쥐 행성의 프톨레마우스

* 다음은 4학년 학생들을 대상으로 한 사고훈련 자료 중 한 꼭지입니다. 다음 자료를 저자 착한왕(이상하)의 허락 없이 변형하여 상업적 목적으로 사용하는 것을 금합니다.

 

 

쥐 행성 쥐구의 프톨레마우스

 

여기는 인간처럼 높은 지능을 가진 쥐 행성 ‘쥐구’입니다. 쥐 행성 쥐구는 안드로메다의 태양계에 위치하고 있습니다. 쥐구 쥐들의 과학과 기술은 인류에 비해 발달하지 못했습니다.

 

쥐구 쥐들은 물체의 운동에 대해 큰 관심을 가지고 있습니다. 인간의 역사를 통해 알 수 있듯이, 물체의 운동에 관한 법칙을 발견하는 것은 어려운 일입니다. 인간의 역사를 살펴보면, 물체의 운동에 관한 관심은 천체, 즉 하늘의 별과 달, 그리고 지구 물체들 사이의 구분에서 시작되었습니다. 쥐 행성 쥐구의 현재 과학은 그러한 구분을 하는 단계에 머물러 있습니다.

 

 

[물음 1] 위 글에 근거한 판단으로 적절한 것은?

 

① 쥐구는 진짜 있다.

② 쥐구에는 높은 지능만 가진 쥐들만 살고 있다.

③ 쥐구의 과학은 현재 우리의 과학만큼 발달하지 못했다.

④ 과학을 할 수 있는 높은 지능은 지구의 인간과 쥐구의 쥐들만 갖고 있다.

 

 

[물음 2~3] 다음 주장을 읽고 물음에 답하세요.

 

• 인간처럼 높은 지능을 가진 쥐들이 사는 행성 쥐구가 있다고 하자.

• 쥐구 쥐들은 물체의 운동에 대해 큰 관심을 갖고 있다.

• 천체의 운동과 지구상의 운동을 구분하는 것으로 인간의 ㉠ 물리학은 발달하기 시작했다.

• 쥐구 쥐들의 과학은 인간의 물리학이 발달하기 시작한 단계에 머물러 있다.

• (                                          A                                                    )

 

[물음 2] ㉠의 목적은 무엇일까요?

 

① 쥐의 소화 방식을 밝히는 것

② 지구의 물체가 운동하는 방식을 밝히는 것

③ 지구의 물체와 천체의 운동을 설명하는 것

④ 돌멩이를 던지면 던진 자리로 떨어지는 이유를 설명하는 것

 

[물음 3] 위 주장의 빈 칸 (A)를 채워 본다면?

 

(A)                                                                                                     

 

 

하늘을 쳐다보면, 해와 달, 행성 등이 떠 있습니다. 쥐구 쥐들은 하늘에 떠있는 모든 것을 별이라고 믿었습니다. 그들은 아직 항성, 행성, 위성을 구분할 수 없었습니다.

 

한때 인간들은 하늘에 천사가 살고 있다고 믿었습니다. 쥐구 쥐들도 하늘에 아주 신비한 쥐가 살고 있다고 믿고 있었습니다. 쥐들은 그 ‘신비한 쥐’를 ‘마이티마우스’라고 불렀습니다.

 

어느 날, 프톨레마우스라는 영리한 쥐가 이렇게 말했습니다.

 

“쥐구의 모든 물체는 불, 물, 흙, 그리고 바람으로 구성되어 있지. 주로 불로 구성된 물체들은 공중으로 올라가려고 하는데, 달에 이르러 그 올라가려는 성질을 잃어버리게 되지. 주로 흙으로 구성된 물체들은 아래로 낙하하려는 성질을 갖고 있지. 별은 불도, 흙도 아닌 아주 특별한 물질로 구성되어 있지. 아리스톨마우스 선배는 그 물질을 ‘에테르’라고 불렀어.”

 

 

[물음 4] <보기> 중 위 글에 근거해 올바른 판단을 한 친구는?

 

<보기> 

마이티마우스: 쥐구 쥐들은 천체를 구성하는 물질과 쥐구 물체를 구성하는 물질이 서로 다르다고 여겼군. 미니마우스: 인간들은 과거부터 하늘과 땅의 물체들이 동일한 운동 법칙에 따라 움직인다고 믿었군. 미키마우스: 프톨레마우스는 에테르로 만들어진 쥐겠군.

 

① 마이티마우스   ② 미니마우스   ③ 미키마우스   ④ 마이티마우스, 미키마우스

 

 

 

 

 

프톨레마우스의 말에서 생각해 볼 수 있는 우주의 모형은 두 가지입니다. 그 두 가지 우주의 모형은 다음과 같습니다.

 

   

[물음 5] <모형 A>와 <모형 B>를 설명해 본다면?

 

 

   

 

[물음 6] 다음 <보기>의 주장을 받아들이면, <모형 A>와 <모형 B> 중 어느 것을 받아들여야 할까요?

 

<보기>

• 영쥐, 철쥐 모두에게 태양은 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지는 것으로 보인다. • 영쥐에게 낮일 때 철쥐에게는 밤, 그리고 철쥐에게 낮일 때 영쥐에게는 밤이 된다. • 태양은 항상 동쪽에서 서쪽으로 움직이는 것으로 관찰된다.

 

 

 

 

   

 

프톨레마우스가 생각한 우주의 모형은 <모형 B>와 같았습니다. 몇 백 년 전만 하더라도 대부분의 인간도 프톨레마우스처럼 생각했습니다.

 

프톨레마우스는 쥐구가 영원히 정지해 있다고 믿었습니다. 흙을 포함한 물체들은 쥐구 중심으로 낙하하려는 성질을 갖고 있다고 믿었습니다. 돌멩이를 머리 위로 던지면, 돌멩이는 반드시 던지 자리 근처로 떨어집니다. 이러한 현상은 중력이 아니라, 흙의 성질에서 기인한 것으로 여겨졌습니다. 프톨레마우스가 중력에 대해 알 리가 없었겠죠.

 

프톨레마우스의 생각을 읽어 봅시다.

 

• 만약 쥐구가 스스로 돈다고, 즉 자전한다고 해보자.

• 머리 위로 던진 돌멩이를 던져 보자.

• 돌멩이를 던진 사이에도 쥐구는 돌고 있다.

• (                            B                        )

 

그러나 결론 (B)와 달리, 머리 위로 던진 돌멩이는 던진 근처에 다시 떨어집니다. 이 때문에, 프톨레마우스는 쥐구가 자전한다는 것은 말도 안 된다고 여겼던 것입니다.

 

 

[물음 7] 빈 칸 (B)를 채워 본다면?

 

 

 

[물음 8] 다음 주장의 빈 칸 (C)에 들어갈 것으로 가정 적절한 것은?

 

• (                           C                                  )

• 돌멩이는 쥐구 중심을 향해 떨어지려는 성질을 갖고 있다.

• 돌멩이를 머리 위로 던지면 제자리로 떨어지게 된다.

 

① 쥐구는 정지해 있다.

② 쥐구는 자전한다.

③ 돌멩이는 던져진 곳을 찾아내는 능력을 갖고 있다.

④ 쥐구는 평평하다.

 

 

[물음 9] 프톨레마우스의 생각에 따르면, 태양이 지구를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은?

 

① 12 시간   ② 24 시간   ③ 6 개월   ④ 1 년

 

 

프톨레마우스가 생각한 우주 모형으로는 설명할 수 없는 많은 현상들이 있습니다. 당장 사계절이 생기는 이유를 정확히 설명할 수 없습니다. 더욱이 행성들은 지그재그 운동을 하는 것으로 관찰되었습니다.

 

프톨레마우스가 죽은 후 수백 년이 지나면, 코푸러스마우스가 나타날 것입니다. 코푸러스마우스는 태양을 중심으로 쥐구가 돈다고 주장할 것입니다. 코푸러스마우스가 죽고 나면, 개풀어마우스가 나타날 것입니다. 개풀어마우스는 쥐구가 태양을 중심으로 원운동이 아닌 타원운동을 한다고 주장할 것입니다. 게다가 태양은 그 타원운동의 정확한 중심은 아니라고 주장할 것입니다.

 

그렇다면 왜 머리 위로 던진 돌멩이는 던진 자리로 떨어지는 것일까요? 이 물음에 대한 프톨레마우스의 주장은 다음과 같았습니다.

 

• 근거 1: 지구 중심을 향해 가라앉으려는 흙의 성질 때문에, 머리 위로 던진 돌멩이는 계속 올라가지 못하고 도로 떨어진다.

• 근거 2: (                               D                               )

• 결론: 머리 위로 던진 돌멩이는 던진 자리로 떨어지게 된다.

 

[근거 2]는 갈릴레마우스가 나타나 부정할 것입니다. 지구의 갈릴레이가 주장했던 것처럼 갈릴레마우스는 쥐구가 자전한다고 주장할 것입니다. [근거 1]은 뉴털마우스가 나타나 부정할 것입니다. 지구의 뉴턴에 따르면, 돌멩이가 던진 자리로 떨어지는 이유는 흙의 가라앉는 성질 때문이 아닙니다. 그 이유는 지구가 다른 물체를 잡아당기는 힘, 즉 중력을 갖고 있기 때문입니다. 지구의 강한 중력 때문에, 공중으로 던져진 물체는 지구와 함께 돌며 지구 중심을 향해 떨어지게 된다는 것입니다.

 

 

[물음 10] 프톨레마우스의 주장에서 빈 칸 (D)를 채워 본다면?

 

(D)                                                                                       

 

 

[물음 11] <보기> 중 위 글에 근거해 잘못된 판단을 한 친구는?

 

<보기>

마이티마우스: 프톨레마우스의 주장은 ‘흙의 가라앉는 성질로 인해 물체가 낙하한다’는 근거를 갖고 있었군. 미니마우스: 갈릴레마우스가 나타나 [근거 2]를, 그리고 뉴털마우스가 나타나 [근거 1]을 부정하게 되면, 프톨레마우스 주장의 결론은 거짓이 되는군. 미키마우스: 결국 프톨레마우스는 터무니없는 근거들을 가지고 돌멩이가 던진 자리로 떨어진다고 주장했었군.

 

① 마이티마우스   ② 미니마우스   ③ 미키마우스   ④ 미니마우스, 미키마우스