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학생들을 위한 과학 입문서. 이 책에서는 과학을 막 배우기 시작한 학생들에게 과학적 사고방식을 쉽고 재미있게 배울 수 있도록 돕는다. 과학적 사고의 원리를 통해 요정과 마법의 동화세계에서 벗어나 현실 세계를 바르게 바라볼 수 있도록 했다.

《어떻게 하면 과학적으로 사고할 수 있을까》에서는 '거울이 깨지면 재수가 없다', '길을 가다가 검은 고양이를 만나면 안 좋은 일이 생긴다' 와 같은 사건을 풀어가는 그 과정에서 어떻게 사실을 관찰하고, 가설을 세우고, 실험을 하는지 등의 구체적인 방법을 자연스럽게 알려준다. 이런 방식을 통해 코페르니쿠스나 갈릴레오, 뉴턴과 같은 과학자들이 어떻게 세계의 진실을 밝혔는지, 오늘날의 세계를 가능하게 만들었는지 서술하고 있다.

《어떻게 하면 과학적으로 사고할 수 있을까?》는 초등학교 고학년과 중학생들이 ‘과학적 사고방식’을 쉽고 재미있게 배울 수 있도록 돕는 책이다. 과학적 사고의 원리를 그저 딱딱하게 설명하는 것이 아니라, 미신이나 초자연적인 사건 같은 흥미로운 예를 통해서 그것들이 어떻게 과학적으로 설명될 수 있는지를 밝힌다. 그 과정에서 어떻게 사실을 관찰하고, 가설을 세우고, 실험을 하는지 등의 구체적인 방법을 자연스럽게 풀어간다. 이 책은 요정과 마법으로 가득 찬 동화식 사고에서 벗어나 현실 세계를 올바로 바라볼 수 있게 해주는 ‘과학적 사고’의 요체를 가르쳐준다. 이야기를 따라가노라면, 우리는 어느새 코페르니쿠스나 갈릴레오, 뉴턴 같은 위대한 과학자들이 어떻게 세계의 진실을 밝혀냈는지, 어떻게 과학이 오늘날의 세계를 가능하게 만들었으며, 미래의 과제들을 어떤 식으로 해결할 수 있을지 알 수 있을 것이다. 동화적 사고에서 과학적 사고로 어린이들은 신데렐라의 요정과 산타클로스의 존재를 사실이라 굳게 믿으며 상상의 나래를 편다. 그러나 그들은 자라면서 그러한 것들이 꾸며낸 이야기일 뿐이며, 현실 세계의 사실과는 모순됨을 깨닫는다. 동화의 허구와 현실 세계의 차이를 이해해가면서 어린이는 어른으로 성장해간다. 그러나 허구와 사실, 참과 거짓을 항상 뚜렷하게 구분할 수 있는 것은 아니며, 그것은 어른들의 경우도 마찬가지이다. 1692년 미국 세일럼에서 실제로 있었던 마녀사냥은 마녀의 사악한 마법이 아이들을 병들게 한다는 사람들의 잘못된 믿음 때문에 일어난 어처구니없는 비극이었다. 이것은 단지 옛이야기일 뿐일까. 오늘날에도 많은 사람들이 점을 치고, 기적의 약을 사고, 각종 미신과 징크스를 믿는다. 저자는 이러한 사고 역시 아이들의 ‘동화적 사고’와 다를 바 없다고 말한다. 동화는 상상으로 꾸민 이야기라는 것을 알고 있는 반면, 이러한 것들은 사실이라고 잘못 믿는 것이 다를 뿐이다. 과학적 사고는 무턱대고 어떤 사실을 당연한 것으로 받아들이지 않는다. 과학자는 그 사실이 참인지 거짓인지를 밝히려 한다. 신중한 관찰과 논리적 추론을 통해 사실을 설명하려 한다. 그리고 그 사실은 참으로 받아들여지기 전에 다른 과학자에 의한 검증 과정을 거친다. 이것은 길고 어려운 과정이다. 그리고 그렇게 확립된 이론도 새로운 사실이 발견되면 그에 맞게 다시 바뀌어야 한다. 아직도 원시종족들 사이에 존재하는 주술사의 예를 들어보자. 그들은 동물들의 뼈 조각이나 이상한 돌멩이 등을 흔들며 주문을 외워 환자들을 치료한다. 더러 효과가 있는 경우도 있기 때문에 많은 원시인들은 그들의 마법이 병을 낫게 했다고 믿는다. 이런 주술사의 마법을 믿는 현대인도 아직 상당수 있지만, 대부분은 말도 안 되는 미신이라며 즉시 부정할 것이다. 그러나 과학자들은 그렇게 쉽사리 긍정하지도 부정하지도 않는다. 그러한 태도 역시 과학적 사고는 아니기 때문이다. 그들은 거기에 어떤 진실이 있는지 우선 그 증거를 찾아본다. 실제로 과학자들은 주술사들이 사용하는 각종 약의 성분을 분석해 아주 유용한 것들을 발견해내기도 하였다(예를 들어, 현대의학에서 말라리아의 치료제인 ‘퀴닌’은 남아메리카 인디언 주술사가 사용하던 약에서 발견되었다). 저자는 ‘거울이 깨지면 재수가 없다.’ ‘길을 가다 검은 고양이를 만나면 안 좋은 일이 생긴다.’ ‘13일의 금요일에는 유난히 사건사고가 많이 일어난다.’ …… 같은 행운과 불운을 가져다준다고 널리 알려진 미신들을 예로 들면서, 그러한 미신들이 정말인지 아닌지를 과학적 사고를 통해 밝히는 과정을 보여준다. 일례로 13층에 관한 실험을 살펴보자. 동양의 경우에는 4를 불길한 숫자로 여겨 4층이 없는 건물이 많듯이, 서양에서도 13층이 없는 건물이 많다. 13이라는 숫자가 불운을 가져온다고 믿기 때문이다. 과연 이 미신은 사실일까? 누군가 13층에 사는 사람들과 12층에 사는 사람들을 인터뷰해 정말 13층에 사는 사람들이 더 불운한지를 알아보려는 실험을 했다고 하자. 사람들은 그에게 자신들의 불운했던 경험담을 들려준다. 그러나 이런 일화적인 증거를 통해 사실을 증명하려는 것은 ‘카드 섞기(cardstacking)’의 오류를 범할 수 있다. 도박사가 자신에게 유리한 패가 나오도록 속임수로 카드를 섞듯이, 실험자는 자신이 증명하고자 하는 사실에 유리한 예만을 보여주고 불리한 예는 감추거나 무시해버리는 경향이 있다. 각각의 불운한 사례를 평가할 때에도 문제가 발생한다. 불운의 등급을 1에서 10까지 매긴다고 할 때, 같은 불행에 대해서도 사람마다 다르게 등급을 매길 수 있다. 개인의 감정이나 편견이 개입된 이런 주관적 판단은 실험의 신뢰도를 떨어뜨린다. 병원이나 경찰, 소방서, 보험회사 등은 이제까지 일어난 많은 사건사고에 관한 객관적 자료를 갖고 있다. 그 자료들은 13층에 사는 사람들이 다른 층에 사는 사람들보다 특별히 불운하지는 않다는 것을 보여준다. 논리적으로 따져보아도 13이라는 숫자에 따라붙는 어떤 보이지 않는 악령이 사람들에게 불상사를 일으킨다는 생각은 우리가 알고 있는 세계에 관한 진실과 모순된다. 이처럼 객관적 관찰과 논리적 추론을 거친다면 미신을 사실이라 믿을 이유는 없을 것이다. 과학적 사고 방법을 배운다 1803년 프랑스의 한 작은 마을에서 하늘로부터 아주 빠르게 쏟아지는 수많은 빛줄기들이 목격되었다. 커다란 충격의 여파로 생겨난 구덩이들에는 근처에서는 찾아볼 수 없는 돌덩이들이 있었다. 오늘날 운석(별똥돌)이라 알려진 이러한 물체는 전에도 간간이 목격된 적이 있었지만, 이처럼 대량으로 많은 증인들에 의해 확인된 적은 없었다. 그 이전 사람들은 돌덩이가 하늘에서 떨어진다는 것은 어리석은 생각으로 치부했다. 누가 구름 위에 돌을 쌓아놓고 있다가 밑으로 던진단 말인가. 그러나 3000여 개의 구덩이를 직접 관찰한 과학자들은 이제까지의 생각을 수정해야만 했다. 이 돌들은 결국 우주 밖에서 지구로 떨어졌을 것이라고 추측했다. 그리고 이 대담한 가정은 천문학이라는 과학의 새로운 영역을 펼쳐주었다. 운석과 유성(별똥별)의 관찰로부터 천문학자들은 과거에도 그러한 사건들이 있었으며, 달의 분화구들은 그러한 충돌의 흔적임을 알아냈다. 또한 별똥별과 같은 작은 암석, 우주 먼지와 가스로 이루어진 구름이 중력에 의해 뭉쳐지면서 지구와 같은 행성들이 생겨났다고 결론지었다. 하나의 운석에 대한 관찰이 45억 년 전의 빅뱅이라는 우주에 관한 거대한 이론의 초석이 된 것이다. 이처럼 과학 지식은 증명된 사실에 또 다른 새로운 사실이 더해지면서 급속히 성장해간다. 저자는 우리가 직접 이런 과학 이론을 만들어낼 수 있고 증명할 수 있다는 것을 ‘동전 던지기’라는 간단한 실험을 통해 보여준다. ‘동전의 앞면이 나올 확률은 1/2’이라는 가설을 세우고 실험과 관찰을 통해 검증해가는 과정은 우리에게 확률 이론을 쉽게 설명해준다. 그리고 이렇게 알게 된 확률 이론은 우리가 설명할 수 없는 초자연적 사건이라고 여기는 것들도 충분히 일어날 수 있음을 보여준다. 저자가 직접 겪은 전화 사건을 예로 들어보자. 어느 날 저자는 한 친구와 통화를 했다. 그러나 그 전화는 잘못 건 전화였고, 마침 이웃을 방문하고 있던 그 친구가 우연히도 그 전화를 받았던 것이다. 어떻게 이런 일이 일어날 수 있을까. 사람들은 이런 이례적인 사건을 경험하면 어떤 초자연적인 존재를 들먹인다. 그러나 저자는 확률 이론을 통해 이 전화 사건을 과학적으로 설명할 수 있다고 말한다. 우리가 전화번호를 누르다 뒤의 네 자리에서 실수할 확률, 그 전화가 친구의 이웃에 걸릴 확률, 그 순간에 친구가 그 집에 있을 확률 등을 모두 계산하면 우리는 이런 통화가 약 5000만 통 중 한 통은 일어날 수 있음을 알 수 있다. 미국의 한 통신회사가 하루에 처리하는 통화 건수는 약 1억 통이라고 한다. 수많은 통신회사에서 일 년 동안 취급하는 통화 수는 엄청날 것이다. 따라서 우리는 저자가 겪은 전화 사건과 같은 일이 전 세계 누군가에게, 언제 어디서든 일어날 수 있다고 합리적으로 예측할 수 있다. 그렇다면 로또복권에 두 번 당첨되는 경우는 어떨까? 전혀 불가능할 것 같지만, 저자는 이것 역시 충분히 일어날 수 있음을 보여준다.

제1부 미신과 동화식 사고
01. 사실과 허구
02. 미신의 본질
03. 미신에 대한 실험
04. 점성술 : 과학인가, 미신인가

제2부 과학적 사고방식
05. 새로운 사실의 발견
06. 과학과 사고의 자유
07. 이론의 개발 : 확률
08. 이례적인 사건, 운 그리고 우연
09. 과학은 진짜 지식을 전해준다
10. 과학의 과거, 현재 그리고 미래