EBS 특별기획

과학 지식의 본질과 과학사의 탐구!

과학 지식의 본질에 대한 일반론부터 과학사, 현대과학에서 필요로 하는 다원주의에 이르기까지 우리 사회에서 과학이 가지는 의미를 분석해보고, 알고 있던 과학 지식의 본질과 문제들을 여러 가지 시각에서 재조명한다. 더불어 과학이 문화적, 사회적, 기술적인 효과를 불러일으킬 수 있는 여러 가지 방법들을 철학과 역사를 통해 찾아보며 과학과 철학의 만남으로 인문학적 사유의 깊이를 더한다.

Disc 1

01. 과학이란 무엇인가?
현대사회에서 과학과 과학자는 대단한 권위를 누리고 있고, 상당한 신뢰를 받고 있다. 도대체 과학이 무엇이길래 이토록 높은 가치를 부여받는 것일까? 과학 지식은 관측이나 실험으로 증명된 것을 말한다. 그런데 과학 이론은 증명되었음에도 불구하고 왜 자꾸 바뀌는 것일까? 완벽히 증명은 안 돼도 과학적 검증이라 하면 무언가 다른 것일까? 그렇다면 과학과 비과학의 차이점은 무엇일까? 영국의 철학자 칼 포퍼는 신앙을 가지고 이론을 유지하는 것은 비과학적이며, 과학자는 독단적인 태도를 피해야 한다고 주장했다. 반면, 미국의 과학철학자 토머스 쿤은 독단적인 것이 과학자의 전형적인 모습이고 과학에서 필요한 태도라고 주장했다. 칼 포퍼의 비판정신과 반증주의, 토머스 쿤의 패러다임과 정상과학을 통해 과학의 본질에 대해 생각해본다.

02. 지식의 한계
현대 서양 철학의 시조라 하는 프랑스의 철학자 데카르트는 모든 권위를 배척하고 확실한 것만 골라 지식의 토대로 삼자고 했다. 그렇다면 무엇을 확실하다고 할 수 있을까? 데카르트는 경험주의는 완벽하고 객관적인 지식을 가져다줄 수 없다고 했지만, 데카르트 이후의 과학자들은 대부분 경험주의 철학에 따라서 관측을 기반으로 과학 지식을 쌓아나갔고, 17세기 과학혁명을 일으켰다. 그렇다면 관측과 경험을 통해 얻은 사실은 믿을 수 있는 것일까? 경험적 사실들을 모아 일반화시킨 귀납적 추론의 문제는 무엇이며 어떤 종류의 규칙성이 의미 있게 일반화될 수 있는 것일까? 데카르트의 인식론적 절망과 관측의 이론적재성, 인간이 가질 수 있는 지식의 한계 등을 통해 과학의 기본 토대인 인식의 객관성에 대해 생각해본다.

Disc 2

03. 자연의 수량화
현대과학의 본질을 논할 때 빼놓을 수 없는 것이 측정이다. 현대에서는 시간과 길이 등 기본 물리량뿐 아니라 경제, 사회 등 여러 면에서 모든 것을 측정하고 수량화하고 있다. 현대인들은 자연이 수량화되어 있는 것을 당연하게 받아들이지만, 원래는 질적 개념이었지 수량으로 정의되지 않았으며 수량화는 과학이 여러 세기에 걸쳐 이루어놓은 업적이다. 그렇다면 현대과학이 자연을 수학적으로 이해하는 이유는 무엇일까? 또한, 과학의 역사에서 수량적 개념은 어떻게 탄생했으며 자연의 수량화는 어떻게 이루어졌고, 측정은 어떻게 진보한 것일까? 온도와 시간의 측정을 예로 들어 과학을 통해 자연을 수량화하는 방법과 타당성 등을 확인하고, 과학이 어떻게 인간이 가진 한계를 극복하며 지식을 얻을 수 있었는지 과학의 점진적 발전 형태에 대해 생각해본다.

04. 과학혁명
코페르니쿠스 혁명, 다윈의 진화론 등 과학적 진보를 이룬 사건들을 과학혁명이라 한다. 그런데 과학에도 혁명이 있는 것일까? 정치적 개념인 혁명이 왜 과학에서도 일어난다고 하는 것일까? 미국의 과학철학자 토머스 쿤은 과학혁명을 정치혁명에 비유하며 과학의 혁명기에는 새로운 패러다임과 과거의 패러다임 간의 경쟁과 투쟁이 일어난다고 했다. 또 그가 말하는 공약불가능성을 살펴보면 패러다임이 바뀌면 판단 기준, 개념과 용어의 의미, 관측되는 현상 자체가 바뀐다는 것이다. 그렇다면 공약불가능성 때문에 과학의 객관성, 중립성, 진실성이 없어지는 것은 아닐까? 토머스 쿤의 과학혁명 이론을 통해 과학이 혁명적 발전을 어떻게 일으키는지 확인하고, 그에 따라 나타나는 문제와 그것을 극복하는 방법은 무엇인지에 대해 생각해본다.

Disc 3

05. 과학적 진리
도구적인 과학의 진보를 얘기할 때 이에 반발하는 순수과학자들이나 과학철학자들은 과학의 실재론을 많이 표명한다. 실재론은 과학의 궁극적인 목표는 경험적으로 입증된 사실을 넘어 자연에 대한 진리를 찾는 것으로, 실재론자들은 관측 불가능한 것이라도 훌륭한 이론을 세워 검증하면 된다고 주장한다. 반면, 반실재론은 과학이 진리에 접근하는 것은 불가능하며 과학의 목표는 진리를 찾는 것이 아니라 유용한 지식을 찾는 것으로, 반실재론자들은 직접 경험을 통해 검증할 수 있는 것만 믿을 수 있다고 주장한다. 이들의 대립을 중심으로 실재론과 반실재론에서 과학의 성공은 각각 어떻게 해석하는지, 과학 이론에서 다루는 관측 불가능한 것들은 무엇인지 확인하고 과학적 진리에 접근하는 옳은 방법은 무엇인지에 대해 생각해본다.

06. 과학의 진보
많은 사람은 과학은 항상 진보하는 것으로 인식한다. 과연 과학의 진보란 무엇일까? 확실한 기초가 존재해야 진보가 가능한 것일까? 모든 학문에는 기초가 되는 지식이 있다는 토대주의는 학문을 튼튼한 기초 위에 건물을 올리는 것에 비유했다. 그런데 확실하다고 할 수 있는 토대가 없다면 과학 이론은 정당화될 수 없는 것일까? 오스트리아 철학자 노이라트는 지식은 기초보다 일관성을 유지할 때 정당성을 가진다는 정합주의를 주장하며 토대주의에 대응했다. 그렇다면 지식이 일관성을 가진다고 해서 진상을 밝힐 수 있는 것일까? 일관성을 좇는 것은 힘의 논리에 치우칠 수 있지 않을까? 그렇다면 대안은 무엇일까? 과학 지식의 본질에 대해 확인하고 둥근 지구 토대주의가 과학의 진보를 설명할 수 있는지에 대해 생각해본다.

Disc 4

07. 산소와 플로지스톤
18세기 말 프랑스의 화학자 라봐지에의 주동으로 산소를 발견하고 모든 산화과정들의 통일적 이해와 화학원소의 정의 확립 등 새로운 화학의 체계를 정립하며 화학혁명이 일어났다. 하지만 라봐지에의 업적은 대부분 플로지스톤 화학자들이 이미 발견한 것이었다. 산소를 처음 발견한 것도 플로지스톤 화학의 선두주자인 프리스틀리였다. 플로지스톤은 17세기 말에서 18세기 초 독일의 베허와 슈탈 등이 가연성 물질이나 금속에 포함돼 있다고 주장한 성분으로 플로지스톤을 비가연성 물질에 주입하면 가연성 물질 또는 금속이 된다는 것이 플로지스톤 이론이다. 그렇다면 왜 라봐지에의 이론과 플로지스톤 이론 중에 라봐지에의 이론이 승리한 것일까? 근대 과학의 시초가 되었다는 화학혁명과 18, 19세기 화학 논쟁에 대해 생각해본다.

08. 물은 H₂O인가?
영국 화학자이자 원자이론의 아버지라고 불린 돌튼은 원자론을 발표하며 물의 분자식을 HO라고 했다. 이후 분자에 관한 가설을 발표한 이탈리아 물리학자 아보가드로는 돌튼의 원자론을 수정하여 물의 분자식을 H₂O라고 발표했다. 하지만 과학계에서는 외면당했고 아보가드로 이론은 실패했다. 그런데 아보가드로의 이론이 실패했음에도 어떻게 물은 H₂O라는 결론을 얻게 되었을까? 그리고 H₂O라고 합의하기까지 50년이 걸린 이유는 무엇일까? H₂O 분자식을 정립한 것은 유기화학이었다. 유기화학자들이 분자 모델을 만들기 시작했고 유기화학의 모델링을 통해 분자식을 정립한 것이다. H₂O라는 분자식이 정립되기까지 물의 분자구조를 두고 벌어진 과학논쟁과 함께 우리가 굳게 믿고 있는 과학 지식을 재조명해야 할 필요성에 대해 생각해본다.

Disc 5

09. 물은 항상 100℃에서 끓는가?
현대인은 하루가 멀다 하고 물을 끓이지만, 끓는점에 대한 의문을 갖진 않는다. 그저 '순수한 물은 1기압 하에서 항상 100℃에서 끓는다.'라고 외울 뿐이다. 그러나 그릇의 종류에 따라 물의 끓는점은 달라진다. 그 이유는 무엇일까? 물을 끓일 때 형성되는 기포는 열을 크게 손실한다. 그래서 물에 주입되는 열과 기포로 나가는 열이 같은 양이면 온도가 더 올라가지 않고 100℃가량을 유지하는 반면, 기포가 충분히 형성되지 못하면 열 손실이 줄어들기 때문에 100℃를 넘게 된다. 그렇다면 기포는 어떻게 형성되는 것이고, 물이 끓을수록 기포 형성이 잘 안 되는 이유는 무엇일까? 또, 공기를 뺀 순수한 물을 끓이면 어떠한 현상이 일어날까? 물의 끓는점이 일정하지 않다는 사실을 통해 상투적인 관념과 습관이 일상과 과학을 지배하고 있는 현실에 대해 생각해본다.

10. 집에서 하는 전기화학
전기화학은 1,800년 이탈리아 물리학자이자 전기화학자인 볼타의 전지 발명으로 시작되었다. 정전기 연구를 거쳐 전지를 발명한 볼타의 전기 원리는 무엇일까? 또, 전기를 측정하는 기구가 없었던 그 당시에는 전기의 흐름을 어떻게 확인한 것일까? 볼타가 전지를 발명한 이후 전기 연구는 대중들에게 폭발적인 인기를 끌었다. 하지만 전지를 이론적으로는 이해하기 어려웠기때문에 수많은 논쟁 끝에 결국 볼타의 전지 이론은 폐기되었고 전지 화학설이 등장했다. 그렇다면 볼타의 접촉설에 대응한 화학설은 어떤 것이고 그 원리는 무엇일까? 볼타의 전지 실험, 월라스턴의 실험 등 집에서 간단히 할 수 있는 전기화학 실험을 통해 19세기 초 실험을 재해석해보고 새로운 현상을 발견하는 한편, 전기화학의 발달과정과 과학사에서 벌어졌던 전기화학 논쟁에 대해 생각해본다.

Disc 6

11. 과학 지식의 창조 : 탐구와 교육
과학 지식은 언어나 수학만 가지고 표현하거나 습득하고 전달할 수 있는 것이 아니다. 과학 지식을 습득하고 발전시키기 위해서는 솜씨와 은유가 필요하다. 그렇다면 과학 지식에서 필요한 솜씨는 무엇이고, 은유를 통해 새로운 개념을 창조하는 방법은 무엇일까? 또, 새로운 개념을 창조하는 창의성은 어떻게 습득하는 것이고, 혁명적 창의성은 어떻게 발휘되는 것일까? 탐구과정과 교육과정을 통해 새로운 과학 지식의 창조와 교육이 어떻게 이루어지는지에 대해 생각해본다.

12. 다원주의적 과학
토머스 쿤은 정상과학 상태에서 패러다임은 하나만 존재해야 한다고 주장했다. 그러나 과학이 최고로 발전하기 위해서는 다원주의적 과학이 필요한 것은 아닐까? 과학에 다원주의가 필요한 이유와 다원주의적 과학의 기초가 되어주는 겸허함의 과학이란 무엇인지 등을 체계적으로 확인하며 다원주의적 과학에 대해 생각해본다.

13. 과학, 철학을 묻다
과학 지식의 본질을 논의하고 과학사의 사례들을 깊이 탐구해 본 후 '다원주의적 과학은 여러 가지의 진리를 추구하는 것일까? 아니면 진리에 접근하는 방법이 여러 가지인 것일까?', '절대적인 진리 추구라는 인간의 고유한 욕망으로 과학이 성과를 거둘 수 있었던 것은 아닐까?' 등의 궁금증을 질의응답을 통해 풀어본다. 이를 통해 과학철학은 무엇인지에 대해 다시 한 번 생각해본다.