"자연과 자연의 법칙은 어둠 속에 숨겨져 있었다. 신이 말씀하셨다. '뉴턴이 있으라' 그러자 모든 것이 빛이 되었다."
1687년, 아이짝 뉴턴은 과학 역사상 가장 위대한 책으로 꼽히는 『자연 철학의 수학적 원리 (Principia)』를 출간했습니다. 그는 이 책에서 사과가 땅으로 떨어지는 힘과 달이 지구 주위를 도는 힘이 같은 중력임을 증명하며 지상과 천상을 통합했습니다. 그의 운동 법칙은 오늘날 건축, 기계 공학, 로켓 발사 등 거의 모든 물리적 현상을 설명하는 기초가 됩니다.
"외부에서 힘이 가해지지 않는 한, 정지한 물체는 영원히 정지해 있고 움직이는 물체는 영원히 등속 직선 운동을 한다." 갈릴레오가 처음 제안하고 뉴턴이 정리한 이 법칙은, 힘이 있어야만 물체가 움직인다는 고대의 상식을 깨뜨렸습니다. 버스가 급정거할 때 몸이 쏸리는 이유, 보이저 호가 엔진을 꺼도 우주 끝까지 날아가는 이유가 바로 관성 때문입니다.
뉴턴 역학의 심장이자 물리학에서 가장 유명한 공식인 F = ma는 힘(Force), 질량(Mass), 가속도(Acceleration)의 관계를 설명합니다. 물체에 힘을 가하면 속도의 변화(가속도)가 생기는데, 힘이 셀수록 가속도는 커지고, 물체가 무거울수록 가속도는 작아집니다. 이 간단한 식 하나로 우리는 자동차 엔진을 설계하고, 건물을 짓고, 로켓을 화성에 정확히 착륙시킬 수 있습니다.
힘은 언제나 쌍(Pair)으로 존재합니다. 내가 벽을 밀면, 벽도 똑같은 힘으로 나를 밉니다. 로켓이 우주 공간에서 날아갈 수 있는 건 공기를 미는 것이 아니라, 가스를 뒤로 힘차게 분출하고 그 반작용으로 앞으로 나아가기 때문입니다. 일방적인 힘이란 우주에 존재하지 않습니다.
뉴턴 역학의 성공은 인류에게 "우주의 현재 상태를 알면 미래를 완벽하게 예측할 수 있다"는 기계론적 결정론(Determinism)을 심어주었습니다. 우주는 마치 정교한 시계태엽 장치와 같아서, 신은 태초에 태엽을 감아놓은 존재로 여겨졌습니다. 이러한 믿음은 20세기 양자 역학이 등장하기 전까지 인류의 사고를 지배했습니다.