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부제: (현대) 지질학의 탄생과 격변설 (Catastrophism) 과 동일과정설 (Uniformitarianism) 에 대한 역사

geo = earth (지구) , logy  = logos (말하다) - "지구에 대해서 말하다." 의 의미를 가진 지질학(geology)의 시초는 기원전 300년경으로 거슬러 올라간다.
아리스토텔레스의 제자, 테오프라스투스 (Theophrastus 372~287 BC) 는 「Peri Lithon」(On Stones '돌에 관해서') 라는 저서를 통해서 인류 기록역사상 최초로 화석에 대해서 언급하였다.
그 이후, 그 '화석'에 관한 '해석'은 중세 과학혁명의 시대까지 1000년을 넘게 기다려야 했다.

현대적 의미의 지질학의 시초에 관해서는, <무슬림 세계>에서부터 시작되었다고 보는 학자도 있다. 그 증거로 인도의 지질학자, 이븐 시나( Ibn Sina, 981-1037 C.E. ) 라는 사람이 쓴, 백과사전 "Kita Al-Shifa" (the Book of Cure, Healing or Remedy from ignorance) 에서 <물의 기원>, <지진의 기원>, <미네랄의 생성> 등 등, 지질에 관한 항목을 제시한다.
이것이 나중에 르네상스 시절에 유럽으로 전파되어 <겹쳐진 지질층(지질 단층)의 법칙>이라든가 격변설 (catastrophism) , 동일과정설 (uniformitarianism) 등으로 발전하게 되었다고 한다.

중국에서는 Shen Kua(1031-1095) 라는 사람이 산꼭대기의 조개화석을 관찰하여 땅의 형성과정에 대한 가설을 세우기도 하였다.


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영국 제일의 국립공원 Snowdonia - 영국 지질학의 산실..이곳 산에서 해양생물화석이 발견되었다.

유럽에서는, 독일의 과학자 게오르그 아그리콜라 Georg Agricola (1494-1555) 가 처음으로 광산과 광석을 녹이는 방법에 관해서 체계적으로 저술한 책 「De re metallica」libri XII ("금속에 관해서 7권") 의 부록에서 <바람 에너지>, <수력에너지> 등 등에 관한 기록이 있다.

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본격적인 <지질단층에 관한 법칙 law of superposition>, <단층의 기원에 관한 법칙 principle of original horizontality> 등등의 지질 단층(stratigraphy)에 관한 연구는 덴마크 사람 Nicolas Steno (1638-1686) 이 처음이다.


이외 여러 연구자가 있었지만, 일반적으로 '진정한' 현대 지질학의 시작은, 영국 지질학자, 제임스 허튼 James Hutton (1726~1797) 이 1785년 영국 왕립학회에 낸 논문 <Theory of the Earth> ("지구에 관한 이론") 부터라고 본다.  
 


그 당시 사람들에게 가장 궁금하기도 하였고, 미스테리한 질문 중 하나는,

"어떻게 산꼭대기에서 해양동식물의 화석이 발견될 수 있을 것인가?"

였다.

이에 대해서, 학자들은 둘로 나뉜다.
 
허튼을 추종하는 학자들을 Plutonist 라고 한다.
왜냐하면, 그들은 '일부' 암석의 생성이 화산폭발에 의해 쌓인 화산재가 원인이 된다고 하였기 때문이다.
이에 반해서, Neptunist 학자들은 '모든' 암석이 바다에서 부터 왔으며, 바다가 차차 낮아져서 생겼다고 한다.

(Pluto 는 태양의 신으로 활활타는 불을 상징하고, Neptune 은 바다의 신으로 바다를 상징한다.  from 그리스-로마 신화)  


Neptunist 의 설명은, 성경의 구절 (노아의 방주) 에서부터 영향을 받은 결과였다. 우리는 이것을 (대홍수로 부터 '갑자기' 생긴 것이다 라는 뜻으로...) Catastrophism 격변설 이라고 한다. (catastrophy 격변이란 뜻)
당연히 그 당시 사회적 환경에서 폭넓게 받아들여지고 있었음은 쉽게 짐작가고도 남는다.

이런 사회적 환경에서 허튼의 이론은 쉽게 수긍하기 힘들었을 것이다. 지난 칼럼 [13]에서 보았듯이 제임스 허튼의 '난해한 문장' 때문에 이해가 안된 기간을 감안하더라도,
결국 45년이라는 시간이 필요했고, 결국에 찰스 라이엘 이라는 사람을 만남으로써, 신선한 (사회적) 충격을 주기 시작했고 '과학적인 지질학'으로의 사회 인식변환을 가져왔다.

이런 의미에서 James Hutton 과 Charles Lyell 을 fathers of (modern) geology 라고 말한다.



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Plutonist 의 설명은, 지구는 "갑자기 이루어지는 것이 아니라, 오랜시간을 거쳐서 층층이 쌓여서 이루어진다." 라는 의미로, Uniformitarianism (동일과정설, uniform=균일한)  이라고 한다.

1827년 찰스 라이엘 Charles Lyell (1797~1895) 은 제임스 허튼의 동일과정설을 보정하여,「Principles of Geology」로 재판(재인쇄)하였는데,  이 책은 찰스 다윈 Charles Robert Darwin 에게 영향을 준다. (geology 라는 말이 이때 처음 생긴다)

찰스 라이엘은 1830년에 정식으로 「Principles of Geology」를 발간하고 1875년 그가 사망할 때까지 꾸준하게 허튼의 Uniformitarianism을 보강시키고 새로운 발견들로 증거를 확보하며 완성시켜 나갔다.

찰스 라이엘은 법학을 공부한 변호사였다. 취미로 식물에 관심이 많았었는데, 그의 <땅에 대한 사랑>은 지질학에 관심을 갖게 하였고, 결국에 변호사를 떼려치우고 본격적인 전문 지질학자로 나서게 된다.
 
이런 그의 노력은 동일과정설 (Uniformitarianism) 을 정착시키는데 큰 공헌을 하였고, 제임스 허튼과 함께 지질학의 아버지로 칭하는 이유이다.

우리가 오늘날 알고있는 판구조론 Plate tectonics 는 1960년대에 창시된 이론이다. 이 이론의 기원은 바로 James Hutton 에서부터 시작한다. 그러므로, 우리가 현재 알고 있는 지구에 대한 이론이, 이론으로 제기되어 증거와 발견을 통해 '정설'로 확립되기 까지 대략 180년이라는 시간이 지난 것이다.

판구조론의 중심이론은 두 가지이다. 하나는 <해면판의 확장> seafloor spreading 이고, 또 하나는 <대륙의 융기> continental drift 이다.

전자는 1908년 Frank Bursley Taylor 에 의해서 제기되었고, 후자는 1912년 Alfred Wegener 에 의해서 (이론) 확장이 되었다. 하지만, 1960년대 판구조론의 이론과 증거가 발견되기 전까지는 널리 받아들여지지 않았었다.
 

현대의 지질학을 이끌었던 원 동기(original motive) 는 칼럼 [13]에서 살펴보았듯이, '지구의 나이가 얼마인가?' 라는 질문에서부터 시작되었다. (그 질문은 아직도 계속되고 있다고 보는 것이 맞을 것이다)

유럽의 르네상스는 '새로운 땅'의 발견과 함께 수많은 '지질학적 발견'을 가져왔고, 이러한 발견들에 대한 '과학적 해석'은  현대 지질학을 발전시키는 원동력이 되었다.

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1785년 James Hutton의 저서 《Theory of the Earth》 에 들어간 삽화 - 에딘버그 남쪽의 River Jed 단층 상상도

하지만, 그 당시 세상을 지배하고 있던, 성경의 '노아의 방주'와 대홍수를 믿는 Catastrophism 신봉자인 Neptunist 들에게는 이러한 '차곡차곡한' 지층으로 지구가 '진화'(evolution)하였다는 사실을 받아들일 수가 없었다.

19세기에 발견되는 수 많은 화석들은 점점 더 <동일과정설>을 뒷받침해주고 있었지만, 결정정인 증거를 '들이대지 않는 한' , 동일과정설이 정설로 인정받기에 사회는 너무 굳건했다.
보다 과학적인 증거가 필요했고, 그러한 요구의 충족은 20세기 물리학의 발달이 있기까지 기다려야 했다.
 
19세기의 후반기에 인류는 이제 완전히 새로운 인식의 전환을 요구하는 질문에 봉착하고 있었다.

"지구는 갑자기 생겼는가, 시간에 따라 진화되었는가?"

여기에서 지구를 <인류>라고 바꾸면, 내가 무엇을 얘기하는지 알 것이다.
21세기인 지금까지도 계속되고 있는 진화론과 창조론의 논쟁의 시작은,  
지질학의 아버지, "제임스 허튼이 만든 것이나 다름없다."
 
2008.5.9 딘리
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