과학적 생각의 탄생, 경쟁, 충돌의 역사

전미도서관협회 ‘우수 학술도서’ 3회 선정! 팩트 체크 전에 세계관부터 점검하라! 그때의 인류는 왜 천동설을 믿었을까? 지금의 과학적 사실은 다가올 미래에도 사실일까? 아리스토텔레스부터 슈뢰딩거까지 역사서 읽듯 넘어가는 과학과 인간의 이야기

시기로는 고대부터 현대까지, 인물로는 아리스토텔레스부터 슈뢰딩거까지 조망하는 미국 대학에서 가장 많이 읽히는 과학철학서 《당신 지식의 한계, 세계관》이 한국판으로 독자를 찾아간다. 우리는 수많은 과학 이론의 변화를 접하며 살아간다. 당시 사람들은 항상 최대한 합리적으로 사고해 이론을 내놓았지만, 새로운 생각이 나타나서 충돌하고 경쟁하며 결국 믿음은 전복되었다. 21세기의 과학적 사실도 언젠간 변할 것이라고 저자는 상상한다. 독자들은 지금까지의 세계관의 변화를 따라잡기 위해서, 감히 새로운 과학적 세계관을 제시하기 위해서도 이 과학철학서이자 역사서를 읽어야 한다. 같은 분야의 책들과 달리, 개념과 용어에 얽매이지 않고 역사서 읽듯 이해하도록 쓴 게 특징이다. 과연 세계관(worldviews)이란 무엇일까? 패러다임이 주로 과학적인 큰 사고의 틀을 말한다면, 세계관은 세상을 바라보는 방식 또는 믿음이라는, 보다 넓은 철학적인 틀이자 여러 믿음의 퍼즐 조합이다. 저자는 과거에도 그랬지만 오늘날 현대인이 세상을 바라보는 방식은 과학을 떼놓고 생각할 수 없으며, 과학으로 업데이트된 관점을 장착해 보라는 메시지를 보낸다. 팩트를 검증하는 방식 자체가 오류일 수도 있다. AI 시대에 각종 주의, 주장과 좁혀지지 않는 인식 차가 벌어질지 누가 예상했는가? 수학/과학을 필수 교양으로 삼았던 그리스 시대의 융합적인 사고가 절실히 필요하다.

추천사
서문: 미래의 세계가 보이는 ‘과학의 렌즈’를 위하여

1부: 세계관의 탄생 과학사와 과학철학의 충돌점들
1. 세계관이란?
2. ‘진리’를 대하는 시선
3. 경험적 사실과 철학적/개념적 사실
4. 확증/반확증 증거, 확증/반확증 추론
5. 콰인-뒤앙 명제와 과학적 방법
6. 철학적 간주곡 귀납법의 문제와 수수께끼
7. 반증 가능성: ‘틀릴 수 있음’ 인정하기
8. 과학 이론을 대하는 두 가지 태도: 도구주의와 실재론

2부: 아리스토텔레스 세계관에서 뉴턴 세계관으로
9. 아리스토텔레스 세계관 속 우주
10. 우주 중심에 정지한 둥근 지구?
11. 천체에 대한 경험적 사실
12. 천체에 대한 철학적/개념적 사실
13. 프톨레마이오스 체계
14. 코페르니쿠스 체계
15. 티코 체계
16. 케플러 체계
17. 갈릴레이와 망원경의 증거
18. 아리스토텔레스 세계관이 직면한 문제
19. 과학 발전과 철학적/개념적 변화의 연관성
20. 새로운 과학 그리고 뉴턴 세계관
21. 철학적 간주곡: 과학 법칙은 무엇인가?
22. 뉴턴 세계관의 발전

3부: 21세기 세계관의 퍼즐 조각들
23. 특수상대성이론 이해하기: 상대성원리와 광속 불변의 원리
24. 일반상대성이론 이해하기: 일반 공변성 원리와 등가원리
25. 철학적 간주곡: (일부) 과학 이론들은 공약 불가능한가?
26. 양자론 입문하기: 경험적 사실과 양자론 수학
27. 양자론 해석 그리고 측정의 문제
28. 양자론과 국소성: EPR, 벨의 정리, 아스페 실험
29. 진화론 이해하기 ①: 진화의 발견과 통찰의 여정
30. 진화론 이해하기 ②: 종교, 도덕과 윤리, 경험적 연구에 미친 영향
31. 결론: 예측 불가능한 세계와 마주하기

감사의 글 / 함께 읽으면 좋은 원전 / 주와 추천 도서 / 참고문헌 / 찾아보기

우리에게 지구가 태양 주위를 돈다는 직접적인 증거는 없지만, 천문학과 관련 분야 전문가들에게는 분명히 직접적인 증거가 있을 것이라 생각하는 것도 무리는 아닐 것이다. 그런데 나중에 살펴보겠지만, 전문가들에게도 그런 직접적인 증거는 없다. 지구가 태양 주위를 돈다는 확실한 증거가 없다는 뜻은 절대 아니다. 확실한 증거가 있다. 하지만 그 증거는 우리가 흔히 짐작하는 것보다 훨씬 더 간접적이다. 우리의 많은 믿음이 이런 식이다.
-1부 1장 “세계관이란?” 중에서 아리스토텔레스 세계관에서는 지구가 우주의 중심이었다. 흔히 짐작하는 것과 달리 당시 사람들이 지구중심설을 믿은 것은 이기적인 이유 때문이 아니다. 즉 지구중심설은 적어도 처음에는 인간이 특별하고 따라서 만물의 중심이 되어야 한다는 생각에 토대를 두지 않았다. 인간이 특별하다는 생각이 지구중심설과 잘 들어맞는 것은 분명한 사실이지만, 본래 지구중심설의 근거는 경험에 기초한 확고한 추론의 결과였다.
- 2부 9장 “아리스토텔레스 세계관 속 우주” 중에서만일 지구가 태양 주위를 돈다면, 무거운 물체가 자연적으로 우주의 중심을 향하는 성향이 있고 지구의 중심이 우주의 중심이라는 아리스토텔레스의 설명은 이치에 맞지 않는다. 따라서 1600년대 초반에는 바위가 떨어지는 것처럼 단순한 현상도 이유를 설명할 수 없었다. 마찬가지로 지구가 태양 주위 궤도를 엄청난 속도로 움직이는데 우리는 정지해 있다고 느끼는 까닭도 설명할 수 없었다.
2부 18장 “아리스토텔레스 세계관이 직면한 문제” 중에서1600년대 새로운 과학의 발전은 수많은 연구자의 노력이 축적된 결과이지만, 백미는 뉴턴이 1687년에 발표한 《자연철학의 수학적 원리》다. 이 책에서 뉴턴은 움직이는 지구와 양립하는 새로운 물리학을 소개하고, 우리가 현재 뉴턴 과학이라고 일컫는 것의 핵심을 제시했다. 더불어 이 책에는 우리가 아리스토텔레스 믿음의 그림 퍼즐을 대체할 새로운 믿음의 그림 퍼즐, 즉 뉴턴 세계관을 탐구할 때 요긴하게 사용할 수 있는 방법도 포함되어 있다.
2부 20장 “새로운 과학 그리고 뉴턴 세계관” 중에서우리가 물리학 이론에 대해 실재론적 태도를 취하고 싶다면, 일반상대성이론에 대해서는 실재론적 태도를 지키고 뉴턴 이론에 대해서는 도구주의적 태도를 지킬 수밖에 없다. 하지만 이 경우 우리는 끌어당기는 힘이라는 중력 개념에 대해 도구주의적 태도를 지킬 수밖에 없다는 점을 유념해야 한다. 일반상대성이론에 따라 우리 대부분이 당연하게 여긴 태도를 재평가할 수밖에 없다.
3부 24장 “일반상대성이론 이해하기” 중에서기본적으로 진화는 목표가 없는 기계론적 과정이다. 앞서 언급한 대로 진화를 목적론적이고 목표 지향적인 과정으로 오해하는 경우가 대단히 많다. 어제만 해도 높이 평가받는 출판물에서 이런 제목이 눈에 띄었다. “셰르파는 고지에서 살고 일하도록 진화했다.” 그렇지 않다. 셰르파 개체군은 살아남기 위해 특성을 개발한 것이 아니다. 특정한 특성을 소유한 일부 구성원이 살아남은 것이다. 그리고 그 특성이 그 개체군에 더 널리 퍼진 것이다.
3부 29장 “진화론 이해하기 ①” 중에서내 생각이 옳다면, 지금 우리는 여러모로 1600년대 초와 비슷한 시기에 살고 있다. 갈릴레이와 망원경이 찾아낸 발견 등 당시 새로운 발견들이 결국 우리가 사는 우주에 대한 완전히 새로운 사고방식으로 이어졌다. 오늘날 벨 유형의 영향은 최소한 우주가 완전히 기계적인 우주라는 뉴턴의 견해를 포기하라고 우리에게 강력히 요구한다. 나는 이것이 빙산의 일각에 불과하다고 생각한다. 그리고 1600년대 발견들과 마찬가지로 이 발견이 우리가 사는 우주에 대한 상당히 다른 견해로 이어지지 않을까 생각한다.
3부 31장 “결론: 예측 불가능한 세계와 마주하기” 중에서

당신의 지식은 세계관의 틀에서 한 발짝도 나아가지 못한다
우리는 지금의 과학을 ‘어디서부터 어디까지’ 믿어야 하는가?21세기 과학은 인간이 예측 가능한 발전 속도를 아득히 뛰어넘었다. 하루가 다르게 과학적 믿음이 대체되고 사라진다. 이제 인간의 가치관도 예상을 뛰어넘는 상황 속에서 변화를 요구받을 가능성이 크다. 과학적 한계가 인간의 가치관에서 한계를 해체하는 시대가 왔다. 하지만 인류의 과거도 한계 해체의 연속이었다. 지금의 우리가 엉뚱하다고 믿었던 천동설이나 연금술도 당시에는 엄연히 당대 최고의 지식과 합리적 사고에 근거했다. 지금 우리가 믿는 지동설이나 과학적 사실도 먼 미래에는 또 다른 천동설로 치부될지 모른다. 이처럼 과학은 인간이 가진 지식과 사고를 통해 바라보는 세계를 바탕으로 발전하고 대체되고 사라진다. 즉, 우리를 둘러싼 세계에 대한 ‘믿음의 퍼즐’이 ‘세계관’을 형성하고 여기서 과학이 발전하는 것이다. 즉, 과학은 지식의 단순한 합이 아니다. 인간이 총체적으로 세계를 보는 관점의 합이다. 이 책은 이러한 과학의 생성과 변화를 ‘세계관’이라는 개념으로 서술한다. 냉철하고 절대적인 과학이 아닌, 인간의 탐구와 실수, 도전이 어우러진 과학의 역사를 읽고 나면, 우리는 ‘과학이 객관적이며 경험적 사실만을 다루는 학문’이라는 순진하고도 강력한 믿음이 깨지는 경험을 할 것이다. 그리고 다가올 미래를 받아들이는 데 한계가 없어질 것이다.
아리스토텔레스부터 뉴턴, 아인슈타인, 양자역학의 슈뢰딩거까지...
우리는 과학과 철학의 두 눈으로 세계를 바라봐야 한다!저자가 이 책을 쓴 목적은 세 가지다. 먼저 과학사와 과학철학의 기본적인 쟁점을 소개하고, ‘아리스토텔레스 세계관(기원전 300년 무렵부터 1600년 무렵까지 서구 문화권에서 공유한 믿음 체계)’에서 ‘뉴턴 세계관(아리스토텔레스 세계관을 대체한 1600년대 초 세계관)’의 전환하는 과정을 탐구하는 것이다. 마지막으로 그 이후 등장한 상대성이론과 양자론, 진화론 등 최근의 과학 발전에 따른 세계관의 변천을 살피는 것이 마지막이다.1부에서는 과학사와 과학철학을 다룰 때 제기되는 기본적인 쟁점을 소개한다. 세계관, 과학적 방법, 추론, 진리, 증거란 무엇을 뜻하는지 살펴보고 경험적 사실과 철학적ㆍ개념적 사실을 대비해서 그 의미를 명확히 설명한다. 아울러 반증 가능성, 도구주의와 실재론 등과 관련한 쟁점도 다룬다. 2부에서는 아리스토텔레스 세계관에서 뉴턴 세계관으로 전환한 과정을 탐구하며, 세계관이 변화하는 과정에서 철학적 쟁점이 어떤 역할을 했는지 설명한다. 그중에서도 특히 아리스토텔레스 세계관의 중심인 철학적/개념적 ‘사실’이 과학사와 과학철학에서 어떤 역할을 했는지를 중점적으로 살펴본다. 3부에서는 상대성이론과 양자론, 진화론 위주로 최근의 과학적 발견과 발전을 소개한다. 저자는 이러한 새로운 발견과 발전으로 현대인 대부분이 간직한 중요한 믿음(세계관)을 상당 부분 변경할 수밖에 없다는 점을 강조한다. 아리스토텔레스 세계관이 그랬듯이, 최근의 발견에 따라 우리가 오랫동안 명백한 경험적 사실로 인정해온 믿음 중 일부가 잘못된 ‘사실’로 밝혀지고 있다는 것이다.
미국 대학이 가장 많이 선택한 과학철학서,
개념 및 용어의 설명보다 상세한 사례가 돋보이는 교양과학서《당신 지식의 한계, 세계관》은 미국 대학에서 가장 많이 추천되고 읽히는 과학철학 책으로, 복잡하고 전문적인 과학적 개념을 도표와 사례를 통해 쉽게 설명한다. 이러한 노력으로 전미도서관협회는 이 책을 우수 학술도서로 3회 선정하기도 했다.진리와 사실, 실재의 본질을 둘러싼 논란이 점점 더 커지고 있는 지금, 이 책은 복잡한 과학적 개념을 설명하는 데 그치지 않고, ‘인간이 세상을 바라보는 관점’을 통해 과학을 비춘다. 이를 통해 인류의 과학적 탐구에서의 주제와 그 변화를 쉽게 이해할 수 있도록 한다. 그 예로 저자는 망원경을 비유로 들어 ‘인간이 세상과 과학을 바라보는 관점’에 의문을 던진다. 저자는 “우리가 망원경으로 보는 행성의 모습과 망원경 없이 상상해야만 했던 과거의 행성 모습은 아주 다르다”며 “하지만 우리는 얼마나 객관적인 데이터를 가지고 행성의 모습을 믿고 살아가는지”에 의문을 제기한다. 즉, 현재의 과학적 사실이란 이유로 그 사실을 관성적으로 믿으며, 보이는 세계를 재단하는 건 아닌지 우리에게 되묻는 셈이다. 아리스토텔레스부터 슈뢰딩거까지 과학적 사실의 생성과 반복은 관성적 믿음에 대한 의문과 논쟁이 있었기에 가능했다.2,000년간 우리의 세계관을 발전시킨 수많은 과학자와 철학자들의 궤적을 따라가며 이 책을 읽다 보면 우리는 우리 이후의 ‘존재하지 않은 과학’을 받아들일 수 있는 세계관을 만들 수 있을 것이다. 과학을 공부하는 학생들뿐 아니라 과학사와 과학철학이 마냥 어렵게 느껴져 미처 손을 대지 못한 독자들에게 추천한다. 이 책을 통해 넓고 깊은 과학의 세계에 가볍게 발을 들여놓아보자.