프린키피아

아이작 뉴턴의 저서 중 하나로 뉴턴 역학이 집대성되어 있다. 물리학의 결정적인 전환점이 된 책이다. 초판 발행은 1687년. 첫 페이지에서 제목을 단어마다 한 줄씩 배치했는데, 둘째 줄과 넷째 줄 단어는 수식어라 크기가 작고 첫째와 셋째 줄 단어가 중요하므로 크게 적혀있다. 자연과학에서의 위치를 요약할 수 있는 단어여서 셋째 줄에 위치한 프린키피아(Principia)로 부르는 경우가 많다.[1]

국내에도 '프린키피아'라는 이름의 한국어판이 세 권짜리로 출간되어 있다. 물리에 어느 정도 익숙한 사람이 읽어 보면 수학적 개념을 공들여 설명한 평범한 역학 교재라고 생각할 수도 있지만 이 책과 책에 쓰인 개념은 거의 뉴턴 혼자서 창조한 것이다. 책이 출간되기 전까지는 물리학이란 개념조차 명확히 없던 시절에 역학의 법칙들을 한 사람이 홀로 완성한 것이다.

사실 출판 20년 가량 전에 이미 책의 기본적인 내용은 완성되어 있었으나, 로버트 훅과 광학에 대한 논쟁[2]에서 상처받은 그는 발표하기를 꺼려 계속 묵혀두고 있었다. 그러다 1684년, 에드먼드 핼리[3]가 뉴턴을 찾아왔다. 당시엔 케플러 덕에 행성의 공전궤도가 타원임이 이미 알려져있었는데 왜 그러한 궤도를 돌게 되는지는 아무도 설명해내지 못하고 있었다. 핼리는 만유인력이 거리의 제곱에 반비례한다는 아이디어가 문제를 해결할 실마리라고 생각했지만 만족스럽게 풀어내지 못해 도움을 구하러 갔다. 핼리가 뉴턴에게 "만유인력이 거리의 제곱에 반비례하면 행성궤도가 어찌 될 것 같습니까?"고 물어보자 뉴턴은 미리 계산을 해봤었기 때문에 즉각 타원이라고 답했다. 이에 핼리가 깜짝 놀라서 어떻게 알아냈는지 물어보자 뉴턴은 "그거 내가 20년 전에 계산했는데?"라고 말했다(...).[4] 이 말에 핼리는 기절초풍하며 지금이라도 발표할 것을 권유했고 뉴턴은 비로소 자신의 연구 결과를 정리하여 출판했다.[5] 때문에 서문에 핼리 덕분에 이 책을 출간하게 되었다는 감사가 적혀 있다.

당시 저술에는 라틴어를 쓰는 게 학계의 원칙이었기 때문에 영국에서 쓰였으나 제목과 내용은 라틴어이다. 총 세 권[6]으로 이루어져 있으며 1권과 2권은 물체의 움직임에 대하여='고전역학'의 기초적인 부분 전부[7], 3권은 태양계의 구조 설명에 실제로 사용하는 내용이다.

미적분학의 개념을 뉴턴이 당시에도 알았다곤 하나 이 책에선 적극적으로 사용하지 않았다. 사용했다 해도 공리 선택의 차이일 뿐 결과는 어차피 똑같지만 뉴턴과 라이프니츠의 미적분은 현재 극한을 엄밀하게 정의해[8] 이에 기반한 미적분과는 다르므로 현대적인 설명방법과 같진 않았을 것이다. 대신 엄밀한 기하학적 방법으로 이론을 전개하는데, 친구도 읽기 어렵다고 내던지는 수준의 책이 되어버렸다. 난해한 저서에 짜증이 난 한 귀족[9]은 그가 길거리에 나오자 그를 가리키며 조롱하길 "저기 자기 자신을 포함해 누구도 이해하지 못할 책을 쓴 녀석이 간다!"라고 외쳤다고 한다. 가뜩이나 영어로 적어도 난해할 문제를 그것보다 더 난해한 라틴어로 적어버렸으니 당연할 수도 있다만...

이건 아는 척 거들먹거리는 이들을 엿먹이고 이론의 발전에 도움은 되지 않는 비판은 피하려는 뉴턴의 의도였다. 실제로 뉴턴은 제3권에서 "나는 원래 제3권을 일반인들이 쉽게 읽고 이해할 수 있도록 풀어서 썼다. 그러나 그렇게 하면, 그 원리들에 대해서 잘 모르는 사람들은 그 원리들에 따라서 생기는 유용함을 잘 모를 것 같고, 또 사람들이 오랜 세월 젖어 있던 편견을 버리기가 어려울 것 같아서, 그에 따른 논쟁 거리를 미리 막기 위해서, 나는 결국 제3권의 내용을 수학적 방법으로 바꿔서 썼다."라고 밝히고 있다.