“과학의 역사에서 단 한 권의 책을 고르라면 이 책일 수밖에 없다.”_김상욱
과학 애독자의 성서, 뉴턴의 《프린키피아》 한국어판 출간

근대 과학을 대표하는 자연철학자 아이작 뉴턴의 《프린키피아》는 과학 혁명과 그로부터 이어진 근대 과학의 발전에 압도적인 공헌을 한 책이다. 하지만 그간 국내에는 연구자와 일반 독자가 두루 읽을 만한 《프린키피아》 한국어판 번역서가 마땅치 않은 실정이었다. 이 책은 총 3권으로 이루어진 원서를 1권으로 묶고 현대적 디자인으로 제작한 완역본으로, 과학 독자들의 신뢰와 사랑을 받고 있는 이론물리학자 박병철의 정확하고 유려한 번역을 통해 《프린키피아》를 소개한다.

현대 문명을 만들어낸 과학의 고전을 만나다

뉴턴이 활동한 17세기에는 엄밀한 의미에서 ‘과학(science)’이라는 방법론이 존재하지 않았으며, 그 자리를 대신하던 ‘자연철학(Natural Philosophy)’은 추측과 가정만으로 자연의 원리를 탐구하고자 했다. 이런 풍조 속에서 뉴턴은 엄밀한 수학적 방법론을 이용하여 자연계의 운동을 수식으로 완벽히 기술했다. 《프린키피아》는 바로 그 뉴턴 역학을 집대성한 저작이다. 《프린키피아》에 실현된 뉴턴의 수학적 방법론은 근대 이후의 과학을 상징하는 하나의 ‘표준’으로써 현대 과학에 거대한 그림자를 드리우고 있다.
《프린키피아》 제1권은 관성계에서 일어날 수 있는 다양한 운동, 제2권은 저항이 있는 공간 또는 매질 속에서 움직이는 물체의 운동을 기술하며, 제3권은 행성과 위성의 움직임을 관찰하고 해석한다. 운동 법칙과 중력 법칙 등 고전역학의 토대가 되는 법칙을 비롯해 케플러의 행성 운동 법칙에 대한 수학적 증명, 천문 관찰을 통한 중력의 역제곱 법칙 증명 등이 모두 《프린키피아》에서 소개된다. 널리 알려졌듯 이 같은 뉴턴 역학은 고전물리학의 근간을 이루며 과학 발전에 이바지했다. 나아가 중력 법칙은 250년 후에 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 낳은 모태가 되었고 양자역학이 등장한 후에도 여전히 고고한 자태를 유지하고 있으니, 뉴턴의 이론은 지나간 과학이 아니라 여전히 우리 곁에서 살아 숨 쉬고 있다.

믿고 보는 번역자 박병철의 버킷 리스트, 《프린키피아》 한국어판

이론물리학자 박병철 박사는 과학 독자들이 가장 신뢰하는 번역자로 유명하다. 《엔드 오브 타임》, 《엘러건트 유니버스》, 《파인만의 물리학 강의》, 《페르마의 마지막 정리》, 《신의 입자》 등 독자들에게 사랑받는 과학책을 번역해왔으며, 지금까지 작업한 100여 권의 번역서 모두 정확하고 유려한 번역 선보였다. 그래서 서점가에서 ‘박병철 옮김’은 유익한 과학책, 이해할 수 있는 한국어로 번역된 과학책을 상징하는 하나의 브랜드로 통용될 정도이다. 학창 시절 《프린키피아》를 접한 그는 이 책의 번역이 자신의 ‘버킷 리스트’였다고 고백한다. 3년이 넘는 기간 동안 복잡한 논리와 과감하게 생략된 증명을 파고들어 뉴턴의 자취를 쫓아야 했지만, 결국 그는 이 어렵고 중대한 번역 작업을 마무리해냈다.

고전을 현대적 감각으로 재해석한 아주 특별한 디자인

이번에 출간하는 《프린키피아》는 총 3권으로 이루어진 원서를 한 권의 책으로 묶어 뉴턴의 이론을 완전하게 소개한다. 총 960쪽에 이르는 ‘벽돌책’을 견고한 양장본으로 제작하여 오래 곁에 두고 읽을 수 있도록 했다. 또한 목형 재단을 활용한 표지는 뉴턴을 대표하는 운동 법칙 ‘F=ma’를 입체감 있게 만들어 주목도와 재미를 동시에 잡았다. 고전을 현대적 감각으로 재해석한 특별한 디자인은 독자들에게 이 책의 소장 가치를 더해줄 것이다.

옮긴이의 말

학창 시절, 《프린키피아》를 영문판으로 읽다가 며칠 만에 포기했다. 영어가 버거운 탓도 있지만, 가장 큰 이유는 학교에서 배웠던 고전역학과 너무도 다르기 때문이었다. 맨날 자동차를 타고 매끈하게 포장된 도로만 달리다가 소달구지를 타고 자갈길로 접어들었으니 당연한 결과였다. 그러나 현대 문명의 주춧돌이 된 고전역학의 원형을 소개하는 것은 종교인들이 경전을 번역하는 것만큼이나 의미 있는 일이었기에 《프린키피아》 번역은 나의 버킷리스트에 추가되었고, 강산이 세 번 변한 후에야 간신히 종착역에 도달했다. 복잡한 논리를 수식 없이 말로 써놓은 경우가 태반이고 수학 표기법도 지금과 다른 부분이 많아서 고생을 엄청나게 했지만, 지금 나의 느낌은 ‘보람’이라는 뻔한 말로 표현하기 싫을 정도로 뿌듯하다.
뉴턴 이후 고전역학은 수많은 물리학자의 손을 거치면서 몰라보게 말끔해졌으니, 고전역학을 공부하고 싶다면 《프린키피아》보다는 그들이 집필한 교과서로 공부하는 편이 훨씬 나을 것이다. 그러나 원본의 독창성과 고색창연함에 가치를 부여하는 독자라면 한 번쯤 도전해볼 만하다. 완독을 하지 않아도 상관없다. 경전을 처음부터 끝까지 다 읽어본 사람도 손가락으로 꼽지 않던가?
- 번역자 박병철

차례

초판 저자 서문
2판 저자 서문
2판 편집자 서문
3판 저자 서문

정의
공리: 운동의 법칙

제1권 물체의 운동
1장 처음과 나중의 비율을 이용하여 정리 증명하기
2장 구심력
3장 원뿔 곡선을 그리는 물체
4장 주어진 초점에 대응되는 타원, 포물선, 쌍곡선 궤도 계산하기
5장 초점이 주어지지 않은 경우 물체의 궤적 찾기
6장 주어진 궤적을 따라가는 물체의 운동
7장 직선 궤적을 그리는 물체
8장 구심력이 작용할 때 물체가 그리는 궤적
9장 움직이는 궤도를 그리는 물체의 운동 및 근일점과 원일점의 이동
10장 주어진 면에서 움직이는 물체와 단진자 운동
11장 서로 잡아당기는 물체의 운동
12장 구형 물체가 행사하는 인력
13장 비구형 물체가 행사하는 인력
14장 큰 물체의 각 부위가 발휘하는 구심력에 의한 작은 물체의 운동

제2권 물체의 운동
1장 속도에 비례하여 저항력을 받는 물체의 운동
2장 속도의 제곱에 비례하여 저항력을 받는 물체의 운동
3장 속도에 비례하는 저항력과 속도의 제곱에 비례하는 저항력을 동시에 받는 물체의 운동
4장 저항이 있는 매질 속에서 일어나는 원운동
5장 유체정역학: 유체의 밀도와 압축
6장 저항력을 받는 단진자의 운동
7장 유체의 운동 및 유체 속에서 움직이는 포사체의 저항
8장 유체를 통해 전달되는 운동
9장 유체의 회전 운동

제3권 태양계의 구조
1장 자연철학에서 논리를 전개할 때 지켜야 할 규칙들
2장 자연 현상
3장 명제
4장 일반적 설명

역자 후기
찾아보기

책 속에서

논리적 역학이란 임의의 힘에서 초래된 운동과 임의의 운동을 야기한 힘을 정확한 명제와 증명으로 표현하는 과학이라 할 수 있다. 고대인들은 이런 역학을 “다섯 가지의 역학적 힘”으로 분류하여 연구했으나, 중력은 인공적인 힘이 아니었기에 다섯 가지 힘으로 무거운 물체를 움직일 때를 제외하고는 별다른 관심을 갖지 않았다. 그러나 지금 우리의 관심사는 인공물이나 인공적 힘이 아니라 자연철학과 자연의 힘이기 때문에, 이 책에서는 중력과 부력, 탄성력, 유체의 저항력과 같은 인력과 척력을 주로 다룰 것이다. 다시 말해서, 이 책은 “자연철학의 수학적 원리(mathematical principles of natural philosophy)”의 출발점이라 할 수 있다. 자연철학의 본분은 자연 현상(운동)으로부터 힘을 발견하고, 그 힘으로부터 다른 현상을 설명하는 것이기 때문이다. 그래서 1권과 2권에서는 일반적인 명제(proposition)를 증명하고, 3권에서는 이 명제를 이용하여 세상의 체계(the system of the world)를 설명하는 식으로 풀어갈 것이다. (중략) 독자들은 부디 이 책을 열린 마음으로, 끈기 있게 읽어주기 바란다. 도중에 오류가 발견되더라도 너무 심하게 꾸짖지 말고, 올바른 답을 찾아서 알려주기 바란다.
- 〈초판 저자 서문〉 중에서(9~11쪽)

실험과 관측에 기초한 자연철학이야말로 자연을 이해하는 최상의 수단이다. 그리고 우리의 탁월한 저자 뉴턴이 바로 이 자연철학의 정수를 세 권의 책에 담아 지혜의 빛을 밝혔다. 그는 인간의 한계를 넘어 가장 어려운 문제를 해결한 최고의 천재이자, 이 분야의 전문가들도 찬양해 마지않는 최고의 자연철학자이다. 이제 우리는 뉴턴이 활짝 열어놓은 문을 자유롭게 통과하여 아름답고 신비로운 자연의 세계를 마음껏 음미할 수 있게 되었다.
- 〈2판 편집자 서문〉 중에서(34~35쪽)

제1법칙: 모든 물체는 외부에서 힘이 작용하지 않는 한, 정지 상태나 등속 직선 운동 상태를 유지하려는 경향이 있다.
제2법칙: 운동 상태가 변하는 정도는 물체에 가해진 힘에 비례하며, 변하는 방향은 힘이 가해진 방향과 같다.
제3법칙: 모든 작용(action, 힘)에는 크기가 같고 방향이 반대인 반작용(reaction)이 수반된다. 다시 말해서, 두 물체 사이에 교환되는 힘은 항상 크기가 같고 방향이 반대이다.
- 〈공리: 운동의 법칙〉 중에서(67~78쪽)

법칙이라고 해서 다 같은 법칙이 아니다. 적용 가능한 대상과 환경, 그리고 적용되는 범위에 따라 중요도에는 분명한 차이가 있다. 개중에는 기체에만 적용되는 법칙도 있고, 전기장이나 자기장이 존재할 때만 적용되는 법칙도 있으며, 대체 어떤 경우에 적용해야 할지 모호한 법칙도 있다. 이런 점에서 볼 때 뉴턴의 운동 법칙과 중력 법칙(만유인력 법칙)은 적용 범위와 중요도에서 타의 추종을 불허한다. 그가 발견한 법칙들은 땅이건 하늘이건, 공기 속이건 물속이건, 우주 전역에 걸쳐 한결같이 적용된다. 법칙이라기보다 범우주적 칙령에 가깝다. 특히 중력 법칙은 250년 후에 아인슈타인의 일반 상대성 이론(general relativity theory)을 낳은 모태가 되었고, 빅뱅(big bang)을 비롯하여 140억 년에 걸친 우주의 역사에서 가장 중요한 법칙으로 작용해왔다. 게다가 20세기 초에 이론물리학의 판도를 송두리째 갈아엎은 양자역학(quantum mechanics)이 등장한 후에도 중력은 여전히 양자 수술대에 오르기를 거부하면서 고고한 자태를 유지하고 있다. 자연에서 발견된 네 가지 기본힘[중력, 전자기력, 약한 핵력(약력), 강한 핵력(강력)] 중 수학적 얼개가 가장 먼저 알려진 중력이 21세기로 접어든 지금까지 가장 미스터리한 힘으로 남아 있는 것이다. 이 사실을 뉴턴이 알게 된다면 과연 어떤 표정을 지을까? 문득 에드먼드 핼리가 이 책에 헌정한 서시의 마지막 구절이 떠오른다. “어느 누가 그보다 더 가까이 신에게 다가갔으랴.”
- 〈역자 후기〉 중에서(944~945쪽)

아이작 뉴턴(Isaac Newton)

옮긴이 - 박병철

연세대학교 물리학과를 졸업하고 한국과학기술원(KAIST)에서 이론물리학 박사학위를 받았다. 30년 가까이 대학에서 학생들을 가르쳤으며, 지금은 번역과 집필에 전념하고 있다. 2005년 제46회 한국출판문화상, 2016년 제34회 한국과학기술도서상 번역상을 수상했다. 옮긴 책으로 《신의 입자》, 《보통 사람을 위한 현대수학》, 《슈뢰딩거의 고양이를 찾아서》, 《엔드 오브 타임》, 《엘러건트 유니버스》, 《파인만의 물리학 강의》, 《페르마의 마지막 정리》, 《평행우주》 등 100여 권이 있으며, 지은 책으로는 어린이 과학동화 〈나의 첫 과학책〉 시리즈와 《별이 된 라이카》 등이 있다.

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