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과학이 지나온 순간들 세밀하고 거대하게 추적하다!

도발적이고 대담한 과학의 역사『스티븐 와인버그의 세상을 설명하는 과학』. 이 책은 다양한 사례를 통해 우리는 어떻게 과학 혁명을 이루었고 그것을 넘어 지금의 현대 과학으로까지 도달하게 되었는지 과학이 지나온 순간들을 추적한다. 그러나 저자는 단순히 역사적으로 의미가 있는 이론이나 업적을 나열하는 데서 그치지 않고, 현대의 이론과 지식을 십분 활용하여 과거 학자들과의 대화를 시도하여 또 다른 차원의 과학사를 보여준다.

이 책은 기존 과학사 책에서 볼 수 없는 다른 관점을 제시한다. 저자는 책의 첫머리에서 “현대의 역사학자들이 가장 위험하게 여기고 피하는 방법을 사용할 것”이라고 말하고는, 과거 자연철학자들의 이론이나 연구 방식을 현재의 기준으로 판단하겠다고 선언한다. 실제로 위대한 학자들을 서슴없이 비판하고, 왜 그들의 이론이 틀렸는지를 조목조목 짚어내는 모습까지 보인다.

책에 수록된 ‘전문 해설’을 통해, 현대의 과학 지식을 기반으로 과거의 이론을 다시 증명하기도 한다. 저자는 과학사적 맥락에서 과거 자연철학자들이 어떤 역할을 했는지, 그리고 현대 과학자의 시각으로 보더라도 그들이 했던 연구가 얼마나 어려운 것이었는지를 정확히 전달하기 위해서였다. 또한 과거의 과학 개념이 현재의 그것과 어떻게 다른지 비교함으로써, 현대 과학이 얼마나 힘들게 완성된 것인지를 분명하게 알리고 있다.

그 어디에도 없던, 도발적이고 대담한 과학의 역사!
과학이 지나온 무수한 순간들이 과학자의 손에서 재창조되다

이 책은 다양한 사례를 통해 과학이 지금처럼 현대적 형태를 갖추고 ‘합리적 지성’을 상징하는 학문으로 불리기 전의 모습까지 세밀하게 추적한다. 그러나 저자는 단순히 역사적으로 의미가 있는 이론이나 업적을 나열하는 데서 그치지 않고, 현대의 이론과 지식을 십분 활용하여 과거 학자들과의 대화를 시도한다. 또 다른 차원의 과학사를 보여주는 것이다. 저자의 손에서 과학의 역사는 단순한 과거의 기록이 아니라 현재를 향해 뻗어오는 거대한 이야기로 다시 태어난다.
수천 년 동안 수많은 학자들이 세상에서 벌어지는 일들을 관찰하고 이론을 세웠다. 그리고 이런 노력 덕분에 현대 과학은 세상을 그럴듯하게 설명할 수 있게 되었지만, 아직 완벽하지는 않다. 수천 년 전 세상을 설명하고자 했던 사람들이 가졌던 의문이 오늘날에도 유효하다는 뜻이다. 모든 현상에 일련의 법칙이 있다는 믿음, 그리고 이 법칙을 찾기 위한 노력은 지금도 지속되고 있다. 우리는 여전히 세상의 모든 현상을 설명할 수 있는 ‘최종 이론’을 찾고 있다.

책 소 개
과학이 지나온 무수한 순간들이 과학자의 손에서 재창조되다
리처드 도킨스, 브라이언 그린 강력 추천

우리가 지금 ‘과학’이라고 부르는 학문은 언제 태어났을까? 코페르니쿠스가 하늘이 아니라 땅이 움직이고 있다고 주장한 순간일까, 아니면 뉴턴이 나무에서 떨어지는 사과를 보고 일생일대의 깨달음을 얻은 순간일까? 과학이 발전하면서 인류는 어떤 새로운 사실들을 알게 되었을까? 과학이 언제부터 물리학, 천문학, 화학 등 다양한 분야로 나뉘었을까?
과학의 역사를 다루는 책이라면 마땅히 이런 내용들을 담고 있을 것이다. 그러나 노벨물리학상 수상자이자 세계적인 이론물리학자인 스티븐 와인버그는 조금 다른 고민을 했다. “아무리 과학의 역사라도, 역사적 사실의 나열 외에 무언가 다른 것을 보여줄 수도 있지 않을까?” 그는 자신의 고민을 해결하기 위해 자진해서 강의를 신청했다. 과학, 역사, 수학에 대해 어떠한 배경지식도 없는 학생들을 대상으로 과학의 역사를 가르친 것이다. 장장 10년에 걸친 강의를 마친 뒤, 그는 강의 노트에 담겼던 내용들을 모으고 자신의 의견을 더해 《스티븐 와인버그의 세상을 설명하는 과학》(원제: To Explain the World)을 썼다. 이 책은 출간과 동시에 화제작이자 문제작으로 떠올랐다.

“이것은 정통 역사가 아니다!”
그 어디에도 없던, 도발적이고 대담한 과학의 역사
이 책이 논란이 된 것은 기존의 과학사 책에서는 결코 볼 수 없었던 관점 때문이다. 저자는 책의 첫머리에서 “현대의 역사학자들이 가장 위험하게 여기고 피하는 방법을 사용할 것”이라고 말하고는, 과거 자연철학자들의 이론이나 연구 방식을 현재의 기준으로 판단하겠다고 선언한다. 실제로 위대한 학자들을 서슴없이 비판하고, 왜 그들의 이론이 틀렸는지를 조목조목 짚어내는 모습까지 보인다. 책에 수록된 ‘전문 해설’을 통해, 현대의 과학 지식을 기반으로 과거의 이론을 다시 증명하기도 한다. 저자의 말에 따르면, 아리스토텔레스의 이론에는 다소 부주의하고 바보 같은 구석이 있었다. 피타고라스학파는 컬트에 가까웠고, 데카르트는 과대평가되었으며 플라톤의 업적도 과장되었다.
우리는 저자의 통렬한 비판에 놀라지 않을 수 없다. 그러나 저자가 선대 학자들의 업적을 폄훼하려는 목적으로 이런 관점을 취한 것은 아니다. 과학사적 맥락에서 과거 자연철학자들이 어떤 역할을 했는지, 그리고 현대 과학자의 시각으로 보더라도 그들이 했던 연구가 얼마나 어려운 것이었는지를 정확히 전달하기 위해서였다. 또한 과거의 과학 개념이 현재의 그것과 어떻게 다른지 비교함으로써, 현대 과학이 얼마나 힘들게 완성된 것인지를 분명하게 알리고 있다.
후대의 학자는 시간이 흐르면서 자연스럽게 얻은 지식과 정보 덕분에 선대의 학자보다 유리한 위치에 설 수밖에 없다. 하지만 저자는 자신의 유리한 위치를 남용하는 것이 아니라, 오히려 현대의 이론과 지식을 십분 활용하여 또 다른 차원의 과학사를 보여준다. 단순히 역사적으로 의미가 있는 이론이나 업적을 나열하는 데서 그치지 않고, 과거 학자들과의 대화를 시도한 것이다. 저자의 손에서 과학의 역사는 단순한 과거의 기록이 아니라 현재를 향해 뻗어오는 거대한 이야기로 다시 태어난다.

인류는 세상을 완벽히 설명하는 ‘최종 이론’을 찾을 수 있는가
물론 이 책은 과학사 개론서로 결코 부족함이 없을 정도로 역사적 사실에도 충실하다. 저자는 기원전 6세기의 고대 그리스에서 세상을 구성하는 근본 재료를 고민하기 시작한 순간을 과학의 기원으로 제시한다. 탈레스는 이 근본 재료가 물이라고 했고, 크세노파네스는 흙, 헤라클레이토스는 불이라고 했다. 의견이 다르기는 하지만 그들은 하나의 공통점을 가진다. 단순히 자연에서 관찰할 수 있는 사실보다는 더 많은 것을 알고 싶어 했다는 점이다. 그들은 세상에서 벌어지는 일들을 제대로 ‘설명’하기를 원했고, 이 갈망이 곧 과학의 기초가 되었다.
하지만 초기의 과학은 너무나도 불완전했다. 고대나 중세에는 과학을 철학과 분리된 어떤 것으로 보는 개념이 없었다. 오히려 자연 세계에 대해서 생각하는 학문은 철학이었다. 당시의 과학은 종교와도 지금처럼 거리가 멀지 않았다. 일례로, 플라톤은 자연 현상이 신성의 예시이기 때문에 연구하는 것이지, 현상 자체에 어떤 가치가 있기 때문은 아니라고 말했다. 땅은 인간의 영역이지만 하늘은 신의 영역이므로 인간은 결코 천체의 움직임을 이해하지 못할 것이라고 생각한 학자도 있었다. 저자는 다양한 사례를 통해, 과학이 지금처럼 현대적 형태를 갖추고 ‘합리적 지성’을 상징하는 학문으로 불리기 전의 모습까지 세밀하게 추적한다.
저자는 결국 달의 모양이 변하거나 사과가 나무에서 떨어지는 것과 같이, 도무지 원인을 알 수 없는 자연 현상들을 설명하기 위해 과학이 태어나고 발전해온 것이라고 말한다. 수천 년 동안 수많은 학자들이 세상에서 벌어지는 일들을 관찰하고 이론을 세웠다. 그리고 이런 노력 덕분에 현대 과학은 세상을 그럴듯하게 설명할 수 있게 되었지만, 아직 완벽하지는 않다. 수천 년 전 세상을 설명하고자 했던 사람들이 가졌던 의문이 오늘날에도 유효하다는 뜻이다. 모든 현상에 일련의 법칙이 있다는 믿음, 그리고 이 법칙을 찾기 위한 노력은 지금도 지속되고 있다. 연구 방식과 과학적 도구들이 좀 더 현대적으로 발전되었을 뿐이다. 우리는 여전히 세상의 모든 현상을 설명할 수 있는 ‘최종 이론’을 찾고 있다.

이 책에서는 저자가 자신의 폭넓은 지식과 압도적인 통찰력을 또다시 증명하는 모습을 볼 수 있다. 또한 우리가 지금 당연하게 여기는 ‘과학적 사고방식’, 즉 논리와 객관성을 중시하고 환원주의나 목적론을 경계하는 과학자의 자세가 오랜 세월 수많은 학자들의 노력이 쌓여 이루어진 유산이라는 점을 되새기게 한다. 《스티븐 와인버그의 세상을 설명하는 과학》은 앞으로 우리가 세상을 바라보고 또 이해하는 방식을 완전히 바꾸어놓을 것이다.

서문

1부 그리스의 물리학
1장 물질과 시
2장 음악과 수학
3장 운동과 철학
4장 헬레니즘 시대의 물리학과 기술
5장 고대의 과학과 종교

2부 그리스의 천문학
6장 천문학의 이용
7장 태양, 달, 지구 측정하기
8장 행성들의 문제

3부 중세 시대
9장 아랍인들
10장 중세의 유럽

4부 과학 혁명
11장 태양계를 풀다
12장 실험의 시작
13장 다시 고려되는 방법
14장 뉴턴의 통합
15장 거대한 단순화

감사의 글
역자 후기
전문 해설
주
참고문헌
찾아보기

역사가 기록되기 이전에도 과학과 비슷한 것은 있었다. 자연은 언제나 다양한 현상으로 우리를 당황스럽게 만들었다. 과거의 사람들은 불, 천둥번개, 전염병, 행성의 운동, 빛, 밀물과 썰물 등 자연 현상을 관찰함으로써 유용한 정보를 얻을 수 있었다. 불은 뜨겁고, 천둥은 비의 전조이며, 밀물과 썰물은 보름달이나 초승달일 때 가장 크다. 하지만 이런 것들은 누구나 아는 상식이다. 어디에서나 단순한 사실보다 더 많은 것을 알고 싶어 하는 사람들이 있었다. 그들은 세상을 설명하기를 원하는 사람들이었다. ▶ 서문 p.7

파르메니데스와 제논이 틀렸다는 점보다 훨씬 더 놀라운 사실은 운동이 불가능하다면 왜 물체들이 운동하는 것처럼 보이는지를 그들이 설명하려고 하지 않았다는 것이다. 사실 밀레투스, 아브데라, 엘레아, 아테네 등 어디에서건 초기의 그리스인들은 탈레스에서 플라톤까지 어느 누구도 현실에 대한 그들의 이론이 사물의 겉모습을 어떻게 설명하는지에 대해서는 자세히 다루지 않았다. 이것은 그들이 지적으로 게을러서 그런 것이 아니었다. 초기의 그리스인들은 눈에 보이는 현상을 이해하는 것은 가치가 없다고 여기는 일종의 지적 우월의식을 가지고 있었다. 이것은 과학의 역사를 망가뜨린 여러 태도들 중 하나의 예일 뿐이다. ▶ 1장_ 물질과 시 p.26

아리스토텔레스는 결론을 정당화하기 위해서 영감보다는 논리를 사용하려고 노력했다. 우리는 고전학자 한킨슨의 말에 동의할 수밖에 없다. “아리스토텔레스가 그 시대의 사람이었다는 사실을 놓쳐서는 안 된다. 그 시대에 그는 특이할 정도로 명석했고, 급진적이었고, 앞서나갔다.” 그럼에도 불구하고 아리스토텔레스의 사상의 바탕에 흐르고 있는 원칙들 중에는 현대 과학의 발견을 위해서라면 버려야 할 것들이 있었다. 그중 하나를 들자면, 아리스토텔레스의 저작은 목적론으로 가득 차 있다는 점이다. 목적론은 사물이 그렇게 되어 있는 것이 목적에 부합하기 때문이라는 이론이다. ▶ 3장_ 운동과 철학 p.47

나는 과학 혁명이 지식의 역사에 실제로 불연속성을 나타낸다고 확신한다. 이것은 현재 활동하고 있는 과학자들의 관점에 의한 판단이다. 몇몇 뛰어난 그리스인들을 제외하고는, 16세기 이전의 과학은 내가 연구하는 것이나 나의 동료들의 연구에서 보는 것과 상당한 차이가 있다. 과학 혁명 이전의 과학은 종교나 우리가 지금 철학이라고 부르는 것과 혼재되어 있었으며, 아직 수학과 연결되어 있지 않았다. 반면 나는 17세기 이후의 물리학과 천문학에서는 편안함을 느낀다. 여기에는 지금 시대의 과학과 매우 유사한 것이 있다. 폭넓은 현상들을 자세하게 예측할 수 있게 해주며, 이 예측을 관측이나 실험과 비교하여 입증할 수 있게 해주는, 수학으로 표현되는 객관적인 법칙 말이다. ▶ 4부_ 과학 혁명 p.203

헬레니즘 시대의 과학자들과 고전 시대 과학자들 사이에 존재하는 또 하나의 중요한 차이는, 헬레니즘 시대의 과학자들은 지식을 위한 지식과 활용을 위한 지식을 고상하게 구별하는 데 덜 집착했다는 것이다. 사실 역사를 통해서 많은 철학자들은 발명가들을 <한여름 밤의 꿈>에서 법원 관리 필로스트레이트Philostrate가 피터 퀸스Peter Quince와 그의 직공들을 묘사할 때와 비슷한 관점으로 보았다. “지금은 아테네에서 일하고 있는, 한 번도 자신의 마음을 가지고(머리로) 일을 한 적이 없는 육체노동자들.” ▶ 4장_ 헬레니즘 시대의 물리학과 기술 p.62

아리스타르코스의 과학과 현대 과학 사이의 거리를 만드는 것은 그의 측정 오류가 아니다. 그것보다 훨씬 심각한 오류들이 그동안 관측천문학과 실험물리학을 괴롭혀왔다. 예를 들어 1930년대에 우주가 팽창하는 비율이라고 알려졌던 값은 지금 우리가 알고 있는 실제 값보다 약 7배 더 컸다. 아리스타르코스와 오늘날의 천문학자 또는 물리학자와의 진정한 차이는 측정 자료의 오류가 아니라, 아리스타르코스는 절대 불확실성을 판단하려고 시도하거나 그 결과가 불완전할 수도 있다는 것을 언급하지 않았다는 점에 있다. ▶ 7장_ 태양, 달, 지구 측정하기 p.105

과학은 고대 세계의 그리스에서 이미 그 최고점에 이르렀고, 16세기와 17세기의 과학 혁명까지 그 위치를 회복하지 못했다. 그리스인들은 자연의 어떤 부분, 특히 광학과 천문학은 관측과 정확히 맞는 수학 이론으로 서술될 수 있다는 위대한 발견을 했다. 빛과 천체에 대해서 이해하게 된 것도 중요하지만, 훨씬 더 중요한 것은 ‘이해할 수 있다는 사실’과 ‘어떻게 이해하는지’를 배웠다는 점이다. ▶ 3부_ 중세 시대 p.146

그래도 우리는 이 길을 따라 먼 길을 왔고, 그 길은 아직 끝나지 않았을 수도 있다. 이것은 거대한 이야기다. 천상과 지상의 물리학이 뉴턴에 의해 어떻게 통합되었는지, 통합된 전기와 자기 이론이 어떻게 만들？