The Copernican Revolution Thomas S. Kuhn 발제: 정동욱

Contents The Problem of the Planets Copernicus’ Innovation Epicycles and Deferents Ptolemaic Astronomy The Anatomy of Scientific Belief Copernicus’ Innovation The Assimilation of Copernican Astronomy

Epicycles and Deferents (1) Classical Common Belief 하늘의 일주운동 태양의 연주운동 (황도) 황도면 근처에서 떠돌아다니는 행성 (서→동) 수성, 금성의 최대이각 존재 행성의 역행운동

Epicycles and Deferents (2) Planet’s Retrograde Motion

Epicycles and Deferents (3) Basic Form and Function 일찍부터 사용 Eg. Apollonius & Hipparchus (BC 3-2) 설명력 역행 지구와의 거리 & 밝기 역행운동의 시기와 위치 불일치 Powerful & Economical Explanation

Epicycles and Deferents (3) Mercury’s deviation from one trip to the next 황도면 일주: 평균 1년 역행 주기: 116일. 즉, 주전원의 3번 회전: 348일<365일

Ptolemaic Astronomy (1) one-epicycle & one-deferent system’s problem 미세조정이 필요한 문제들 금성의 최대이각이 항상 45도가 아님 역행운동 주기의 불일치 행성 일주면과 황도면의 불일치 행성 운동 각속도의 주기적 변화 (eg. 태양: 춘분점->추분점 vs. 추분점->춘분점. 6일차) 문제해결을 위한 프톨레마이오스의 수학적 도구 minor epicycle, eccentric & equant

Ptolemaic Astronomy (2) Minor epicycle: Basic Forms 6days longer Minor epicycle: westward (b) one revolution(sun) (c) two revolutions

Ptolemaic Astronomy (3) Minor epicycle: Planets

Ptolemaic Astronomy (4) Major epicycle & minor epicycles 주전원의 두가지 기능 Major epicycle: 역행운동 등의 현상에 대한 질적인 설명 Minor epicycle: 이론과 관찰 사이의 양적인 차이에 대한 미세조정 코페르니쿠스가 없앤 주전원 major epicycles not minor epicycles

Ptolemaic Astronomy (5) Eccentric & Equant

Ptolemaic Astronomy (5) Ptolemy & Ptolemaic Astronomy 프톨레마이오스의 Almagest 지난 천문학의 성과 종합(complete, detailed & quantitative) 그동안 개발된 수학적 도구 체계적으로 사용 모든 행성의 운동 양적으로 설명 프톨레마이오스 천문학: 후속 작업 주전원, 이심원, 대심 추가 또는 제거하는 작업 기법에 대한 근본적 수정 없었음 코페르니쿠스도 (equant를 제외하면) 이 점에서 다를 바 없음

The Anatomy of Scientific Belief (1) “It Never quite Worked” 관찰과의 불일치 질적 설명의 성공 양적 불일치의 지속 프톨레마이오스, 코페르니쿠스도 마찬가지 코페르니쿠스가 매달린 문제 정확성 위한 단순성의 감소 코페르니쿠스의 불만. 그러나 그도 해결 못함

The Anatomy of Scientific Belief (2) Longevity of Ptolemaic System 프톨레마이오스 체계의 장수가 던지는 질문 어떻게 불완전한 체계가 천문학자들을 그렇게 오랜 기간 동안 사로잡을 수 있었는가? (혁명의 지연) 어떻게 그 심리적 통제가 풀릴 수 있었는가? (혁명의 성공) 역사적 문제이자 개념 도식의 본성과 구조에 대한 문제

The Anatomy of Scientific Belief (3) Logical Outline for Revolution 관찰과 이론의 관계 현실적인 관찰을 만족시키는 두 개 이상의 대안적 이론 언제나 가능 잠재적 차이는 있을 수 있음(eg. 연주시차) 이 잠재적 차이를 밝히기 위한 새로운 연구를 위해서는 새 이론을 미리 믿어야 함. 즉 그에 대한 자신감 필요 (오류가능하다는 위험부담 존재) 혁명에 대한 논리적 개요 이론/관찰의 불일치 & 임시변통적 해결 이에 대한 불만으로 새로운 이론 등장

The Anatomy of Scientific Belief (4) Logical Outline vs. History 혁명에 대한 논리적 개요와 역사적 사실과의 불일치 프톨레마이오스 체계는 관찰과의 불일치에도 불구하고 엄청 장수 프톨레마이오스 천문학에 대한 서로 다른 태도 코페르니쿠스: 임시변통적 해결책으로 가득찬 괴물 동시대의 천문학자들: 자연스런 작업. 궁극적으로 완벽히 작동할 것 프톨레마이오스 체계의 장수 원인 최초의 인상적인 성공 -> band-wagon effect 천문학 외의 맥락과의 연관(지상계의 맥락 & 정신적 맥락)

Contents 2 The Problem of the Planets Copernicus’ Innovation Copernicus and the Revolution Motives for Innovation – Copernicus’ Preface Copernicus’ Physics and Cosmology Copernican Astronomy – The Two Spheres Copernican Astronomy – The Sun Copernican Astronomy – The Planets The Harmony of the Copernican System Revolution by Degrees The Assimilation of Copernican Astronomy

Copernicus and the Revolution De Revolutionibus Orbium Caelestium 혁명을 시작한 책: 천구의 회전에 관하여 (1543) 책 자체 vs. 책의 (예기치 못한) 혁명적 귀결 지구의 운동을 제외하면 전통적인 천문학에 의존 천구 개념, 수학적 기법(원운동, 주전원, 이심원) 도입부를 제외하면 난해한 수학: 전문가를 대상으로 한 책 혁명을 시작한 책: 과거 전통의 최정점이자 새로운 전통의 씨앗 (이는 혁명을 시작한 모든 저작의 공통점) Q1. 어떻게 혁신이 전통에서 비롯될 수 있는가? Q2. 어떻게 계승자에게 그 혁신이 인식될 수 있는가?

Motives for Innovation (1) Monsterious Ptolemaic Astronomy 프톨레마이오스 체계에 대한 불만: 괴물 체계의 남발. 그럼에도 이론과 관찰의 계속된 불일치 단일하지 않은 원리의 복잡한 사용: 우주의 조화와 대칭성 훼손 신플라톤주의의 영향 시간의 효과 새로이 누적된 자료 및 오차의 누적(오래된 시계) 잘못된 자료 또한 누적

Motives for Innovation (2) Mathematical Astronomer 코페르니쿠스의 지구 운동 개념은 천문학의 기술적인 문제 해결을 위한 효과적인 기법을 찾다가 나온 부산물이었음 천구의 회전에 관하여 혁명적 귀결. 그러나 그 자체는 순전히 기술적, 전문적인 천문학책 지구를 움직이게 만든 것: 수리 행성 천문학 not 우주론, 철학 코페르니쿠스 지동설 vs. 고대의 지동설 Complete, Detailed & Quantitative 모든 천문학적 문제에 대한 정교한 수학적 체계 -> 전문가들에게 어쩔 수 없이 수용되게 만듦

Copernicus’ Physics and Cosmology (1) First Book 일반인을 위한 전문적이지 않은 부분 목적: 아리스토텔레스 우주론 내에서 지구 운동 허용 지동설의 주요근거: 출처 - 스콜라 철학 (eg. Oresme) 규칙성은 원+조합 외에는 불가능 지구는 천체와 같이 구형 -> 따라서 지구도 원운동(자연스러운 운동) 왜 담긴 것(지구)이 아니라 담은 것(우주)가 움직여야 하는가? 우주 회전 속도의 문제: 무한한 것은 움직일 수 없다. 등등 설득력 부족: 지동설을 원래 믿을 사람에게나 진지하게 읽혀질 부분. 코페르니쿠스의 주된 관심사 아니었음

Copernicus’ Physics and Cosmology (2) Copernicus’ Incongruity 코페르니쿠스의 부조화 지구의 운동은 전통우주의 입장에서 anomaly 코페르니쿠스의 우주는 전통우주 태양은 우주의 중심 not 별 유한한 우주(다소 커져야 하긴 했음) 행성을 돌려주는 천구 (단, 최외각 천구는 정지) 모든 운동 원운동. 주전원 여전히

Copernicus’ Astronomy – The Two Spheres 지구의 3가지 운동 자전, 공전, 회전축의 연주운동 지구의 회전을 통해 천체의 겉보기 회전 설명 문제: 지구의 회전반경과 항성천구의 크기 관찰: 수평면(horizontal plane)이 항성천구를 반으로 자름. 지구의 회전(공전 및 자전) 반경이 항성천구에 비해 극히 작야야 토성과 항성천구 사이의 간격 너무 벌어짐: 직관적으로 문제 -> 이후 계승자들에 의해 무한 우주론으로 발전

Copernicus’ Astronomy – The Sun 설명력 & 단순성 프톨레마이오스 체계와 동등 프톨레마이오스 체계가 더 간단 연주시차의 문제: 천구의 크기 회전축의 운동

Copernicus’ Astronomy – The Plaets (1) Elimination of major epicycle 역행운동 행성주기 불일치 문제 해결

Copernicus’ Astronomy – The Plaets (2) Still Complex System 미세조정 위해 여전히 minor epicycle & eccentric 필요 정확성, 복잡성, 일관성 나아진 것 없음 또다른 코페르니쿠스라면 자신에 대해 똑같이 비난했을 것

The Harmony of the Copernican System 실용적 실패 vs. 역사적 성공 계승자들은 무엇을 보고 코페르니쿠스주의자가 되었는가? 취향의 문제: 기하학적 조화. 행성 운동에 대한 질적 설명 + alpha 내행성의 최대이각 ‘자연스런’ 설명 행성반경과 주기 사이의 조화 조화와 대칭성에 근거한 증거: 실제적인 증거는 아님 -> 제한된 몇 명에게만 호소력 있었음

Revolution by Degrees 계승자의 출발점: 지구의 운동 & 그 귀결로서의 ‘새로운 조화’ 계승자들이 푼 문제: 태양중심설의 난점 해결하기 계승자들의 혁신 각 개인으로서는 제한적 (작업도구는 전통교육의 산물, 자원의 제약) 즉, 코페르니쿠스의 한계는 모든 혁명을 시작한 작업의 본질적, 전형적 특징 프톨레마이오스로부터 물려받은 코페르니쿠스의 특징 물리적 실재와의 부조화에 (상대적) 무관심 일차적으로 천문학 문제를 푸는 것에 집중 -> 지구를 움직이게 한 원동력

Contents 3 The Problem of the Planets Copernicus’ Innovation The Assimilation of Copernican Astronomy The Reception of Copernicus’ Work Tycho Brahe Johannes Kepler Galileo Galilei The Decline of Ptolemaic Astronomy

The Reception of Copernicus’ Work (1) Astronomers’ Reception: Infiltration 천문학자들에게 ‘침투’: 무시못할 걸작 출판 전에 이미 뛰어난 천문학자로 명성 중심가설에 회의적 & 복잡성에 실망 ‘깊이’와 ‘완전성’ 면에서 Almagest에 필적할만한 유일한 작품 이후 50년간, Second Ptolemy, 다수 인용 이후 또 50년간, Standard Reference 그러나, 책의 성공이 지동설의 성공을 뜻하진 않음 초기 수용: 도구주의 & 정확한 천문학표 As if ~~ : 지구가 도는 것’처럼’ 가정하고 계산 점차 그 불합리성에 대한 감정 완화됨 Reinhold의 Prutenic Table: 가장 최신 천문학표. 어쩔 수 없이 사용.

The Reception of Copernicus’ Work (2) People’s Widespread Clamor 널리 퍼진 불평 정치적 급진 성향과는 무관 근거1: 아리스토텔레스의 물리법칙 위반 근거2: 성서 위반 (특히. 개신교의 성서에 대한 문자그대로의 해석에 기초) 카톨릭의 대응 17세기 초 이전에는 무관심 (그 함축 단번에 알 수 없음) 17세기 초 이후의 박해 기독교 스스로의 Counter Reformation의 일환 코페르니쿠스주의 함축 명백해고 그 영향력 무시못하게 되었을때 그러나, 이미 늦었음

Tycho Brahe (1) Tychonic System 지구중심체계 & 코페르니쿠스체계와 수학적 동등 연주시차 관측안됨. 토성과 항성천구 사이의 거리 너무 커지는 것에 불만족 그럼에도, 코페르니쿠스체계의 잇점 무시할 수 없었음 결국, 관찰자 시점 바꾼 절충안 -> 코페르니쿠스체계와 친숙하게 해줌 체계의 부조화 우주의 중심과 행성의 중심의 차이 물리적 메커니즘 해명의 어려움 -> 천구개념 파괴

Tycho Brahe (2) Skillful Observation 정밀하고 안정적인 관찰: 최신 자료 업데이트. 신뢰성 신성과 혜성의 관찰 천상계의 현상: 일주시차 측정안됨 천구사이를 돌아다니는 혜성 -> 천구 개념 파괴에 일조 -> 하늘의 안정성 파괴 이러한 증거들이 코페르니쿠스체계를 지지하는가? 직접적이진 않지만, 전통적인 우주 파괴함으로써..

Yohannes Kepler (1) Laws of Mars 두가지 법칙 제1법칙: 타원궤도의 법칙 제2법칙: 면적속도일정의 법칙 법칙 발견을 위한 요건 사전에 코페르니쿠스주의자여야 했음 브라헤의 정밀한 자료 필요했음 우주의 조화로운 수학적 체계에 대한 믿음 원동력으로서의 태양(제2법칙의 원래 형식) 둘은 함께 발견

Yohannes Kepler (2) The Third Law 제 3법칙 vs. 지금은 버려진 법칙들 다른 여타의 법칙발견을 위한 노력과 제3법칙 발견을 위한 노력은 동등. 그것 없이는 제3법칙도 발견 불가능

Galileo Galilei 망원경과 하늘 불완전성: 달, 태양, 별 목성의 위성: 지구의 달 해명 금성의 크기와 위상 변화 수성 제외하면 심리적 설명. (어쩌면 수성도). 사후적 설명. 일반인들에게 엄청난 호소력