지구를
비롯하여 수성, 금성, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성 모두
9개의 행성은 태양의 주위를 '타원'을 그리며 돌고 있다. 이 사실을
어떻게 알았을까?
1543년 코페르니쿠스가 지구와 행성이 태양
주의를 돈다는 설을 내세웠다. 그 후 오랫동안 사람들은 행성이 태양
주위를 원을 그리며 돌고 있고 그 속도는 언제나 같다고 생각했다. 요하네스
케플러(1571-1630)도 그렇게 믿었다. 그는 같은 시대의 천체관측자 티코
브라헤의 관측 자료를 가지고 원 모양으로 돈다는 것을 보이려고 노력했다.
그러나 티코의 관측 자료에 따르면 화성이 원을 그린다고 가정했을 경우
8분의 오차가 생겼고 그 속도도 일정하지 않았다. 그는 이 오차를 극복하려고
70여 번을 계산했다. 이 계산은 무려 8년이나 걸린 지루한 노력이었다.
그는 티코의 정확성을 잘 알고 있었다. 그는 원 모양이 아닐지도 모른다는
생각을 했다. 처음에 그는 계란형이라 생각하고 계산하였다. 그러나
실패하였다. 결국 케플러는 여러 번의 계산을 거쳐 타원 모양을 찾아내게
된다.
태양계를 벗어난 다른 행성들도 어떤 한 별을 중심으로
그 주위를 타원을 그리며 돌고 있다. 그리고 별의 둘레를 돌면서 그리는
곡선의 길은 항상 일정하다. 때문에 수많은 별들이 충돌하지 않고 질서
있게 움직일 수 있는 것이다. 이것은 알아낸 것은 순전히 수학의 힘이었다.
수학적인 계산 방법, 수학적인 작도 방법으로 알게 된 것이다.
지구와
태양과의 거리는 약 1억 5천만km이고 지구가 태양과 가장 가까워졌을
때와 가장 멀리 떨어졌을 때의 차이는 450km이다. 또 명왕성의 한 해는
지구의 248년에 해당한다. 이 사실들은 모두 수학으로 계산되어 나온
숫자들이다. 지구와 다른 별과의 관계를 연구하는 데도 수학의 힘 없이는
불가능하다. 요컨대 천문학의 발달은 수학의 발달로 이룩된 것이다.
요즘의 우주 계획에도 수많은 수학자가 참여한다.
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