온도계-괘종시계 발명도 ＂갈릴레이가 1등공신＂

“난 거인의 어깨 위에 올라가 있었기 때문에 멀리 볼 수 있었다.”

만유인력을 발견한 아이작 뉴턴이 남긴 이 유명한 말의 거인은 바로 갈릴레오 갈릴레이다. ‘근대과학의 아버지’라 불리는 갈릴레이가 15일로 탄생 440주년을 맞았다.

갈릴레이는 자신이 직접 만든 망원경으로 달, 금성, 목성을 처음 관측한 것으로 유명하다. 그는 달에 산과 계곡이 있고 금성이 달처럼 차고 이지러지며 목성에 4개의 위성이 돌고 있음을 발견했다.

이 발견은 하늘의 천체는 완벽한 모습이고 모든 천체가 지구를 중심으로 돈다는 기존의 우주체계를 뒤바꾸는 것이었다.

하지만 갈릴레이가 온도계의 탄생에 크게 기여했다는 사실은 잘 알려져 있지 않다.

한국기술교육대 강사인 이관수 박사(물리학사)는 “갈릴레이는 ‘온냉계(thermoscope)’를 만들었다”며 “이 장비는 그의 제자 토리첼리가 발명한 온도계의 바탕이 됐다”고 말했다.

갈릴레이의 장비는 양쪽이 뚫린 40cm의 유리대롱 한쪽 끝에 계란만 한 유리구가 연결된 것이다. 유리구를 데운 후 유리대롱의 다른 한쪽 끝에 물그릇을 갖다 대면 물이 빨려 들어가는 정도에 따라 온도의 차이를 살필 수 있다. 유리구가 식으면서 구 안의 공기 부피가 줄어 유리대롱 속으로 물이 빨려 들어가기 때문이다.

갈릴레이의 전기작가 비비아니에 따르면 1583년 갈릴레이는 성당 천장에 걸려 있던 샹들리에가 흔들리는 현상을 관찰하다가 진폭에 관계없이 주기가 같다는 ‘진자의 등시성’을 발견했다. 이 원리는 후에 호이겐스가 진자시계를 발명하는 데 바탕이 됐다. 추가 흔들리며 시간을 보여주는 괘종시계가 진자시계의 좋은 예다.

한편 갈릴레이는 피사의 사탑에서 실험을 하고 종교재판 후에 ‘그래도 지구는 돌고 있다’고 중얼거렸다고 알려져 있다. 이 박사는 “이것은 후에 만들어진 이야기일 가능성이 높다”고 말했다.

무거운 공과 가벼운 공이 동시에 떨어지는지 확인하는 실험은 갈릴레이와 비슷한 때의 네덜란드 과학자 시몬 스테빈이 한 것이라고 알려져 있다. 대신 갈릴레이는 무거운 것과 가벼운 것이 동시에 떨어진다고 이론적으로 추론한 것이다.

이충환 동아사이언스기자 cosmos@donga.com