과학과철학 6, 과학자들도 귀납적 추론을 사용할까

모든 추론이 연역적인 것은 아닙니다. 다음 예를 고려해 보십시오.
상자 안의 처음 5개의 달걀은 썩었습니다. 모든 알들 은 그들 앞에 같은 최고의 날짜가 찍혀 있습니다. 그러므로 여섯번째 달걀도 썩을 것입니다. 이것은 완벽하게 합리적인 추론처럼 보입니다. 그럼에도 불구하고 그것은 연역적인 것이 아닙니다. 비록 처음의 5개의 달걀이 정말로 썩었고, 모든 달걀이 그 위에 똑 같은 최고의 날짜가 찍혀 있다 할지라도, 이것이 6번째 달걀이 또한 썩을 것이라는 것을 보장하지는 않습니다. 여섯번째 난자가 완벽하게 좋을 것이라고 꽤 상상할 수 있습니다. 다시 말해, 이 추론의 전제가 사실일 수 있지만 결론은 거짓이기 때문에, 추론은 연역적이 아닙니다. 대신 그것은 귀납적 추론으로 알려져 있습니다. 귀납적 추론 또는 귀납적 추론에서 저희는 검사한 개체에 대한 전제에서 검토하지 않은 개체에 대한 결론으로 이동합니다.
유도적 추론은 유도적 추론보다 훨씬 안전한 활동입니다. 추론을 추론할 때, 만약 우리가 진정한 전제로 시작한다면, 저희는 결국 진정한 결론을 맺게 될 것이라고 확신할 수 있습니다. 그러나 귀납적 추리에는 같은 것이 없습니다. 반대로, 귀납적 추론은 우리를 진정한 전제에서 잘못된 결론으로 이끌어 낼 수 있습니다. 이러한 결함에도 불구하고, 저희는 종종 그것에 대해 생각하지도 않고 삶 전반에 걸쳐 귀납적 추론에 의존하는 것처럼 보입니다. 예를 들어, 아침에 컴퓨터를 켤 때, 여러분은 컴퓨터가 얼굴에서 폭발하지 않을 것이라고 확신합니다. 왜 그럴까요? 왜냐하면 매일 아침 컴퓨터를 켜는데 지금까지 컴퓨터가 폭발한 적이 없기 때문입니다. 하지만 많은 현실에서 추론해 보면’지금까지는 컴퓨터를 켜도 컴퓨터가 폭발하지 않았다’,’이번에는 컴퓨터를 켜도 폭발하지 않는다’는 연역적 추론이 아닙니다. 이 추론의 전제는 결론을 포함하지 않습니다. 이전에 컴퓨터를 사용해 본 적이 없더라도 이번에는 컴퓨터가 폭발할 가능성이 있습니다.
일상 생활에서 귀납적 추론의 다른 예는 쉽게 찾을 수 있습니다. 차의 핸들을 시계 반대 방향으로 돌리면 차가 오른쪽이 아니라 왼쪽으로 간다고 가정할 수 있습니다. 당신이 교통 체증으로 운전할 때마다, 당신은 효과적으로 이 가정에 목숨을 건입니다. 하지만 그게 사실이라고 어떻게 확신하죠? 누군가 당신의 유죄 판결을 정당화해 달라고 한다면 당신은 뭐라고 말하겠는가? 만약 당신이 정비사가 아니라면, 당신은 아마도 대답할 것입니다. ‘과거에 제가 핸들을 시계 반대 방향으로 돌릴 때마다, 차는 왼쪽으로 갔습니다. 따라서 이번에는 스티어링 휠을 시계 반대 방향으로 돌릴 때도 마찬가지입니다.’ 다시 말하지만, 이것은 연역적 추론이 아닙니다. 귀납적으로 추론하는 것은 일상 생활에서 필수적인 부분인 것 같습니다.
과학자들도 귀납적 추론을 사용할까요? 대답은 ‘ 그렇다’인 것 같습니다. 다운 증후군으로 알려진 유전병을 생각해 봅시다. 유전 학자들은 다운증후군(DS)환자들이 정상적인 46개의 염색체 대신 47개의 염색체를 가지고 있다고 말합니다. 그들은 이것을 어떻게 알까요? 물론 해답은 그들이 많은 수의 DS환자들을 조사했고 각각의 환자들이 추가적인 염색체를 가지고 있다는 것을 발견했다는 것입니다. 그리고 나서 그들은 그들이 검사하지 않은 것을 포함한 모든 DS환자들이 추가적인 염색체를 가지고 있다는 결론에 귀납적으로 추론했습니다. 이 추론이 귀납적이라는 것은 쉽게 알 수 있습니다. 조사된 샘플의 DS환자들이 47개의 염색체를 가지고 있다는 사실이 모든 DS환자들이 가지고 있다는 것을 증명하지는 못합니다. 가능성은 낮지만 샘플이 대표적이지 않은 것일 수 있습니다.
다운 증후군을 가진 사람의 완전한 염색체 세트를 나타내는 것입니다. 염색체 21은 대부분의 사람들이 가지고 있는 2개의 복사본과 달리 총 47개의 염색체를 가지고 있습니다.
이 예는 결코 고립된 것이 아닙니다. 사실상, 과학자들은 제한된 데이터에서 좀 더 일반적인 결론으로 이동할 때마다 귀납적 추론을 사용합니다. 예를 들어, 지난 장에서 마주친 뉴턴의 만유 인력의 법칙을 생각해 봅시다. 우주의 모든 물체가 다른 모든 물체에 중력의 끌림을 작용한다고 말합니다. 분명히 뉴턴은 우주 전체의 모든 천체를 관찰하면서 이 원리에 도달한 것은 아닙니다. 그럴 리가 없죠. 오히려, 그는 이 원칙이 행성과 태양, 그리고 지구 표면 근처에서 움직이는 다양한 종류의 물체에 적용된다는 것을 보았습니다. 이 자료를 통해 그는 그 원칙이 모든 신체에 적용된다고 추론했습니다. 다시 말하지만, 이 추론은 분명히 귀납적인 것이었습니다. 어떤 신체에 대해서는 뉴턴의 원리가 사실이라는 사실이 모든 신체에 진실하다는 것을 보장하지는 않습니다.
과학에서 유도의 중심 역할은 때때로 우리가 말하는 방식에 의해 가려집니다. 예를 들어, 여러분은 과학자들이 유전자 변형 옥수수가 인간에게 안전하다는 ‘실험적 증거’를 발견했다는 신문 기사를 읽을지도 모릅니다. 이것이 의미하는 것은 과학자들이 많은 수의 사람들에게 옥수수를 실험해 봤지만, 그들 중 아무도 해를 입지 않았다는 것입니다. 하지만 엄밀히 말하면, 흄에 대한 만족스러운 반응의 관점에서 볼 때, 이것이 옥수수가 안전하다는 것을 증명하는 것은 아닙니다. 피타 고라스의 정리를 수학자들이 증명할 수 있는 보스턴 ‘옥수수는 시험을 받은 사람들에게 해를 끼치지 않았다’에서 ‘옥수수는 누구에게도 해를 끼치지 않을 것이다’로 추론하는 것은 연역적이 아니라 귀납적입니다. 이 신문 보도는 과학자들이 옥수수가 인간에게 안전하다는 아주 좋은 증거를 찾아냈다고 정말로 말했어야 했습니다. ‘증거’라는 단어는 연역적 추론을 다룰 때만 엄격히 사용해야 합니다. 이 단어의 엄격한 의미에서 과학적 가설은 데이터에 의해 사실로 증명되는 경우가 거의 없습니다.
대부분의 철학자들은 과학이 귀납적 추론에 크게 의존하고 있다는 것이 명백하다고 생각하는데, 그것에 대해 논쟁할 필요가 거의 없습니다. 하지만 놀랍게도, 지난 장에서 만났던 철학자 칼 포퍼에 의해 거부되었습니다. 포퍼는 과학자들은 연역적 추론만 사용하면 된다고 주장했습니다. 이것은 사실이라면 좋을 것입니다. 왜냐하면 연역적 추론은 우리가 본것처럼 귀납적 추론보다 훨씬 더 안전하기 때문입니다.

과학과철학 5, 뉴턴의 중력 이론은 행성들이 태양 주위를 도는 동안 따라가야 할 경로에 대한 예측

또 다른 천문학적인 예는 이것을 설명할 수 있습니다. 앞서 우리가 직면했던 뉴턴의 중력 이론은 행성들이 태양 주위를 도는 동안 따라가야 할 경로에 대한 예측을 했습니다. 대부분, 이러한 예측은 관찰에 의해 입증되었습니다. 그러나 천왕성의 관측 궤도는 뉴턴의 이론이 예측한 것과 일관되게 다릅니다. 이 퍼즐은 1846년 영국의 아담스와 프랑스의 레버리에르 두명의 과학자에 의해 해결되었습니다. 그들은 천왕성에 추가 중력을 일으키며 아직 발견되지 않은 또 다른 행성이 있다는 것을 암시했습니다. 애덤스와 레버리어는 만약 중력의 끌어당김이 천왕성의 이상한 행동에 진정한 원인이라면, 이 행성이 가져야 할 질량과 위치를 계산할 수 있었습니다. 그 행성이 발견된 직후, 거의 정확히 아담스 와 레버리에르가 예측했던 바로 그 곳에서 해왕성이 발견되었습니다.
이제 저희는 애덤스와 레버리어의 행동을 ‘비과학적’이라고 비판해서는 안 됩니다. 그러나 그들은 포퍼가 하는 것에 대해 마르크스 주의자들을 비판한 것을 정확하게 했습니다. 그들은 천왕성의 궤도에 대한 잘못된 예측을 만든 뉴턴의 중력 이론으로 시작했습니다. 뉴턴이 이론에 대한 조종 장치 바퀴 대충돌 방지자라고 결론 내리기보다는, 이론에 집착해서 새로운 행성을 가정함으로써 상충하는 관찰을 설명하려고 시도했습니다. 마찬가지로, 자본주의가 공산주의에 굴복할 기미를 보이지 않았을 때, 마르크스 주의자들은 마르크스의 이론이 틀렸음이 틀림없다고 결론 내리지 않았고, 다른 방법으로 상충하는 관찰을 설명합니다. 만약 우리가 아담스 와 레버리에르가 과학을 모범적으로 평가한 것을 허용한다면, 마르크스 주의자를 사이비 과학에 관여한다고 비난하는 것은 부당합니다.
이것은 최초의 타당성에도 불구하고 포퍼가 과학을 사이비 과학에서 분리하려는 시도가 옳지 않다는 것을 암시합니다. Adams, Leverrier의 경우, 예외적인 경우는 결코 아닙니다. 일반적으로, 과학자들은 관측 자료와 충돌할 때마다 그들의 이론을 포기하지 않습니다. 보통 그들은 이론을 포기하지 않고 충돌을 제거할 방법을 찾습니다. 이것은 5장에서 다룰 내용입니다. 그리고 사실상 모든 과학 이론이 몇몇 관측과 충돌한다는 것을 기억하십시오. 명백하게 어떤 이론이 점점 더 많은 자료와 지속적으로 충돌하고, 그 갈등을 설명할 타당한 방법이 발견되지 않는다면, 결국 그것은 거절되어야 할 것입니다. 하지만 과학자들이 문제의 첫 징후에 단순히 그들의 이론을 포기한다면 별 진전이 없을 것입니다.
포퍼의 경계 기준의 실패는 중요한 질문을 던져 버립니다. 실제로 우리가 ‘과학’이라고 부르고 다른 것들과는 공유하지 않는 모든 것들이 공유하는 몇가지 공통점을 찾을 수 있을까요? 포퍼는 이 질문에 대한 답이 그렇다고 생각했어요. 그는 프로이트와 마르크스의 이론이 분명히 비과학적이라고 생각했습니다. 그러나 우리가 프로이트와 마르크스에 대한 포퍼의 부정적인 평가를 받아들이든 말든, 과학이 ‘본질’을 가지고 있다는 그의 가정은 의심스럽입니다. 결국, 과학은 다양한 학문과 이론을 망라하는 이질적인 활동입니다. 고정된 기능 세트를 공유하는 것일 수 있습니다.
과학자들은 종종 우리가 믿지 않았을 세계에 대해 이야기합니다. 예를 들어 생물학자들은 우리가 침팬지와 밀접하게 관련되어 있다고 말하고 지질학자들은 아프리카와 남미가 합쳐진 적이 있고 우주가 팽창하고 있다고 말합니다. 하지만 과학자들은 어떻게 이 불쾌한 결론에 도달했을까요? 결국, 어느 누구도 한종에서 다른 종으로 진화하거나, 하나의 대륙이 둘로 갈라지거나, 또는 존이 가장 먼 우주에서 더 커지는 것을 보지 못 했습니다. 물론, 답은 과학자들이 추론이나 추론 과정을 통해 이러한 믿음에 도달했다는 것입니다. 하지만 이 과정에 대해 좀 더 알면 좋을 것 같아요. 정확히 과학적 추리의 본질은 무엇인가? 그리고 과학자들이 추론하는 것에 저희는 얼마나 많은 자신감을 가져야 할까요? 이것들이 이 장의 주제들입니다.
생태 학자들은 연역적 추리의 귀납적인 패턴과 귀납적인 추론을 구별합니다. 연역적 추리 또는 연역적 추론의 예는 다음과 같습니다.
적포도주를 좋아하는 사람은 모두 프랑스인입니다. 피에르는 프랑스 사람입니다. 그래서 피에르는 적포도주를 좋아합니다.
처음 두개의 진술을 추론의 전제라고 하고, 세번째 진술을 결론이라고 합니다. 이것은 연역적 추론입니다. 왜냐하면 그것은 다음과 같은 특성을 가지고 있기 때문입니다. 전제가 사실이라면 결론 역시 사실이어야 합니다. 다른 말로 하면, 만약 모든 프랑스인이 적포도주를 좋아하고 피에르가 프랑스인이라는 것이 사실이라면, 피에르는 정말로 적포도주를 좋아합니다. 이것은 때때로 추론의 전제가 결론을 수반한다고 말함으로써 표현됩니다. 물론, 이 추론의 전제는 거의 확실히 사실이 아닙니다. 적포도주를 싫어하는 프랑스인들이 틀림없이 있을 것입니다. 하지만 그것은 요점이 아닙니다. 연역적 추론을 만드는 것은 전제와 결론 사이의 적절한 관계의 존재, 즉 전제가 사실이라면 결론도 진실이어야 한다는 것입니다. 그 전제가 사실인지 아닌지는 다른 문제입니다. 이것은 연역적 추론의 상태에 영향을 미치지 않습니다.

과학과철학 4, 과학자들이 당연시하는 가정에 의문을 제기

그래서 과학 철학의 일의 일부는 과학자들이 당연시하는 가정에 의문을 제기하는 것입니다. 하지만 과학자들이 결코 철학적인 문제에 대해 논의하지 않는다고 암시하는 것은 잘못된 것입니다. 사실, 역사적으로, 많은 과학자들은 과학 철학의 발전에 중요한 역할을 해왔습니다. 데카르트, 뉴턴, 아인슈타인이 대표적인 예입니다. 과학이 어떻게 진행되어야 하는지, 어떤 조사 방법을 사용해야 하는지, 그 방법에 얼마나 많은 신뢰를 주어야 하는지, 과학적 지식에 한계가 있는지 등에 대한 철학적 질문에 빠졌습니다. 우리가 보게 될 것처럼, 이 질문들은 여전히 현대 과학 철학의 핵심에 놓여 있습니다. 그래서 과학 철학자들이 흥미를 가지는 문제는 단순히 철학적인 것이 아니라, 반대로 그들은 위대한 과학자들의 관심을 끌었습니다. 많은 과학자들이 오늘날 과학 철학에 거의 관심이 없고 과학에 대해 거의 알지 못한다는 것을 인정해야 합니다. 불행한 일이지만, 그것은 철학적인 문제들이 더 이상 관련이 없다는 표시는 아닙니다. 오히려, 현대 교육 시스템의 특징은 과학의 특성과 과학과 인문학의 양극화의 결과입니다.
여러분은 여전히 과학의 철학이 정확히 무엇인지 궁금해 할지도 모릅니다. 우리가 위에서 말했듯이,’과학의 방법을 연구한다’고 말하는 것은 사실 그리 많이 말하는 것이 아닙니다. 좀 더 유익한 정의를 제공하기보다는, 저희는 곧장 과학 철학의 전형적인 문제를 고려할 것입니다.
우리가 시작했던 질문을 상기해 보세요:과학이란 무엇인가? 과학의 영향력 있는 20세기의 철학자인 칼 포퍼는 과학 이론의 근본적인 특징은 그것이 비난 받을 만한 것이어야 한다는 것이라고 생각했습니다. 이론이 거짓이라고 말하는 것은 아닙니다. 오히려, 그것은 이론이 경험에 비추어 시험 받을 수 있는 몇가지 확실한 예측을 만든다는 것을 의미합니다. 만약 이러한 예측이 틀린 것으로 판명되면, 그 이론은 조작되거나 반박되었습니다. 그래서 반증 가능한 이론은 우리가 틀렸다는 것을 발견할 수도 있는 하나입니다. 그것은 모든 가능한 경험의 과정과 양립할 수 없습니다. 포퍼는 일부 과학적 이론들이 이러한 상황을 충족시키지 못했고 따라서 과학이라고 불릴 자격이 전혀 없다고 생각했습니다. 오히려 그것들은 단순한 사이비 과학이었습니다.
프로이트의 정신 분석 이론은 포퍼가 좋아하는 사이비 과학의 예 중 하나였습니다. 포퍼에 따르면, 프로이드의 이론은 어떤 실험적인 발견과도 조화를 이룰 수 있다고 합니다. 환자의 행동이 무엇이든, 프랑스인들은 그들의 이론의 관점에서 그것에 대한 설명을 찾을 수 있었습니다. 그들은 결코 그들의 이론이 틀렸다는 것을 인정하지 않았습니다. 포퍼는 다음과 같은 예를 들어 그의 요점을 설명했습니다. 죽일 의도로 아이를 강으로 밀어 넣는 남자와 아이를 구하기 위해 목숨을 희생하는 또 다른 남자를 상상해 보세요. 프랑스인들은 두 남자의 행동을 동등하게 쉽게 설명할 수 있습니다. 첫번째는 억압되었고 두번째는 암시를 얻었습니다. 포퍼는 억압, 입증, 무의식적 욕망과 같은 개념을 사용함으로써 프로이트의 이론은 어떤 임상 데이터와도 호환될 수 있으며, 따라서 반증할 수 없다고 주장했습니다.
마르크스의 역사학 이론도 마찬가지였다고 포퍼는 주장했습니다. 마르크스는 전 세계의 산업화된 사회에서는 자본주의가 동일한 일련의 인지 능력 오류/궁극적으로 공산주의에 양보할 것이라고 주장했습니다. 하지만 이런 일이 일어나지 않았을 때, 마르크스의 이론이 틀렸다는 것을 인정하는 대신에 마르크스 주의자들은 왜 일어났는지에 대한 임시적 설명을 실제로 그들의 이론과 완벽히 일치했습니다. 예를 들어, 그들은 공산 주의자를 ‘약화’ 시키고 그들의 혁명적 열정을 약화시킨 복지 국가의 등장으로 공산주의에 대한 불가피한 진보가 일시적으로 지연되었습니다고 말할 수 있습니다. 이런 식으로 막스의 이론은 프로이트처럼 어떠한 가능한 사건의 과정과도 양립할 수 있게 만들 수 있습니다. 따라서 포퍼의 기준에 따르면, 두 이론 모두 진정으로 과학적인 것으로 인정되지 않습니다.
포퍼는 프로이트와 마르크스의 이론을 일반 상대성 이론으로도 알려진 아인슈타인의 중력 이론과 비교했습니다. 프로이드와 막스의 이론과는 달리 아인슈타인의 이론은 아주 명확한 예측을 했습니다. 즉, 먼 별에서 나오는 빛이 태양의 중력장에 의해 굴절된다는 것입니다. 일반적으로 일식을 제외하고는 이 효과를 관찰하기가 불가능합니다. 1919년 영국 천체 물리학자 아서 에딩턴 경은 그해의 일식을 관찰하기 위해 아프리카 대서양 연안의 아인슈타인 섬을 겨냥한 두 차례의 탐험대를 조직했습니다. 탐사 팀은 별빛이 실제로 태양에 의해 굴절된다는 것을 발견했습니다. 아인슈타인이 예측한 것과 거의 똑같은 양으로요. 포퍼는 이것에 매우 감명 받았습니다. 아인슈타인의 이론은 관찰에 의해 확인된 명확하고 정확한 예측을 했습니다. 만약 별빛이 태양에 의해 굴절되지 않았다는 것이 밝혀졌다면, 이것은 아인슈타인이 틀렸다는 것을 보여 주었을 것입니다. 그래서 아인슈타인의 이론은 거짓 가능성의 기준을 만족시킵니다.
포퍼가 과학을 사이비 과학에서 경계를 정하려는 시도는 직관적으로 꽤 그럴 듯합니다. 이론에는 어떤 실험적 자료에도 들어맞도록 만들어질 수 있는 뭔가 의심스러운 점이 분명히 있습니다. 하지만 일부 철학자들은 포퍼의 기준을 지나치게 단순화한다고 생각해요. 포퍼는 그 이론이 반박되었습니다는 것을 받아들이기보다는 그들의 이론과 충돌하는 것으로 보이는 모든 자료를 설명한 프랑스인들과 마르크스 주의자들을 비난했습니다. 이것은 확실히 의심스러운 절차처럼 보입니다. 하지만 포퍼가 사이비 과학에 연루되었습니다고 비난하고 싶지 않은 존경할 만한 과학자들이 이 과정을 일상적으로 사용하여 중요한 과학적 발견을 이끌었다는 증거가 있습니다.

과학과철학 3, 과학의 역사에 대한 우리의 간략한 설명

지금까지 과학의 역사에 대한 우리의 간략한 설명은 주로 물리학에 초점을 맞추었습니다. 물리학은 역사적으로 매우 중요하고 어떤 의미에서 모든 과학 분야에서 가장 근본적인 것이기 때문에 이것은 우연이 아닙니다. 다른 과학이 연구하는 대상들은 그 자체가 물질로 이루어져 있습니다. 식물학을 예로 들어 봅시다. 식물 학자들은 식물을 연구하는데, 이것은 궁극적으로 물질 입자인 분자와 원자로 구성됩니다. 따라서 식물학은 물리학보다 분명히 덜 기초적입니다. 하지만 그것이 더 덜 중요하다고 말할 수는 없습니다. 이 점은 3장에서 다시 다루어야 할 대목입니다.
생물학에서 두드러지는 사건은 1859년’종의 기원’에 출판된 찰스 다윈의 자연 선택에 의한 진화론 발견입니다. 그 이전까지는 창세기에 나와 있는 것처럼 다른 종들이 신에 의해 따로 창조되었습니다고 널리 믿어졌습니다. 하지만 다윈은 현대의 종들이 실제로 조상으로부터 진화해 왔다고 주장했습니다. 자연 도태라고 알려진 과정을 통해서요. 자연 선택은 어떤 유기체가 신체적 특성에 따라 다른 유기체보다 더 많은 새끼를 남길 때 발생합니다. 만약 이러한 특징들이 그들의 자손에 의해 상속된다면, 인구는 환경에 더 잘 적응될 것입니다. 비록 이 과정이 단순하지만, 많은 세대에 걸쳐 한종의 종이 완전히 새로운 종으로 진화하게 할 수 있다고 다윈은 주장했습니다. 다윈이 20세기 초까지 상당한 신학적 반대에도 불구하고 과학적 통설로 받아들여질 정도로 설득력 있는 증거가 너무나 설득력 있었습니다. 그 후의 연구는 다윈의 이론에 대한 놀라운 확인을 제공했는데, 다윈은 현대 생물학 세계 관점의 중심을 형성합니다.
20세기는 아직 완성되지 않은 생물학에서 또 다른 혁명을 목격했습니다. 분자 생물학의 출현, 특히 핸들을 반대로 돌리는 유전학의 출현이었습니다. 1953년 왓슨과 크릭은 생명체의 세포에서 유전자를 구성하는 유전 물질인 DNA의 구조를 발견했습니다(그림 4). 왓슨과 크릭의 발견은 어떻게 유전 정보가 한 세포에서 다른 세포로 복사되어 부모에서 자식으로 전달될 수 있는지를 설명해 주었고, 왜 자손이 부모를 닮는지를 설명했습니다. 그들의 발견은 흥미로운 생물학적 연구 분야를 열어 주었습니다. 왓슨과 크릭의 연구 이후 50년 동안, 분자 생물학은 빠르게 성장하여 유전과 유전자가 유기체를 만드는 방법에 대한 우리의 이해를 변화시켰습니다. 인간 유전체 프로젝트라고 알려진 인간의 완전한 유전자 세트에 대한 분자 수준의 설명을 제공하려는 최근의 시도는 분자 생물학이 얼마나 발전했는지를 보여 주는 지표입니다. 21세기는 이 분야에서 더욱 흥미로운 발전을 이룰 것입니다.
인간과 유인원이 공통의 조상에서 비롯되었습니다는 다윈의 제안은 빅토리아 시대 영국에서 경악을 불러일으켰습니다.
지난 100년간 과학 연구에 투입된 자원은 그 어느 때보다도 많았습니다. 한가지 결과는 컴퓨터 과학, 인공 지능, 언어학, 신경 과학과 같은 새로운 과학 분야의 폭발적인 발전이었습니다. 아마도 지난 30년간 가장 중요한 사건은 인지, 기억, 학습 그리고 추론과 같은 인간 인식의 다양한 측면을 연구하고 전통적인 심리를 변화시킨 인지 과학의 발전입니다. 인지 과학에 대한 자극의 상당 부분은 인간의 마음이 컴퓨터와 어떤 면에서 유사하며, 따라서 인간의 정신적 과정은 컴퓨터가 수행하는 작업과 비교함으로써 이해될 수 있습니다. 인지 과학은 아직 초기 단계에 있지만, 마음의 작용에 대해 많은 것을 밝힐 것을 약속합니다. 사회 과학, 특히 경제학과 사회학은 20세기에 번성했지만, 많은 분들은 아직도 정교함과 엄격함에 있어서 자연 과학에 뒤쳐져 있다고 믿는입니다. 이것은 우리가 7장에서 다루어야 할 문제입니다.
과학의 철학이란 무엇인가? 과학 철학의 주요 과제는 다양한 과학에서 사용되는 조사 방법을 분석하는 것입니다. 여러분은 왜 이 과제가 과학자들 자신이 아니라 철학자들에게 떨어져야 하는지 궁금해 할 것입니다. 좋은 질문입니다. 답의 일부는 과학을 철학적 관점에서 바라보면 과학적 관행에 내재되어 있지만 과학자들이 명확하게 논의하지 않는 가정을 밝히기 위해 더 깊이 탐구할 수 있다는 것입니다. 설명하기 위해 과학적 실험을 고려해 봅시다. 과학자가 실험을 해서 특별한 결과를 얻는다고 가정해 봅시다. 그는 실험을 몇번 반복하고 계속 같은 결과를 얻습니다. 그 후 그는 아마도 멈출 것이고, 그가 계속해서 실험을 반복한다면, 정확히 같은 조건 하에서, 그는 계속해서 같은 결과를 얻을 것입니다. 이러한 가정은 명백해 보이지만 철학자로서 저희는 그것에 의문을 제기하고 싶습니다. 왜 실험의 차후 반복이 같은 결과를 낳을 것이라고 가정하는가? 이게 사실인지 어떻게 알죠? 그 과학자는 이 흥미로운 질문들에 대해 너무 많은 시간을 허비할 것 같지 않습니다. 그는 아마 더 나은 일들을 가지고 있을 것입니다. 그것들은 본질적으로 철학적인 질문들이며, 저희는 다음 장으로 돌아갑니다.

과학과철학 2, 아리스토텔레스의 이론을 반박

갈릴레오의 가장 지속적인 기여는 천문학이 아니라 기계학에 있었는데, 그는 무거운 물체가 가벼운 물체보다 더 빨리 떨어진다는 아리스토텔레스의 이론을 반박했습니다. 이 이론 대신에 갈릴레오는 자유 낙하하는 모든 물체가 그들의 무게와 상관 없이 같은 속도로 지구로 떨어질 것이라는 직관적인 제안을 했습니다. 물론, 같은 높이에서 깃털과 포탄을 떨어뜨리면 포탄이 먼저 착륙하겠지만, 갈릴레오는 이것이 단순히 진공 상태에서의 공기 저항 때문이라고 주장했습니다. 게다가, 그는 자유 낙하하는 물체가 균일하게 가속한다고 주장했습니다. 즉, 같은 시간에 동등한 속도의 증가를 얻는 것입니다. 이것은 갈릴레오의 자유 낙하 법칙으로 알려져 있습니다. 갈릴레오는 그의 기계학 이론의 중심을 이룬 이 법에 대해 완전히 결정적인 증거는 아니지만 설득력을 제공했습니다.
갈릴레오는 일반적으로 진정한 최초의 현대 물리학자로 여겨집니다. 그는 수학 언어가 낙하 물체, 발사체 등과 같은 물질 세계의 실제 물체의 행동을 묘사하는 데 사용될 수 있다는 것을 보여 준 최초의 사람이었습니다. 우리에게 이것은 분명해 보인다?오늘날의 과학 이론은 물리학에서뿐만 아니라 생물학과 경제학에서도 수학적 언어로 일상적으로 공식화됩니다. 그러나 갈릴레오 시절에는 분명하지 않았습니다. 수학은 순전히 추상적인 실체를 다루는 것으로 널리 간주되었고, 따라서 물리적인 현실에 적용할 수 없었습니다. 갈릴레오의 연구의 또 다른 혁신적인 측면은 가설을 실험적으로 검증하는 것의 중요성을 강조한 것이었습니다. 현대 과학자들에게 이것은 다시 분명해 보일 수도 있습니다. 하지만 갈릴레오가 연구하던 당시에는 실험이 일반적으로 지식을 얻을 수 있는 믿을 만한 방법으로 여겨지지 않았습니다. 갈릴레오의 실험 시험에 대한 강조는 오늘날까지 계속되는 자연 연구에 대한 경험적 접근의 시작을 나타냅니다.
갈릴레오의 죽음 이후의 기간 동안 과학 혁명은 빠르게 탄력을 얻었습니다. 프랑스 철학자, 수학자, 과학자 르네 데카르트는 물리 세계가 물질들이 서로 상호 작용하고 충돌하는 불활성 입자들로 구성된 급진적인 새로운 ‘기계 철학’을 개발했습니다. 이 입자들의 움직임을 지배하는 법들은 코페르니쿠스의 우주 구조를 이해하는 열쇠를 쥐고 있다고 데카르트는 믿었습니다. 기계 철학은 이러한 불활성의 무의식적이고 무감각한 우주의 움직임의 관점에서 관찰 가능한 모든 현상을 설명하기로 약속했고, 곧 17세기 후반의 지배적인 과학적인 비전이 되었습니다. 어느 정도는 오늘날까지도 여전히 우리와 함께 합니다. 기계 철학은 Huygendi, Gassendi, Hooke, Boyle등과 같은 인물들에 의해 지지되었습니다. 그것의 폭넓은 수용은 Aristotelian World의 마지막 몰락을 나타냈습니다.
과학 혁명은 아이작 뉴턴의 업적으로 절정에 달했는데, 그의 업적은 과학 역사상 유례를 찾아볼 수 없습니다. 뉴턴의 걸작은 1687년에 출간된 그의 자연 철학의 수학적 원리였습니다. 뉴턴은 우주가 단순히 움직이는 입자들로 구성되어 있다는 기계적 철학자들의 의견에 동의했지만 데카르트의 운동 법칙과 충돌 규칙을 개선하려고 노력했습니다. 그 결과는 뉴턴의 세가지 운동 법칙과 만유 인력의 법칙을 중심으로 한 다이나마이컬 하고 기계적인 이론이었습니다. 이 원리에 따르면 우주의 모든 물체는 다른 물체에 중력을 가합니다. 두 물체 사이의 끌어당김의 힘은 그것들의 질량의 산출물과 그것들 사이의 거리에 달려 있습니다. 운동의 법칙은 이 중력이 신체의 움직임에 어떻게 영향을 미치는지를 명시합니다. 뉴턴은 자신의 이론을 훌륭한 수학적 정밀도와 엄격함으로 구체화하여, 우리가 지금’미적분’이라고 부르는 수학적 기법을 발명했습니다. 강하게도 뉴턴은 케플러의 행성 운동 법칙과 갈릴레오의 자유 낙하 법칙이 그의 운동과 중력 법칙의 논리적 결과라는 것을 보여 줄 수 있었습니다. 다른 말로 하면, 동일한 법이 지상과 천체의 신체 움직임을 설명하고, 뉴턴에 의해 정확한 정량적 형태로 공식화되었습니다.
뉴튼 물리학은 자연의 진정한 작용을 밝혀 내고, 최소한 원칙적으로는 모든 것을 설명할 수 있다고 널리 믿어졌던 F도널드 길리스의 이론을 제공했습니다. 뉴턴 방식의 설명을 점점 더 많은 현상으로 확장시키기 위한 상세한 시도가 있었습니다. 18세기와 19세기는 둘 다 과학적으로 뚜렷한 진보를 보였는데, 특히 화학, 광학, 에너지, 열역학, 그리고 전자기학의 연구에서 그렇습니다. 그러나 대부분의 경우, 이러한 발전은 우주에 대한 뉴튼의 넓은 개념에 속하는 것으로 간주되었습니다. 과학자들은 뉴턴의 이론을 본질적으로 정확하다고 받아들였습니다. 남은 것은 세부 사항을 채우는 것뿐이었습니다.
뉴턴의 그림에 대한 자신감은 물리학의 두가지 혁명적인 새로운 발전, 상대성 이론과 양자 역학 덕분에 20세기 초 산산조각이 났습니다. 아인슈타인에 의해 발견된 상대성 이론은 뉴턴 역학이 매우 거대한 물체나 매우 빠른 속도로 움직이는 물체에 적용할 때 올바른 결과를 주지 않는다는 것을 보여 줍니다. 양자 역학은 반대로 뉴턴 이론이 매우 작은 규모에 적용될 때, 원자 핵 입자에 작용하지 않는다는 것을 보여 줍니다. 상대성 이론과 양자 역학, 특히 후자는 매우 이상하고 급진적인 이론으로, 많은 사람들이 받아들이거나 심지어 이해하기 어렵다고 생각하는 현실의 본질에 대한 주장을 합니다. 그들의 출현은 물리학에 상당한 개념적 격변을 일으켰고, 그것은 오늘날에도 계속되고 있습니다.

과학과철학 1, 현대 과학의 기원

과학이란 무엇인가? 이 질문은 대답하기 쉬울 것 같습니다. 모든 분들은 물리학, 화학, 생물학 같은 과목은 과학을 구성하는 반면 예술, 음악, 신학 같은 과목은 그렇지 않다는 것을 압니다. 하지만 철학자로서 우리가 과학이 무엇인지 물어볼 때, 그것은 우리가 원하는 대답이 아닙니다. 저희는 보통’과학’이라고 불리는 활동들의 목록만을 요구하는 것이 아닙니다. 오히려, 저희는 그 목록에 있는 모든 것들의 공통점이 무엇인지, 즉 과학을 만드는 것이 무엇인지를 묻고 있습니다. 이 방법으로 이해합니다. 우리의 질문은 그렇게 사소하지 않습니다.
하지만 여러분은 여전히 이 질문이 상대적으로 간단하다고 생각할지도 모릅니다. 확실히 과학은 우리가 살고 있는 세계를 이해하고 설명하고 예측하기 위한 시도입니다. 이것은 확실히 합리적인 대답입니다. 하지만 그것이 전체 이야기인가요? 결국, 다양한 종교들도 세상을 이해하고 설명하려고 노력하지만, 종교는 보통 과학의 한 부분으로 여겨지지 않아요. 비슷하게, 점성술과 점 치기는 미래를 예측하기 위한 시도이지만, 대부분의 분들은 이러한 활동들을 과학으로 묘사하지 않을 것입니다. 아니면 역사를 생각해 보세요. 역사학자들은 과거에 무슨 일이 일어났는지 이해하고 설명하려고 노력하지만, 역사는 보통 과학 과목이 아닌 예술 과목으로 분류됩니다. 많은 철학적 질문들과 마찬가지로,’과학이란 무엇인가?’라는 질문은 처음 보았을 때보다 더 까다로운 것으로 밝혀졌습니다.
많은 분들은 과학의 구별되는 특징들이 과학자들이 세계를 조사하기 위해 사용하는 특정한 방법들에 있다고 믿는입니다. 이 제안은 상당히 그럴듯한 것입니다. 많은 과학자들은 비의료 분야에서는 찾아볼 수 없는 독특한 조사 방법을 사용합니다. 분명한 예는 실험의 사용인데, 이것은 역사적으로 현대 과학의 발달에 있어 전환점을 나타냅니다. 하지만 모든 과학이 실험적인 것은 아닙니다. 천문학자들이 하늘에서 실험을 할 수는 없지만 그 대신 세심한 관찰로 만족해야 합니다. 많은 사회 과학에서도 마찬가집니다. 과학의 또 다른 중요한 특징은 이론의 구성입니다. 과학자들은 단순히 실험과 관찰 결과를 로그 북에 기록하는 것이 아니라, 일반적으로 그 결과를 일반적인 이론으로 설명하고 싶어 합니다. 이것이 항상 하기 쉬운 것은 아니지만, 몇가지 놀라운 성공이 있었습니다. 과학 철학의 핵심 문제들 중 하나는 실험, 관찰, 이론 건설과 같은 기술들이 어떻게 과학자들로 하여금 그렇게 많은 자연의 비밀들을 풀 수 있게 했는지를 이해하는 것입니다.
오늘날의 학교와 대학에서 과학은 대체로 반역적인 방식으로 가르친입니다. 교과서들은 발견으로 이어진 길고 때때로 복잡한 역사적 과정에 대해서는 거의 언급하지 않은 채 가능한 편리한 형태로 과학 분야의 핵심 아이디어들을 제시합니다. 교육적인 전략으로서, 이것은 타당합니다. 하지만 과학적 사상의 역사에 대한 약간의 이해는 과학 철학자들의 흥미를 끄는 문제들을 이해하는데 도움이 됩니다. 실제로 우리가 5장에서 보게 될 것처럼, 과학의 역사에 대한 세심한 관심은 과학의 좋은 철학을 수행하는데 필수적인 것이라고 주장되어 왔습니다.
현대 과학의 기원은 1500년에서 1750년 사이에 유럽에서 일어난 급격한 과학 발전의 시기에 있습니다. 물론 고대와 중세 시대에도 과학적 연구가 추구되었습니다. 과학 혁명은 어디에서도 나오지 않았습니다. 이 초기에 지배적인 세계관은 고대 그리스 철학자 아리스토텔레스의 이름을 따서 명명된 아리스토텔리아누스로, 물리학, 생물학, 천문학, 우주론에 대한 상세한 이론을 제시했습니다. 하지만 현대의 과학자들에게 있어 아리스토텔레스의 생각은 매우 이상하게 보일 것입니다. 관찰하는 것-A는 그의 조사 방법에 대해 이야기할 것입니다. 단지 하나의 예를 선택하기 위해, 그는 모든 지구의 몸이 단지 네가지 요소로 구성되어 있다고 믿었습니다. 지구, 불, 공기 그리고 물. 이 견해는 분명히 현대 화학이 우리에게 말하는 것과 상충됩니다.
현대 과학계의 발달에 있어서 첫번째 중요한 단계는 코페르니쿠스 혁명이었습니다. 1542년 폴란드 천문학자 니콜라스 코페르니쿠스(1473-1543)는 지구 중심을 공격하는 책을 출판했는데, 이 책은 지구를 행성과 태양이 궤도에 있게 했습니다. 고대 그리스 천문학자 톨레미의 뒤를 이어 Ptolemaic천문학으로도 알려진 지구 천문학은 아리스토텔레스의 세계관의 중심에 놓여 있었고, 1800년 동안 크게 문제 삼지 않았습니다. 하지만 코페르니쿠스는 대안을 제시했습니다. 태양은 우주의 고정된 중심이고, 지구를 포함한 행성들은 태양 주위의 궤도에 있었습니다. 이러한 태양 중심상 지구는 그저 또 하나의 행성으로 간주되기 때문에 전통이 준 독특한 지위를 잃게 됩니다. 코페르니쿠스의 이론은 처음에 많은 저항을 받았는데, 그들은 그것이 성서를 위반하는 것이라고 생각했으며 1616년에 지구의 움직임을 지지하는 책들을 금지했습니다. 그러나 100년 이내에 코페르니쿠스즘은 확립된 과학적 통설이 되었습니다.
코페르니쿠스의 혁신은 더 나은 천문학으로 이어진 것이 아니었습니다. 간접적으로, 그것은 요하네스 케플러(1571-1630)와 갈릴레오 갈릴레이(1564?1642)의 연구를 통해 현대 물리학의 발전으로 이어졌습니다. 케플러는 이 행성들이 코페르니쿠스가 생각했던 것처럼 태양 주위의 원형 궤도로 움직이는 것이 아니라 타원형으로 움직인다는 것을 발견했습니다. 이것은 행성 운동에 대한 그의 결정적인 ‘첫번째 법칙’이었습니다. 그의 두번째와 세번째 법칙은 행성들이 태양 주위를 도는 속도를 명시하고 있습니다.
지구를 포함한 행성들이 태양의 궤도를 돌고 있는 것을 보여 주는 코페르니쿠스의 태양계 모형입니다.
종합하면, 케플러의 법칙은 수세기 동안 천문학자들을 당황하게 했던 문제들을 해결하면서 이전의 어느 때보다 훨씬 더 뛰어난 행성 이론을 제공했습니다. 갈릴레오는 평생 코페르니쿠니즘의 지지자였고 망원경의 선구자 중 한명이었습니다. 그가 망원경으로 하늘을 가리켰을 때, 그는 달에 있는 산, 광대한 성단, 태양 흑점, 목성의 달을 포함한 놀라운 발견들을 많이 했습니다. 이 모든 것은 아리스토텔레스의 우주론과 완전히 상충되었고, 과학계를 코페르니쿠니즘으로 전환하는 데 있어 중추적인 역할을 했습니다.