17세기에 탄생한 뉴턴 역학은 과학자들에게 엄청난 영향을 주었다. 그중에서도 상징적인 경우는 프랑스의 과학자 피에르 라플라스(1749~1827)이다. 라플라스는 뉴턴 역학으로 우주의 ‘모든 현상’이 설명된다고 생각했다. 그 생각은 다음과 같다.

모든 물질을 더 이상 분할할 수 없는 입자(현대에서 말하는 소립자)의 집합으로 생각한다. 각각의 입자는 뉴턴 역학에 따라 운동한다. 만일 어느 순간에, 우주에 존재하는 모든 입자의 위치와 질량, 속도, 입자 사이에 작용한 힘을 알 수 있다면, 그들 입자의 그 후의 운동 전체를 이론적으로는 분명히 계산할 수 있다. 이는 우주의 미래의 모든 현상을 원리적으로는 미리 알 수 있음을 의미한다.

이와 같이 미래를 알 수 있는 가상적인 존재를 ‘라플라스의 악마(Laplace’s demon)’라고 부른다. 당연히 우주의 모든 입자의 상태를 안다는 것은 인간에게는 불가능하며, 그러한 막대한 계산을 할 수 있는 컴퓨터도 없다. 그러나 라플라스는 그것은 인간의 능력이 부족한 탓이지, 원리적으로는 알 수 있다(정해져 있다고 주장했다. 이러한 예에서 알 수 있는 바와 같이, 20세기가 될 때까지 뉴턴 역학은 과학자들에게 ‘궁극의 이론’의 하나였다.

양자론과 상대성 이론의 등장 후에도 뉴턴 역학은 퇴색하지 않았다. 20세기 초에 물리학에 두 가지 혁명이 일어났다. ‘양자론’과 ‘상대성 이론’이 등장한 것이다.

양자론이란 원자와 같은 미시의 세계를 정확하게 이해하는 데 필요한 이론이다. 양자론의 등장에 의해, 원자 수준의 세계에서는 뉴턴 역학이 성립하지 않는다는 사실을 알게 되었다. 한편 상대성 이론이란 시간의 공간이 늘어나거나 줄어든다는 사실을 밝힌 이론이다. 상대성이론의 등장으로, 광속(초속 30만 km)에 가까운 운동이나 블랙홀 등의 극히 중력이 강한 천체 옆에서는 뉴턴 역학이나 만유인력의 법칙이 성립되지 않음을 알게 되었다.

이처럼 뉴턴 역학은 유감스럽게도 라플라스가 생각한 삼라만상에 적용될 수 있는 ‘궁극의 이론’은 아니었다. 그러나 앞에서 말한 특수한 상황이외에는 지금도 유효하다. 우리 주변 물체의 운동이나 천체의 운동을 정확하게 설명할 수 있는 뉴턴 역학의 위력은 아직도 퇴색하지 않았다.

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