아리스토텔레스의 과학 사상 (Aristoteles B.C.384 ~322)
1) 아리스토텔레스의 자연철학
(1) 물질이론 : 엠페도클레스의 4원소설을 받아들였다. 그러나 아리스토텔레스는 하늘의 원운동을 설명하기 위해 ‘제5원소(아이테르)’를 도입하였다. 즉 하늘에는 원운동이 있는데 4원소(상승운동과 낙하운동을 가지고 있는)만 으로는 원운동이 나올 수 없으므로 ‘아이테르’라는 5원소를 도입하였던 것이다.
(2) 운동이론 : 아리스토텔레스는 달 아래 세계의 운동을 자연 운동과 강제 운동으로 구분
①자연운동과 관련 있는 것은 우주 속의 자기 자리를 찾아가려는 물체의 고유한 경향이고
②강제운동과 관련 있는 것은 진공의 부정이다.
(3) 우주론 : 지구가 우주의 중심에 놓여 있는 우주 체계를 제시, 즉 지구는 우주의 중 심에 고정되어 있고 아홉 개의 구가 지구를 둘러싼 형태이다.
2) 아리스토텔레스의 우주관
(1) 동심원적인 우주관, 지구중심의 생각과 에우독소스의 동심천구설을 계승.
(2) 29개의 등속운동 추가.
(3) 완전한 하늘과 불완전한 땅으로 세계를 나눔.
(4) 하늘의 세계는 변화가 없고 모든 천체는 완전한 원운동하고, 땅의 세계는 변화의 세계라 규정.
(5) 이 두 세계(하늘과 땅의 세계)를 구분 짓는 것이 달.
(6) 지구중심설의 문제점을 보완하기 위해서 태양중심설(지동설)이 제기, 프톨레마이오스 의 지구 중심 우주 체계를 코페르니쿠스는 “천구의 회전에 관하여”라는 책에서 중세 이래 처음으로 태양 중심 우주 체계를 제시.
3) 아리스토텔레스의 천문학과 5원소설
아리스토텔레스는 경험적 관찰을 중시하였다. 그의 우주체계는 달 아래의 세계와 달 위의 세계로 구분된다. 달 아래의 세계는 4원소(물, 불, 공기, 흙)로 되어있고 변화하는 세계이다. 이에 비해 달 위의 세계는 불변의 세계로 제 5원소인 에테르(aither)로 차 있다. 그는 수정천구이론을 주장했는데 이는 위에서도 말했지만 공간상을 행성들이 움직이는 것이 아니라 수정으로 된 각각의 천구에 박혀서 수정천구 자체가 움직이는 것이다. 그리고 바깥쪽에는 별들이 박혀있는 천구가 있다. 이는 우주가 유한함을 말해준다. 그리고 혜성은 달 아래의 세계에서 일어남을 나타낸다. 이는 이후 2000년 동안 서구를 지배하게 되었다.
그러나 이와 같은 태양중심설은 한가지 큰 결함이 있었다. 별의 밝기가 때에 따라 달라졌는데, 이것은 달 위의 세계가 변하지 않는다는 아리스토텔레스의 우주관과 모순이 되는 현상이었다. 이는 지구가 태양을 돌면서 별까지의 거리가 변하면서 생기는 것이다.
그래서 이를 보완하기 위해서 태양중심설이 나왔다. 헤라클레이데스와 아리스타코스는 달, 지구, 5행성들이 태양 주위를 도는 우주체계를 제안했다. 지구의 자전도 동시에 고려되었다. 그리고 태양이 지구보다 크고 달보다 태양이 멀다는 것도 제안하였다. 이것은 지구와 별들 사이의 거리가 달라지므로 밝기의 변화를 설명하게 되었다.
4) 아리스토텔레스의 역학
(1) 아리스토텔레스는 세계를 천상 세계와 지상 세계로 구분했고, 운동을 자연 운동과 강제 운동으로 나누었다.
(2) 자연 운동은 지상 세계의 상승 운동과 낙하 운동, 천상 세계의 완전한 원운동이다.
(3) 상승 운동과 낙하 운동은 지상 세계에서 물체를 구성하는 원소가 자기 자신의 고유 한 위치를 찾아가려는 경향 때문에 일어나고, 완전한 원운동은 하늘을 구성하는 아리 테르라는 제5원소가 완전한 원소이기 때문에 일어난다.
(4) 낙하하는 물체는 그것의 무게가 크면 클수록, 그것이 통과하는 매질의 밀도가 작으 면 작을수록 더 빨리 떨어진다고 생각했다.
(5) 결국 아리스토텔레스는 낙하 운동과 투사체 운동의 필연적 결과로 진공의 존재를 부정했다.
5) 아리스토텔레스의 자연관
(1) 자연을 있는 그대로 놓고 관찰한다. 그러한 관찰로부터 경험(지식)을 얻는다.
(2) 이 경험으로부터 제공하는 것의 원인을 찾는다.
(3) 자연에 조작을 가하는 실험을 하지 않는다.
(4) 수학은 추상적인 것으로 이 경험된 자연을 아는 데 도움이 되지 않는다.
(5) 양적인 기술이란 자연의 본질로부터 벗어난 인간의 사변의 산물이다.
6) 아리스토텔레스의 4원소설과 물질 운동에 대한 주장
“물체의 운동은 4원소부터 시작됩니다. 4원소는 각기 다른 무게를 지니고 있으므로 가장 무거운 흙부터 물, 공기, 불의 순서로 단계를 이루어집니다. 무거운 흙이나 물은 우주의 중심인 대지를 향하여 하강하는 경향이 있으며, 이에 대하여 공기나 불은 반대로 상승하는 경향이 있습니다.
운동은 자연운동과 강제운동의 두 가지로 분류할 수 있습니다. 직선운동과 원운동은 자연스러운 운동의 예입니다. 우주는 불생불사의 완전한 곳이며, 지상은 소멸과 생성이 반복되는 곳으로 나름대로의 질서가 있습니다. 이 때 지상계의 직선운동은 천하고 일시적이지만, 천상계의 원운동은 신성하며 영원한 것입니다.
따라서 지상계에 있는 무거운 원소가 수직으로 낙하하는 것은, 본래의 위치로 돌아오려는 자연운동입니다. 하지만 곡선을 그리며 운동하는 것은 매우 부자연스러운 강제운동이 되지요. 물체에 힘을 주어 앞으로 나아가게 되지만, 점차로 힘이 약해지면서 힘을 전부 잃게 되면 강제운동은 자연운동으로 바뀌어 직선운동을 하게됩니다. 물체의 운동 속도는 물체 무게에 비례하며, 매개체의 밀도에 반비례하게 됩니다. 따라서 무거운 물체일수록 낙하속도는 빨라지는 것입니다. 일부 과학자들이 공기가 전혀 없는 진공의 상태를 주장하는데, 매개체의 밀도가 ‘0’이 된다면, 물체의 속도가 무한대가 될 것입니다. 속도의 무한대라는 것은 있을 수가 없지요. 따라서 진공 상태는 존재할 수 없습니다.”