 언급한 바와 같이 다양하고 광범위한 분야에 대한 연구와 지식을 통해 많은 저서들을 남겼는데, 대표적인 저서는 <천문학 집대성>으로 코페르니쿠스 이전시대 최고의 천문학책으로 인정받고 있다. 아랍아 번역본으로 <알마게스트> 라는 제목으로 더욱 유명하다. 

프톨레마이어스가 고대과학에서 중요한 이유는, 과학분야에서는 고대 천문학에서는 절대적인 논리였던 천동설에 대해 수학적 방법과 데이터를 통해 더욱더 완성도 높은 과학적 논리를 주장했기 때문이다.

2. 천동설

고대 당시 바빌로니아 천문학자들은 수학적 방법을 사용하여 천문학을 설명하고 있었고, 그리스의 천문학자들은 기하학적 방법을 통해 논리를 만들고 있었다. 프톨레마이오스는 그리스 천문학자들이 사용했던 사고방법과 관측자료들을 바탕으로 독자적인 수학적 방법을 채용하여, 플라톤, 아리스토텔러스 등으로부터 이어지던 천동설에 대해 수정된 지구중심 모델을 주장했다.

수정된 지구중심 모델은 그의 저서 <알마게스트> 에 자세히 설명되어있는데, 그는 당시 지구중심설에 대해 반론으로 지속적으로 제기되었던 행성의 밝기 문제와 역행운동에 대한 반증으로 주전원/대원/이심 같은 개념을 확장하여 지구중심 모델을 수정했다.

기존의 천동설은 이심을 중심으로 하는 거대한 원이 존재하고, 이심원의 원주를 따라 회전하는 작은 주전원이 존재한다. 지구는 중심에서 벗어나 고정되어있고, 태양, 달 그리고 다른 행성들은 각각의 주전원의 원주를 따라 움직인다는 것이였다.

프톨레마이오스는 여기에 동시심이라는 새로운 개념을 도입했다. 동시심은 가성의 점으로 이심원의 지름 위에 있으나, 이심을 기준으로 할 경우 지구와 반대편에 대칭되는 점이다. 즉 이심은 지구와 동시심의 중간에 있는 가상의 점으로 동시심을 채용하므로써 그동안 모호했던 행성운동에 대해 설명할 수 있게 되었다.

그는 행성의 주전원의 동심이 동시심이라고 부르는 점을 중심으로 등속으로 원운동을 하고 있다고 가정했다. 이러한 가정에서는 동시심에서는 주전원의 중심이 항상 일정하게 운동하지만, 이심원의 운동은 항상 일정하지 않다는 것이 설명가능하다.

이렇게 프톨레마이오스는 전체적인 우주의 구조가 기존의 주전원설의 구조에 피타라고라스의 등속운동과 아폴로니우스의 주전원이 결합된 형태라고 주장했다.

이 밖에도 프톨레마이오스는 피하르코스의 사인표를 이용하여 해, 달, 행성의 위치를 계산하여 이를 통해 일식과 월식현상이 일어나는 방법 등을 설명해내기도 했다.

프톨레마이오스의 천동설은 당시 지구가 정지해 있다는 상식에 부함했고, 수학적으로 예측되었으며, 신이 창조한 인간세계가 우주의 중심이라는 점에서 이후 약 1400여년간 유럽에서는 당연한 진리로 받아들여졌다.

3. 지리학 

프톨레마이오스는 지리학 분야에서 <지리학>이라는 대표적인 저서를 남겼다. 

<지리학>은 선대 지리학자인 마리누스의 업적과 로마, 고대 페르시아의 지명사전 등 2세기 로마제국의 지리학을 한데 엮은 것이다.

<지리학>에서는 모든 장소와 지형을 격자를 사용한 좌표로 나타냈고, 사람이 살고 있는 모든 세계에 대해 지도로 나타내는 방법을 고안했다. 우선 그는 가장 서쪽의 섬이라고 생각했던 "축복받은 섬" 에 경도 0도의 자오선을 설정하고, 중국의 중앙까지 경도 180도, 세틀랜드로부터 아프리카의 동쪽 해변까지 위도 80도 정도로 표시했다.

<지리학>은 프톨레마이오스 사후에 계속해서 수정되고 내용이 추가되었던 것으로 알려져있다. 그리고 천문학에서의 <알마게스트>처럼 많은 영향을 미쳤다.

<지리학>에서 프톨레마이오스가 아시아가 실제로 동쪽으로 훨씬 확장되어있다고 하여, 콜럼버스는 서쪽으로 계속 항해하면 아시아에 도착할 수 있을 것이라고 믿었다. 또한 프톨레마이오스의 생각처럼 인도양이 남쪽 대륙에 의해 막혀 있을 것이라는 주장이 영국 탐험가 제임스 쿡이 남반구 항해에서 귀환하면서 틀렸다는 것이 1755년에 들어서야 입증될 정도로 절대적인 신봉을 받고 있었다.

4. 점성학 

프톨레마이오스는 점성학에서도 업적을 남기며 <테트라비블로스>라는 저서를 남겼다. 

이 책은 당시 에우독소스가 바빌로니아 사람들이 최초로 만든 점성술을 계승해 체계화하고, 히파르코스가 이를 발전시킨 것을 프톨레마이오스가 최종적으로 집대성하여 만들었다.

이 책을 통해 프톨레마이오스는 인간의 행동은 행성에 영향을 받는다고 믿었고, 키와 생김새, 기질 등도 별에 의해 결정된다고 믿었고, 태양, 달, 화성, 수성, 목성, 금성 , 토성의 일곱 개 행성이 만들어내는 다양한 현상을 가지고 점을 칠수 있다고 믿었다. 

<테트라비블로스>는 오늘날까지 점성술의 위대한 기본 교과서로 높이 평가받고 있다.