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역사를 만든 인물들

제임스 허턴: 현대 지질학의 아버지

떠버리 2024. 4. 14. 20:21

제임스 허턴은 스코틀랜드의 지질학자로, 지구가 수천만 년의 역사를 가졌다고 주장하며 균일론의 기초를 마련했습니다. 저서인 지구 이론(Theory of the Earth)에서는 지구의 지질 현상이 현재 관찰되는 자연 과정에 의해 설명될 수 있다고 설명했습니다. 그의 이론은 찰스 라이엘에 의해 발전되었고, 현대 지질학의 발전에 커다란 기여를 하였습니다.

제임스 허턴(1726-1797)(좌), 현장의 제임스 허튼 삽화(미국 의회 도서관, 우)

제임스 허턴: 증명의 여정 1, 글렌 틸트 노출👆️ 제임스 허턴: 현대 지질학의 아버지👆️

제임스 허턴의 생애

제임스 허턴은 1726년에 스코틀랜드 에든버러에서 태어났으며 그의 가족은 상당한 재산을 가진 중산층이었습니다. 이러한 재정적 상황은 그가 평생 과학 연구를 지속할 수 있는 재정적 안정을 제공했습니다. 그는 스스로를 지질학자로 생각했지만, 의학을 공부하기 위해 파리로 가서 공부를 하여 레이던 대학에서 의학 학위를 받았습니다. 과학 연구 외에도 그는 농업에 관심이 있어 농장을 경영하는 농부로서도 일하였습니다. 이 농장 경험은 그가 지질학적 관찰과 이론을 발전시키는 데 기반이 되었습니다. 그의 결혼에 관한 기록은 없으며 동시대 여타 과학자와 유사하게 개인적인 삶보다는 과학적 업적에 주목했던 듯합니다.

허턴은 다양한 과학자와 교류를 통해 지식의 폭을 넓혔으며. 특히 친구이자 동료인 존 플레이페어와의 긴밀한 관계는 잘 알려졌습니다. 허턴과 존 플레이페어(John Playfair)의 관계는 과학사에서 잘 알려졌으며, 플레이페어는 스코틀랜드의 수학자, 지질학자로서 허턴의 지질학 이론인 "균일론"을 대중에게 소개하고 허턴이 1797년에 사망하자 허턴의 지질학 이론과 발견을 정리하여 "지구에 대한 증거(Illustrations of the Huttonian Theory of the Earth)"를 1802년에 출판했습니다.
허턴의 재정 상황은 과학 연구를 위한 시간과 자원을 제공할 충분한 뒷받침이 되었고 스스로 농장을 실험장으로 사용하여 얻은 결과를 근거로 지질학 이론을 수립하였습니다. 그의 이론은 당시에는 널리 받아들여지지 않았지만, 후대에 지질학 분야에서 큰 영향을 끼쳤습니다. 허턴은 1797년에 세상을 떠났지만, 그의 이론은 찰스 라이엘과 같은 후대 지질학자들에 의해 계속 발전되었습니다.

허튼의 The Theory of the Eart의 첫 번째 출판(출처: 에딘버러 왕립학회)

이 그림은 제임스 허턴의 저서 "Theory of the Earth"에 포함된 판화 중 하나로 보입니다. 이 판화는 지질학적 구조와 암석의 형성을 설명하는 데 사용된 도식적 이미지입니다. 각 그림은 지질학적 형성 과정을 시각적으로 설명하기 위해 그려졌습니다.

Fig. 1: 중앙의 주요 이미지로, 암석의 단면을 보여줍니다. 암석이 층층이 쌓이고 휘어진 모습이 보입니다.
Fig. 2와 Fig. 3: 아래쪽의 사각형 이미지로, 각각 다른 각도에서 본 암석의 층과 구조를 나타냅니다.
Fig. 4: 왼쪽의 세로 이미지로, 층상 구조를 갖는 암석의 모습을 보여줍니다.
Fig. 5, Fig. 6, Fig. 9, Fig. 10: 각각의 도형은 다양한 각도에서 본 암석의 단면을 설명합니다.
Fig. 7: 얇은 판 모양의 암석 단면을 보여줍니다.

이 도식들은 제임스 허턴이 지질학적 시간과 지구의 형성 과정을 설명하기 위해 사용한 것으로, 퇴적, 접힘, 침식 등의 과정이 어떻게 일어났는지를 시각적으로 표현합니다. 이러한 이미지들은 지질학적 구조를 이해하는 데 큰 도움이 되며, 허턴의 균일론 이론을 뒷받침하는 증거로 사용되었습니다.

존 플레이페이의 동료 사랑

존 플레이페어(1748 - 1819), 수학자, 지질학자(좌, 출처: Scottish National Portrait Gallery)와 그의 저서(우)

존 플레이페어는 스코틀랜드 수학자이자 지질학자로 제임스 허턴과 동료이자 친구였습니다. 그는 허턴의 사후에도 허턴의 지질학적 이론들을 이해하고 대중화하는 역할을 했습니다.
허턴의 지구 이론은 매우 밀도 높고 어려운 내용이어서 일반 학자에게도 당시에는 이해가 어려웠습니다. 플레이페어는 허턴의 복잡한 이론을 이해하요 간결하고 이해하기 쉽게 재해석하여 허턴의 사후인 1802년 지구의 관한 허턴 이론에 대한 삽화(Illustrations of the Huttonian Theory of the Earth)라는 저서를 출판했습니다. 플레이페어는 허턴의 이론이 과학적으로 중요하다고 믿어 허턴이 사망한 후에도 이론을 변호하고 발전시켰습니다. 허턴이 살아 있었을 때에는 크게 평가되지 않았던 허턴의 이론이 널리 받아들여지는 결정적인 역할을 하였습니다.
허턴과 플레이페어는 과학적 탐구와 현장 조사를 함께 수행하곤 했습니다. 플레이페어는 허턴의 이론을 설명하기 위해 허턴이 조사한 결과에 자신의 해석을 붙여 허턴의 지질학적 발견들을 더욱 명확하고 쉽게 재구성했습니다. 이들이 직접 수행한 조사는 스코틀랜드 지역의 지질 구조를 중심으로 이루어졌습니다. 허턴은 시칼 포인트(Siccar Point)에서의 관찰을 통해 각설탕 구조(unconformity)를 이해하여 퇴적층이 오랜 시간에 걸쳐 어떻게 형성되고 변형되었는지를 보여주는 중요한 증거로 사용되었습니다. 플레이페어는 허턴의 이론을 이해하고 해석하는 데 중요한 역할을 하며, 그의 아이디어가 후대에 올바르게 평가받을 수 있도록 도왔습니다.

Siccar Point에 얽힌 일화와 허턴의 감동

세계에서 가장 중요한 지질 유적지로 알려졌으며 사진만으로 전달할 수 없는 느낌을 유튜브로 연결하여 보았습니다. 당시허튼이 시간, 공간에 이입되었을 감정을 조금이라도 전달하고자 합니다.

https://www.youtube.com/watch?v=JCEDCcHcpYE

시카 포인트(Siccar Point)는 스코틀랜드 동부 해안에 위치한 지질학적으로 중요한 지점입니다. 절대 연대 측정 방법이 없었고, 지구가 수많은 지질시대로 이루어졌다는 것을 알지 못했던 허튼 시대와 달리 오늘날 우리는 이 수직 암석들이 4억 3천만 년 된 편암(바닷속에서 사암의 일종인 그레이와크와 실루리아기에 진흙)으로 퇴적되었다는 것입니다.

그 위에 거의 수평이지만 완만하게 기울어진 붉은 사암으로 이루어진 암석층이 덮여 있습니다. 이 암석층은 데본기, 즉 3억 7천만 년 전에 강에 의해 육지에서 퇴적된 것입니다. 그리고 두 기간 사이인 6천만년 동안의 기록에 없는 암석, 이 공백이 바로 불일치입니다. 암석도 없고 시간도 없습니다.

이 불일치를 허튼은 깨닫고 1년간의 관찰과 자연에 대한 해석으로 암석의 퇴적, 응고, 석회화, 접힘과 융기, 융기, 침식 등의 과정은 6,000년 만에 일어날 수 없다는 결론에 도달합니다. 이러한 지질학적 과정은 엄청난 시간이 걸리기 때문에 지구는 더 오래되었을 것입니다. 그는 Siccar Point와 다른 지역에서 관측한 결과를 균일론의 증거로 사용하였습니다.

균일론은 허턴이 처음 제시하고 찰스 라이엘이 확립한 지질학의 기본 원칙으로 지구상의 지질학적 형태와 구조가 오랜 시간 동안 점진적이고 균일한 자연 과정에 의해 형성되었다는 주장입니다. 즉, 현재는 과거의 열쇄"라는 원칙에 따라 현재 지구에서 관찰되는 자연 과정이 과거에도 동일하게 작용했다고 보는 것입니다.

즉, 허튼은 Soccar Point에서 지형이 퇴적, 융기, 침식과 같은 균일한 과정에 의해 형성되고 형성되었다는 증거로 보았습니다. 이를 통해 그는 암석의 순환을 최초로 설명했으며, 암석이 재활용된다는 사실을 최초로 깨달았습니다.

이 지역의 현대적 해석은 다음과 같습니다.

<붉은 사암층은 아래층이 접혀 침식된 후 약 6천만 년이 지난 후에 퇴적되었습니다. 최상층은 이전에 형성된 구 붉은 대륙의 칼레도니아 산맥에서 침식된 물질로 구성되어 있습니다. 붉은 암석인 붉은 사암은 데본기에 퇴적되었으며, 4억~3억 7천만 년 전 스코틀랜드는 적도와 30°S(남위 30도) 사이에 위치했습니다. 이 위도는 오늘날 나미브 사막, 아타카마 사막과 같은 사막과 호주 아웃백이 위치한 곳과 같은 위도입니다. 따라서 올드 레드 대륙의 일부였던 선사시대 스코틀랜드의 기후도 덥고 건조하며 사막과 비슷했습니다. 이 건조한 기후는 지층의 암석층이 붉은색을 띠는 원인이었습니다.>

제임스 허튼과 동행했던 존 플레이페어는 이 날을 회상하며 이렇게 썼습니다. 이 일화는 1788년 스코틀랜드 동부에서 그 들이 이 시간의 흐름을 눈으로 보면서, 동시에 본능적으로 느꼈다는 것을 보여줍니다.
"허튼 박사는 다양한 지층을 매우 선명하게 비추고 모든 상황이 결합되어 관찰을 만족스럽고 정확하게 만들 수있는 모습에 매우 만족했습니다... 우리는 우리가 서 있던 편암이 아직 바다 바닥에 있었고 우리 앞에 있는 사암이 초 대륙의 바다에서 모래 또는 진흙 모양으로 퇴적되기 시작했을 때로 반드시 돌아갈 필요가 있다고 느꼈습니다... 우리는 시간의 심연을 너무 멀리 거슬러 올라가면서 마음이 아찔해지는 것 같았고, 이 놀라운 사건들의 순서와 일련의 과정을 우리에게 펼쳐 보이는 철학자의 말을 진지하고 감탄스럽게 듣는 동안, 이성이 때로 상상력이 따라갈 수 있는 것보다 얼마나 더 멀리 갈 수 있는지 느끼게 되었습니다. "

다시 정리하면 Siccar Point에서 발견된 내용은 다음과 같습니다.

균일론(Unconformity): Sicaar Point는 두 개의 다른 시대의 퇴적층이 서로 다른 각도로 접해 있는 형태이며, 이는 두 시기 사이는 긴 시간 간격이 존재함을 시사합니다. 하부에는 수직으로 세워진, 약 4억 3천만 년 전 실루리안기의 회색 사암이 있으며, 이 위로 약 3억 5천만 년 전 데본기의 빨간색 사암이 수평으로 놓여 있습니다.
지질학적 시간의 증거: 이 구조는 지질학적 변화가 단기간에 급격하게 발생한 것이 아니라 오랜 시간에 걸쳐 점진적으로 이루어졌음을 보여줍니다. 이는 지구 역사가 당시 널리 받아들여졌던 수천 년 단위가 아니라 수백만 년에 걸쳐 이루어졌음을 시사합니다.
균일론의 증거: 허턴은 이 지역의 관찰을 통해 자신의 균일론, 즉 '현재는 과거의 열쇠'라는 원칙을 입증했습니다. 이 원칙에 따르면, 현재 관찰되는 자연 과정들이 과거에도 동일하게 작용했으며, 이를 통해 과거 지질학적 사건들을 이해할 수 있습니다.

동일 과정설과 균일론의 차이점

동일 과정설은 균일론(Uniformitarianism)을 설명하는 또 다른 용어입니다. 균일론이라는 용어는 주로 과거에 같은 자연 과정이 지속적으로 일어났다는 개념을 강조하는 반면, 동일 과정설(Actualism)은 현재 관찰 가능한 자연 과정을 통해 과거의 지질학적 현상을 해석하는 방법론을 의미합니다. 즉, 동일 과정설은 과거 지질학적 이벤트를 이해하기 위해 현재의 자연 과정을 참조하는 것을 중시합니다.

강조점

균일론: 시간을 거쳐 일관되게 지속되는 자연의 법칙과 과정에 초점을 맞추어 과거를 해석합니다.
동일 과정설: 현재 관찰되는 과정이 과거에도 비슷하게 일어났으니 이로써 과거의 지질 현상을 설명합니다.

역사적 발전

균일론: 찰스 라이엘이 그의 저서 지질학의 원리에서 다루었으며, 이 이론으로 대격변설에 반대하는 근거를 제시했습니다.
동일 과정설: 균일론의 원칙을 현대적으로 해석하고 확장한 개념으로 과학적 방법론에서 현재의 관찰을 통해 과거를 해석합니다.

과학적 적용: 서로 교환 가능하게 사용되지만, 균일론은 보다 철학적이고 포괄적인 자연의 일관성을 강조하는 반면, 동일 과정설은 구체적인 과학적 방법과 연구에서 현재의 자연 과정을 사용하여 과거의 지질 현상을 설명합니다.

결론으로, 동일 과정설은 균일론의 원칙을 바탕으로 현재의 지질학적 과정을 통해 과거의 지질 현상을 해석하는 구체적인 과학적 접근 방식을 설명하는 데 사용되는 용어입니다.

마무리

제임스 허턴은 스코틀랜드의 지질학자로, 지구가 수천만 년의 역사를 가졌다고 주장하며 균일론의 기초를 마련했습니다. 그의 저서 "Theory of the Earth"에서는 지구의 지질 현상이 현재 관찰되는 자연 과정에 의해 설명될 수 있다고 설명했습니다. 허턴은 시카 포인트(Siccar Point)에서의 관찰을 통해 지질학적 시간의 광대함을 증명했으며, 이는 지구의 나이가 매우 오래되었음을 시사합니다. 그의 이론은 찰스 라이엘에 의해 발전되어 현대 지질학의 발전에 큰 기여를 했습니다. 균일론은 '현재는 과거의 열쇠'라는 원칙을 바탕으로, 현재의 자연 과정을 통해 과거를 이해하는 접근 방식을 설명합니다. 이는 지질학적 연구와 이해에 중요한 기여를 했습니다.