만물의 척도

1999년 9월 지구에서 1억㎞ 이상 떨어진 우주에서 미국의 화성 기후 탐사선이 궤도를 이탈하는 사고가 일어났다.1억 2500만 달러(약 1300억원)짜리 탐사선의 사고 원인은 어처구니없게도 단위였다. 탐사선의 제작사인 록히드마틴이 미국에서 흔히 쓰는 야드파운드법 단위로 작성한 제원을 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소가 미터법 단위로 착각한 것이다.

그 결과 화성 기후 탐사선은 예정 궤도보다 낮게 진입했고, 결국 대기와 마찰을 일으켜 타버리고 말았다.NASA는 이후에도 한동안 야드파운드법을 버리지 못하다가 지난해에야 우주 탐사에 미터법을 사용하겠다고 공표했다.

●프랑스혁명 이후 도량형 통일

현재 미터법을 쓰지 않고 있는 나라는 미국과 라이베리아, 미얀마뿐이다. 미국의 제3대 대통령 토머스 제퍼슨은 미터법을 수용하자고 의회를 설득했으나 실패했고, 제6대 대통령 존 퀸시 애덤스는 “미터법은 인쇄기 이후 가장 위대한 발명품이고 증기 기관보다 노동을 더 많이 경감시킬 수 있다.”고 말했지만 수용에는 반대했다.

‘만물의 척도’(원제 ‘The Measure of All Things, 켄 애들러 지음, 임재서 옮김, 사이언스북스 펴냄)는 국제 표준 단위계인 미터법이 어떻게 탄생해 오늘에 이르게 되었는지를 소개한 과학사 에세이다. 지은이는 미국 노스웨스턴대학 역사학과 겸임교수로 재직하고 있다.

미터법의 역사는 프랑스 혁명 직전인 1790년 프랑스의 샤를 모리스 드 레랑이 도량형과 단위계를 통일하는 새로운 표준 도량법과 단위계의 제정을 제안한 것에서 시작됐다.

프랑스의 과학사가들은 도량법의 통일을 주장한 당시 과학자들은 국가를 하나의 시장으로 통일하고 상거래를 신속하게 하며, 봉건시대의 신민(臣民)을 스스로 계산할 줄 아는 계몽된 시민(市民)으로 탈바꿈시킬 수 있을 것으로 믿었다고 거창하게 해석한다.

하지만 당시 프랑스의 상황을 보면 도량형의 통일은 불가피한 상황이었다. 혁명 직전 프랑스를 여행한 영국인은 “프랑스에는 무수하게 많은 도량형이 난마처럼 얽혀 있는데 도저히 이해할 수 없다. 지방마다 다를 뿐 아니라, 교구마다, 아니 마을마다 다르다.”고 했다. 당시 프랑스에는 800개의 이름으로,25만개 되는 서로 다른 도량 단위가 쓰이고 있었다는 것이다.

어쨌든 프랑스 과학 아카데미의 학자들은 프랑스 혁명이 ‘모든 사람을 위한 보편적 권리’를 선언한 데 힘입어 보편적인 도량법을 선포해야 한다고 주장했다.

새로운 도량법은 어떤 한 사람이나, 한 나라의 업적으로 평가되지 않도록 그 근본단위를 지구 자체의 크기에서 구하기로 결정했다.‘북극에서 적도까지 지구 자오선 길이의 1000만분의1을 새로운 단위 미터로 한다.’는 원칙은 이렇게 세워졌다.

●북극서 적도 길이 잘못계산 밝혀져

자오선의 길이를 측정할 ‘최고의 천문학자’로는 장 바티스트 조제프 들랑브르와 피에르 프랑수아 앙드레 메솅이 선발됐다. 들랑브르는 북쪽 원정대 대장, 메솅은 남쪽 원정대 대장이 되어 당시로서는 최첨단 장비와 최고 수준 인력의 도움을 받으며 1792년 6월 각각 반대방향으로 떠났다.

들랑브르는 초기의 어려움을 헤치고 안정적이고 빠른 속도로 자오선 호(弧)의 측량작업을 마무리했지만, 메솅은 작업을 한없이 지연시켰다. 결국 7년 만인 1799년 메솅은 데이터를 가지고 돌아오고, 프랑스 정부와 과학 아카데미는 들랑브르와 메솅의 데이터를 합산하여 ‘미터’를 공표했다.

들랑브르는 1803년 메솅이 세상을 떠난 뒤 그의 측량 노트를 검토하게 되는데, 이 과정에서 메솅이 데이터를 그럴듯하게 보이도록 조작했음을 발견한다. 측량 작업을 지연시킨 것도 이 때문으로, 결국 ‘미터’는 오류투성이였음이 밝혀진 것이다.

오늘날의 위성측량에 따르면 극점과 적도를 잇는 자오선 거리는 1000만 2290m라고 한다. 들랑브르와 메솅이 계산한 ‘미터’는 대략 실제보다 0.2㎜ 정도 짧은 셈이다.

이런저런 오류와 오류의 가능성 때문에 1983년에는 변하지 않는 빛의 속력을 이용해 ‘미터’를 다시 정의했다. 오늘날 1m는 빛이 진공에서 2억 9979만 2458분의1초 동안 진행한 경로의 길이로 정의돼 있다. 결국 ‘만물의 척도’는 인간 선택의 산물이란 것이다.2만 5000원.

서동철 문화전문기자 dcsuh@seoul.co.kr