미래 사회에 꼭 필요한 과학 지식

문과생부터 ‘과알못’까지… 읽어두면 자꾸만 대화하고 싶어지는 과학 이슈 9가지 바야흐로 과학이 교양인 시대 꼭 필요한 과학 소양을 제안한 집단 지성의 결정체!

서울대, 고려대, KAIST 등 수학?과학과 교수가 함께 써내려간 집단 지성의 결정체! ‘인공지능’ ‘양자역학’ ‘특이점’ ‘우주 상수’ 등 과학 용어가 현대인의 교양으로 자리 잡는 시대다. 과학이 우리 삶에 더욱 밀착해감에 따라 거의 모든 사회 이슈는 곧 과학 이슈가 될 것이다. 이런 흐름에 발맞추어 더 많은 사람이 더 자주 과학에 대해 이야기하고, 이러한 대화의 과정에서 과학의 지식과 방법을 활용하는 역량인 과학 소양을 길러나가는 것이 필요하다. 이에 우리나라를 대표하는 여러 과학 전문가가 미래 사회에서 요구되는 보편적인 과학 소양을 정립하고자, 교육 전문가 및 각계각층의 일반인과 함께 집단적이고 체계적인 연구를 진행하였다. 전승준 외 8인이 쓰고 한국과학창의재단이 기획한 『교양 있는 대화를 위한 과학』은 위 연구의 결과물을 청소년에서부터 성인까지 읽을 수 있게 하려는 목적으로 집필되었다. 전문가가 아닌 대중을 염두에 둔 이 책은 과학으로 세계를 이해하는 방법과 기초적인 과학 지식은 물론, 더 나은 미래를 만드는 과학기술까지 포괄적이고 집약적으로 담아내고 있으므로, 관련 도서로 넓혀가며 과학 지식의 지도를 그려나가기에 좋은 책이다. 이 책은 과학 교양서의 홍수 속에서 ‘정공법’을 택하고 있다. 한 권으로 과학의 전 분야를 고르게 망라하면서 다양한 주제를 핵심을 중심으로 훑어낸다. 독자들은 중고등학교 때 공부했던 내용을 다시금 상기면서 과목별로 배웠던 내용을 통합적인 체계하에 재구조화하고, 정보 및 인지 분야와 같이 미래 지향적인 과학 영역에까지 상식을 확장할 수 있다. 이 책을 읽음으로써 미래 사회에 필수적인 과학 전반에 관한 기초적인 지식을 빠르게 습득하는 성취감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라, 예측할 수 없는 미래라는 파고를 우아하게 헤쳐 나갈 수 있는 지혜를 얻을 것이다.

머리말

제1장 과학의 본성
과학이란 무엇인가
과학 소양에서 수학과 기술은 왜 중요한가

제2장 과학의 언어와 도구
수학과 과학의 관계
논리와 과학의 관계
측정과 단위는 왜 중요한가
과학자 공동체의 역할과 전망

제3장 과학의 방법
과학적 방법과 사고
과학적 방법과 사고는 다른 분야로 확장할 수 있을까?
과학 소양으로서의 과학적 역량과 태도

제4장 물질의 과학
물질을 이루는 구조
물질의 상태에 따른 특징
지구와 우주는 어떻게 구성되었을까?
물질 사이에 작동하는 네 가지 힘
물질 변화에서 나타나는 규칙성
지구계에서 일어나는 상호 작용

제5장 생명의 과학
분자에서 생태계로
생명이란 무엇인가
생명이 지니는 연속성
인체의 기관과 생리 기능
생태계의 상호 작용과 순환
뇌과학: 21세기 생명 연구의 프런티어

제6장 과학과 수학
수란 무엇인가
도형이란 무엇인가
수학적 사고 방법으로서의 추론
변화와 관계는 수학으로 어떻게 나타낼까?
수학은 어떻게 자료의 신뢰성을 높일까?
수학은 어떻게 정보 이해 능력을 높일까?

제7장 과학과 사회
생각한다는 것
인공지능이 바꾸어나갈 사회
미래 과학기술이 경제에 끼칠 영향
과학기술은 인간과 사회를 어떻게 변화시킬까?

제8장 과학과 기술
과학과 기술의 관계
과학과 기술은 미래 사회에서 어떤 역할을 할까?

제9장 미래 사회를 위한 과학
미래를 바꾸는 메가트렌드
미래의 의식주와 의료
미래의 소통과 교통수단
기후변화와 자원 부족의 극복을 위한 기술
과학 소양을 지닌 시민이 만들어갈 미래

참고 문헌

기술과 공학에 관한 관심을 갖는 일은 사회문제를 해결하는 길이기도 합니다. 일상 영역에서 문제가 되는 스마트폰 중독에서부터 전 지구적 규모의 환경 오염과 생태계 파괴의 원인이 되는 플라스틱 사용과 그 분해기술에 이르기까지, 우리가 맞닥뜨린 많은 사회문제의 원인이나 해법이 기술과 공학의 문제이기 때문입니다._36쪽(과학 소양에서 수학과 기술은 왜 중요한가)태양 중심 모형은 계산적 정확성과 측정에서의 타당성이 부족했으나, 이론적 추론에 근거하여 지구 중심 모형과의 경쟁에서 이길 수 있었습니다. 실제로 태양 중심 모형의 중요한 근거가 되는 연주 시차는 모든 사람들이 태양 중심 모형을 받아들이고도 한참 후인 19세기 후반에서야 비로소 측정할 수 있었습니다._63쪽(과학적 방법과 사고)이 세상의 모든 변화는 물질 사이의 상호 작용에 의해 이루어지며, 물리학이 인정하는 상호 작용은 앞서 언급한 중력?전자기력?강력?약력의 4가지뿐입니다. (……) 중력은 천체의 구성을 지배하고, 전자기력은 우리의 일상생활 곳곳에 나타납니다. 강력과 약력은 원자가 존재하게 하고, 핵의 변환을 지배합니다._103~104쪽(물질 사이에 작동하는 네 가지 힘)생물학자 찰스 다윈은 생명의 다양성을 어떻게 설명할 수 있을지 궁리하다가 ‘자연선택을 통해 생물이 진화한다.’라는 주장을 발표했습니다. (……) 오늘날 인간의 친구가 된 견종은, 회색늑대를 길들여 개로 만드는 과정에서 인간이 특정 형질을 가진 개체들로부터 인위적으로 만들어낸 결과입니다._131쪽(생명이란 무엇인가)알고리즘과 순서도는 작업의 체계와 절차를 보기 좋게 나타내는 도구로, 인공지능의 발전과 더불어 새롭게 조명받고 있습니다. (……) 잘 기획된 알고리즘은 기업이나 산업 현장에서 좋은 물건을 만드는 데뿐만 아니라, 정부나 법원 그리고 국회 등에서 각종 정책 및 사업 등을 구상하거나 국제적인 외교에 실수를 방지하는 데에도 활용할 수 있습니다._174쪽(수학은 어떻게 정보 이해 능력을 높일까?)이제 인류의 역사는 ‘기록의 역사’에서 나아가 모든 것이 저장되는 ‘남김의 역사’로 변해가고 있습니다. 패러다임이 바뀐 것입니다. 역사의 주기가 물질혁신의 쇠퇴기에서 연결혁신의 도입기로 가고 있습니다. 인류 문화는 이제 더 이상 천재가 만들고 대중이 환호하는 것이 아니라, 대중이 만들고 천재가 새롭게 하는 것입니다. (……)이제 누구라도 바라보는 것을 넘어 스스로 자신의 방에서 창조와 혁신에 동참할 수 있고 그 성과를 누릴 수 있습니다._200쪽(과학기술은 인간과 사회를 어떻게 변화시킬까?)‘과학이 발전하면 기술도 발전한다’며 과학과 기술을 인과관계로 보는 입장 중 대표적인 것으로 생산라인(assembly line) 이론을 들 수 있습니다. (……) 마치 생산라인의 시작 부분에 원자재를 투입하면 라인의 끝부분에서 완제품이 생산되는 것처럼, 과학을 투입하면 그 결과로 기술이라는 완제품이 만들어지는 것입니다. 생산라인 이론은 제2차 세계 대전 중에 이루어진 원자폭탄 개발을 통해 인상적으로 입증되었습니다._217쪽(과학과 기술의 관계)도시의 고층 빌딩에서 태양광과 LED를 이용하여 연중 친환경 농작물을 재배하는 수직 농장(vertical farm)이 발달할 것입니다. (……) 수상 및 수중 건축물을 활용한 부유하는 도시(floating city)도 등장하게 될 것으로 보입니다. 첨단 정보통신 인프라와 사물인터넷의 결합으로 지능형 도시로의 발전은 가속화될 전망입니다._238쪽(미래의 의식주와 의료)

우주 생명체와 소통하는 과학의 언어부터
미래를 만들어갈 메가트렌드까지과학이 필수 교양이 되어버린 4차 산업혁명 시대,
읽어두면 대화가 즐거워지는 과학 이슈 9가지이 책은 미래 사회에서 교양으로 삼을 만한 과학적 지식을 선정하는 한편, 일반인이 갖추어야 할 과학 소양을 정립하고자 한다. 이러한 목적으로 집필된 만큼 다른 과학 서적과 달리, 과학적 지식뿐만 아니라 ‘과학하는 법’을 알려주는 과학적 방법을 비중 있게 다룬다. 또한 ‘초연결’을 지향하는 4차 산업혁명 시대에 맞게 ‘물화생지’로 구분해오던 기존의 학문적 통념을 깨고, 더욱 포괄적인 체계 안에서 과학적 지식을 설명한다.1장 <과학의 본성>은 과학의 의미와 구조가 무엇인지, 과학혁명을 기점으로 오늘날과 같이 과학이 발전한 과정과 그 특징은 무엇인지, 모든 시민이 갖추어야 할 과학 소양에서 수학과 기술은 왜 중요한지 등을 설명한다.
2장 <과학의 언어와 도구>는 과학의 언어로서 수학과 과학의 관계, 과학의 도구로서 논리와 과학의 관계, 과학 실험에서 측정과 단위의 역할 그리고 과학의 언어와 도구를 사용하는 과학자 공동체의 역할과 전망을 다룬다.
3장 <과학의 방법>은 과학 소양을 정의할 때 가장 기본적인 역량으로 중요하게 간주되는 과학의 방법론과 사고방식을 설명한다. 즉 관찰과 연역법 및 귀납법, 논리적?비판적?창의적 사고와 같은 구체적인 방법은 물론 과학적 역량과 태도의 중요성을 살펴본다.
4장 <물질의 과학>은 물질의 근원과 상태 변화를 토대로 물질이 지구와 우주를 이루는 방식을 알아본다. 나아가 물질들이 변화하고 서로 힘을 주고받으면서 지구계의 다양한 상호 작용을 만들어가는 과정을 살펴본다.
5장 <생명의 과학>은 생명의 기본단위와 생물만이 지닌 생명현상으로서 생식, 물질대사, 유전, 항상성의 특징을 알아보고 인공지능 등 생명현상을 응용한 공학기술의 발전을 전망해본다.
6장 <과학과 수학>은 과학의 언어로서 중요한 역할을 하는 수학에 대해 분석한다. 수학의 기초와 사고방식이 무엇인지, 또 복잡한 현상을 어떻게 엄밀하게 기술할 수 있지를 설명한다. 컴퓨터?정보과학 역시 수학과 과학의 밀접한 관계를 보여주기 위해 다뤄진다.
7장 <과학과 사회>는 과학이 인간과 사회를 탐구하는 방식과 그 가치를 다룬다. 학문 간 융합을 추구하며 인지나 정보에 관한 과학적 탐구가 각광받는 오늘날, 고도로 발달하고 있는 과학과 기술이 우리 사회에 끼치게 될 영향을 생각해본다.
8장 <과학과 기술>은 과학과 기술의 관계를 면밀히 들여다본 것을 바탕으로, 미래의 과학기술이 사회문제를 해결할 수 있을지, 나아가 어떤 사회를 만들어나갈지를 알아본다.
9장 <미래 사회를 위한 과학>은 미래 사회를 바꾸어나갈 메가트렌드를 살펴보고, 미래의 기술이 우리의 의식주와 의료의 측면, 소통과 이동 기술의 측면, 세계 공동의 현안에 대한 대응의 측면에서 각각 어떻게 발휘될 수 있을지를 알아본다.