세상을 바꾼 인물-헤론
리론과 실제를 겸비한 고대 최고의 실험가

2019-10-23 08:26:13

헤론의 공식을 사용하면 삼각형의 세 변의 길이를 알고 있을 때 삼각형의 면적을 구할 수 있다.

고대의 과학적 전통에서 빼놓을 수 없는 것은 실용적 전통이다. 그것은 인간의 실제 생활에 필요한 과학을 탐구하거나 새로운 발명을 통해 과학의 령역을 확장하는 것을 의미한다. 고대의 실용적 전통을 잘 보여 주는 인물로는 아르키메데스와 헤론을 들 수 있는데 아르키메데스는 우리에게 매우 친숙한 반면 헤론은 아직 생소한 인물이다. 헤론은 소형 증기기구, 수력 오르간, 자동 성수기 등을 발명했으며《기체학》과 《기계학》을 비롯한 다양한 저작을 통해 고대의 실용과학을 집대성했다. ‘고대 최고의 실험가’ 또는 ‘고대에서 가장 유능한 기술자’로 평가되고 있다.


헤론은 이집트의 알렉산드리아에서 주로 활동했기 때문에 알렉산드리아의 헤론 혹은 알렉산드리아의 헤로라고도 불린다. 헤론이 언제 태여났는지, 언제 죽었는지는 분명하지 않지만 생존 시기는 기원 후 10년부터 70년 정도로 받아들여지고 있다.

헤론이 살았던 시기, 즉 기원 후 1세기는 이집트의 알렉산드리아를 중심으로 과학이 번성했다. 특히 당시의 프톨레마이오스 왕조는 무세이온을 설립하여 학문 활동을 적극적으로 지원했는데 무세이온은 학문의 전당이자 종교적 성소로서 거대한 도서관을 구비하고 있었다. 이를 매개로 헬레니즘 시대에는 수학, 천문학, 지리학, 의학, 기술 등에서 기존의 론의를 정리하고 보완하는 작업이 적극적으로 전개됐다.

헤론은 이집트인이거나 바빌로니아인으로 추측되며 그리스 교육을 받았던 것으로 전해진다. 헤론은 무세이온에서 과학과 기술에 관한 강의를 담당했으며 그의 많은 저작도 이러한 강의에서 비롯된 것으로 평가되고 있다. 헤론에게 많은 영향을 미친 인물로는 기원전 3세기에 살았던 알렉산드리아의 크테시비우스과 비잔틴의 필론이 거론되고 있다. 크테시비우스는 물시계를 개량했고 피스톤 펌프를 발명했으며 필론은 쇠사슬 톱니바퀴를 고안했고 기어에 대한 저작을 남겼다.

헤론의 대표작으로는 공기에 대한 연구를 담은《기체학》이 꼽힌다. 《기체학》의 많은 내용은 실험적 사실에서 비롯된다. 례를 들어 헤론은 공기의 립자성을 립증하기 위한 실험을 다음과 같이 서술하고 있다.

“빈 것처럼 보이는 항아리를 뒤집어서 조심스럽게 똑바로 유지한 채 물속에 밀어 넣어라. 그러면 항아리가 완전히 잠길지라도 물이 들어가지 않는다. 공기가 항아리 속을 꽉 채우고 있기 때문에 물이 들어오도록 허용하지 않는다는 사실은 명백하다. 만약 항아리 바닥에 구멍을 뚫는다면, 물은 주둥이를 통해 들어오고 공기는 구멍을 통해 빠져나올 것이다. 따라서 우리는 공기가 물체라고 가정해야만 한다. 공기는 움직일 때 바람이 된다. 바람은 움직이는 공기 이외의 다른 것이 될 수 없다. 항아리 바닥에 구멍이 뚫려서 물이 들어갈 때 그 구멍 우에 손을 대면 바람이 항아리로부터 빠져나오는 것을 느낄 것이다. 이것은 물에 의해 밀려 나오는 공기 이외의 딴 것이 아니다.”

헤론은《기체학》에서 증기를 동력으로 사용하려고 시도하기도 했다. 기력구라는 소형 증기기구는 ‘헤론의 엔진’으로도 불린다.

헤론은 기력구 이외에도 다양한 발명품을 선보였다. 《기체학》에서 언급되고 있는 수력 오르간, 《오토마타》에서 소개되고 있는 자동 성수기, 자동 개페기, 자동 연극장치 등이 그것이다. 수력 오르간은 수차에 의해 동력을 얻어 작동하는 오르간에 해당하고, 자동 성수기는 동전을 던져 넣으면 자동으로 성수가 흘러나오도록 만들어진 장치이다. 자동 개페기는 재단에 초불이 켜지면 성전 문이 열리고 초불이 꺼지면 문이 닫히는 기구이며 자동 연극장치는 바퀴와 추를 리용하여 인형을 자동적으로 움직이게 하여 연극을 상영하는 장치이다.

이러한 발명품들이 실제의 생산 활동을 위해 고안되였다고 보기는 어렵다. 례를 들어 자동 성수기는 오늘날 자동판매기의 원형처럼 느껴질 수도 있지만 사실은 신전에서 제사를 지낼 때 신비감을 조장하는 데 사용되였을 가능성이 많다. 이러한 측면에서 헤론의 발명품들은 대부분 유희적인 성격을 띤 장난감에 해당한다고 볼 수 있다. 물론 그것들이 도구나 기계의 원리를 교육하기 위한 수단으로 사용되였을 가능성도 있다. 교육을 목적으로 장난감을 사용하는 것은 19세기 유럽에서도 흔한 일이였다.

헤론이 《기계학》을 통해 기계적 기술의 기초를 종합하고 있다는 점에도 주목해야 한다. 고대의 기계적 기술은 지레대, 도르래, 나사, 바퀴와 축, 경사면과 쐐기 등과 같은 다섯 종류의 도구로 상징되고 있다. 헤론은 《기계학》에서 이와 같은 도구들을 다루면서 그것들의 구조와 원리에 대해 자세히 설명하고 있다. 헤론의 《기계학》은 기계에 관한 론의를 일반 사람들에게 보급하기 위한 목적으로 집필된 것으로 보인다. 그는 기술이 특정한 전문가의 소유물이 아니라 모든 사람이 알아야 한다는 점을 강조하기도 했다.

헤론의 이름은 수학 공식에도 남아 있다. 《측정학》에 실려 있는 헤론의 공식이 그것이다. 헤론의 공식을 사용하면 삼각형의 세 변의 길이를 알고 있을 때 삼각형의 면적을 구할 수 있다. 길이가 각 a, b, c인 선분으로 이루어진 삼각형이 있을 때 그 면적은████████████가 된다는 것인데, 여기서 s는 세 변의 길이를 모두 합친 것을 2로 나눈 값이다. 헤론의 공식은 삼각함수를 리용하여 증명할 수도 있다.

헤론은 알렉산드리아를 중심으로 일종의 학파를 만든 사람으로 평가되기도 한다. 굳이 이름을 붙인다면 기계학 학파가 적합할 것이다. 이와 관련하여 기원후 4세기에 알렉산드리아에서 활동했던 유명한 수학자인 파포스는 다음과 같이 적었다.

“헤론 일파의 기계학은 수학적인 분야와 실용적인 분야로 이루어져 있다. 리론적 분야는 기하학, 산수, 물리학 등으로 이루어져 있는 반면, 실용적 분야는 야금술, 건축, 토목, 그리고 이와 관련된 수공작업을 포괄한다. 그들은 말하기를, 어려서는 리론적 분야에서 교육을 받고 나중에는 실용적 분야에서 기술을 습득해야 한다. 그중 재능이 있는 사람이 유능한 기계적 고안물의 발명가이면서 훌륭한 건축가가 된다고 한다.”

이로부터 우리는 헤론이 리론과 실제를 모두 겸비한 학문적 비전을 가지고 있었다는 점을 알 수 있다.


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