웰컴 투 사이언스 월드 - 과학이 과학인 이유 -

과학은 계속 답을 찾을 것이다
 언제나 그래왔듯이

 과학이 무엇인지 한마디로 정의 내리긴 불가능하다. 그렇지만 모든 과학 전문가들이 이 한 가지에는 동의할 것이다. 과학은 답을 찾아가는 합리적.논리적 과정이라는 것. 그렇기 때문에 과학의 내용은 고정돼 있지 않으며 계속 변화한다. 고대 그리스, 중세, 르네상스, 근대, 현대까지 과학의 내용.개념.범위.방법론 등은 각각 달랐다. 과거의 과학 중에는 태양이 지구 주위를 돈다거나 뇌가 체온을 식히는 용도라는 식의 지금 보기에 비과학적인 내용들도 많다. 하지만 그 또한 당시 과학자들이 자신들이 알고 있는 범위 내에서 합리적으로 도출해낸 답이었고, 그래서 과학인 것이다. 지금의 과학 지식도 먼 미래에 보기에는 잘못되었거나 불충분한 것으로 판명될지 모른다. 그러면서 우리는 점점 나은 답을 얻고, 앎의 범위를 넓혀나간다.
『웰컴 투 사이언스 월드』는 ‘과학이 무엇인가’라는 질문에 답을 내려주는 책은 아니다. 그보단 과학적 사고방식이란 무엇이며, 과학이 어떤 방식으로 답을 찾아가고, 과학 연구가 어떻게 수행되고 사회와 어떤 영향을 주고받는지를 살핀다. 그럼으로써 과학이 무엇인지 좀 더 깊게 생각해보게끔 한다.

과학 지식의 조건들
 그럼 오늘날 우리는 무엇을 가리켜 과학이라고 하는가? 저자는 과학 지식이 갖춰야 할 5가지 조건을 제시한다. 먼저 반증 가능성이다. 어떤 가설이 ‘맞다’고 증명할 수 없을뿐더러 ‘틀리다’는 걸 증명할 수도 없을 때 우리는 이 가설이 ‘반증 불가능’하다고 말한다. 예컨대 ‘신은 존재한다’는 주장은 우리가 증명도 반박도 할 수 없고, 따라서 과학이 되지 못한다. 과학이란 항상 ‘참’인 주장이 아니라, ‘참’인지 ‘거짓’인지 확인할 수 있는 주장이다.
둘째는 상관관계와 인과관계다. 과학은 상관관계를 파악하는 것에서 시작해 인과관계를 파악하는 것으로 나아간다. ‘담배를 피는 사람은 암에 걸릴 확률이 높다’는 것만 아는 건 상관관계다. 여기서 담배의 어떤 성분이 몸에 어떤 영향을 줘서 암 발생 확률을 높이는지 알게 되면 인과관계까지 파악한 것이다.
셋째는 재현 가능성이다. 과학의 연구와 실험은 정해진 대로 하면 그 누가 해도 같은 결과가 나와야 한다. 갈릴레이가 피사의 사탑에서 무거운 공과 가벼운 공을 떨어뜨렸을 때 두 개가 같이 떨어졌으면, 내가 서울타워에서 떨어뜨려도 같이 떨어져야 한다. 과학계에는 재현되지 않아서 인정받지 못하는 주장들이 많다.
넷째는 변인 통제다. 예컨대 흡연의 암 유발 여부를 알고자 한다면, 그 외에 암에 영향을 미칠 수 있는 요인(변인)들은 동일하게 통제해야 한다. 나이, 인종, 성별, 계층, 유전적 요인, 식습관 등등이 동일하고 흡연 여부만 다른 사람들을 조사해야 타당한 결과를 얻을 수 있다. 변인이 많을수록 과학 연구는 어려워지고, 실험은 더 엄밀히 수행되어야 한다.
다섯째로 종합적 방법이다. 변인을 하나하나 나누어 분석하는 방식으로는 보이지 않는 것들이 있다. ‘창발성’이라는 자연의 한 특성 때문이다. 이는 구성요소에는 없는 특성이나 행동이 전체 구조에서 저절로 출현하는 현상을 말한다. 원소들이 형성하는 화합물이 원래 원소의 성질과는 전혀 다른 성질을 가지거나, 개개의 신경세포들이 모여 뇌의 의식과 사고를 만들어내는 경우를 예로 들 수 있다. 이렇듯 전체는 부분의 합보다 크기에, 과학 연구에서는 창발성 역시 고려해야 한다.

과학은 어떻게 움직여가는가
 이 현대적 과학 지식의 조건들은 과학적 방법론이 역사적으로 발전해오면서 서서히 갖춰졌다. 특히 ‘과학혁명’의 시기를 거치면서 현대 과학의 기틀이 놓였다. 이 시기 아리스토텔레스로 대표되는 그리스 자연철학을 극복하고 근대적 과학을 확립하게 된다. 저자는 윌리엄 길버트, 갈릴레이 갈릴레오, 요하네스 케플러, 프랜시스 베이컨, 아이작 뉴턴 등 중요한 과학자들의 사례를 중심으로 과학의 변화 양상을 살핀다. 그 과정을 통해서 우리가 교과서에서 배우는 과학 연구방식이 어떻게 성립되었는지 쉽게 파악할 수 있다.
과학의 한계를 아는 것도 중요한 일이다. 저자는 두 방향으로 한계를 살펴본다. 하나는 과학 자체의 한계다. 과학은 모든 것에 대한 답을 추구하지만, 우리가 알면 알수록 모르는 것도 늘어난다. 또한 과학적으로 확립된 지식이라도 언제든 뒤집히고 달라질 수 있다. 그것이 과학의 본질적 속성이다. 또 하나는 과학자 혹은 과학자 사회가 부딪히는 한계다. 국가와 자본의 아래에서 이뤄지는 과학 연구가 왜곡될 가능성은 늘 존재하며, 과학자가 인간이기에 가지는 병폐들도 과학을 오염시킬 수 있다. 이런 한계를 알아야 과학은 도그마가 되지 않는다.

과학은 사회와 함께 호흡한다
 사회와 과학이 맺고 있는 관계의 양상을 살펴보는 것 또한 과학을 아는 한 방법이 될 수 있다. 실제로 근대 이후의 사회는 과학의 발전과 민감하게 교감해왔다. 이를테면 코페르니쿠스의 지동설은 지구가 우주의 중심이라는 걸 보여주며 가톨릭교회의 질서가 무너지는 데 일조했다. 근대의 눈부신 과학 발전은 계몽주의로 이어지기도 했으며, 진화론은 인간이 특별한 존재라는 생각을 무너뜨리는 한편 인종주의적 지배를 정당화하는 근거로 오용되기도 했다. 저자는 자연에 대한 우리의 인식을 확장?변화시키면서, 사회에 대한 관점도 변화시킨 중요한 과학적 사건들에 대해서 살펴본다.
현대 사회에서 과학이 다른 분야와 접하면서 발생하는 쟁점들 중 중요한 몇 가지도 서술한다. 종교와 과학은 어떻게 화해할 수 있는지, 광우병 사태와 같은 일에서 과학의 역할은 무엇인지 등의 주제다. 다른 분야와의 비교와 대비를 통해 과학만의 특성이 드러날 수 있을 것이다.

과학은 언제든 틀릴 수 있다
 과학에 대해 여러 가지를 이야기하는 이 책에서 가장 강조하는 것은, 과학이 언제나 옳은 절대적 지식이 아니라는 것이다. 과학은 여러 현상들을 관찰하며 시작된다. 즉 귀납이 그 본질이다. 과학의 연역은 절대적 진리 아래서 시작되는 게 아니라, 관찰된 현상을 통해 나온 가설에서 시작한다. 그래서 새로운 현상이 발견되면 언제든 뒤집어질 수 있다. 검은 백조가 발견되는 것처럼 말이다. 하지만 “과학에서의 ‘틀림’은 기존 지식의 완전한 부정이 아니라, 발전의 한 과정에서 나오는 자연스러운 일”이다. 그렇게 뒤집어지고 또 뒤집어지면서 과학은 점점 발전하며, 그 길에는 끝이 없을 것이다. “과학은 모든 것을 알고자 하는 열망에서 시작하지만, 영원히 모든 것을 알 수 없다는 사실을 인정하고 그 사실에 기뻐하는 자세로 나아가다”는 것이다.

 

박재용
과학저술가이자 커뮤니케이터.
대학을 들어갈 땐 물리를 전공하고자 했으나 중간에 그만둔 후 여러 다른 길을 걷다가 다시 과학과 만났다. 과학과 과학을 만들어낸 역사, 그리고 사회에 대한 이야기에 주된 관심을 가지고 글을 쓰고, 강연을 하고 있다. EBS 다큐프라임 ‘생명, 40억 년의 비밀’ 시리즈의 『멸종』, 『짝짓기』, 『경계』를 대표 집필했고, 『모든 진화는 공진화다』, 『과학이라는 헛소리』, 『나의 첫 번째 과학 공부』 등을 썼다. 공저로는 『4차 산업혁명, 문제는 과학이야』 및 ‘10월의 하늘 특강’ 시리즈가 있다.
서울시립과학관에서 ‘모두를 위한 모던피직스’ 강연을 하고 있으며, ‘생명 진화 40억 년의 비밀’, ‘과학, 인문에 묻다’, ‘수식이 있는 물리 강의’, ‘과학사 강의’ 등의 강연을 했다.

 

여는글

들어가며: 과학이란 무엇인가

1장 과학 지식이 갖춰야 할 조건
 반증 가능성: 깊은 산 속 약수의 효능
 개연성과 인과성 그리고 상관관계
 재현 가능성: 네가 해서 되면 내가 해도 돼야 한다
 변인 통제: 단순해야 길이 보인다
 창발성: 전체는 부분의 합보다 크다

2장 과학적 방법론의 역사
 귀납과 연역, 과학의 시작
 실험과학의 탄생
 신념의 포기와 가설의 수정
 실험과 관측의 중요성
 과학자여, 모이고 모이라
 과학적 회의주의

3장 과학한다는 것
 오늘 맞아도 내일 틀릴 수 있다
 궁극의 진리는 있는가
 알수록 모름이 커진다
 과학자와 애국심 그리고 윤리
 우리는 과학자를 얼마나 믿어야 하는가
 과학과 자본주의

4장 과학이론이 변화시킨 생각의 지평
 코페르니쿠스와 인간중심주의
‘라플라스의 악마’와 계몽주의
 아인슈타인과 정상우주론
 양자역학과 안다는 것
 동일과정설과 과학
 린네의 분류와 인간의 위치
 진화는 진보가 아니다
 과학혁명과 패러다임 전환

5장 과학과 그 경계
 과학과 종교
 과학과 기업
 과학과 기술
 과학과 사회과학
 과학과 사회가 만날 때

 닫는글
 참고도서
 찾아보기