19강 수업 요약 - 과학과 기술

1. 들어가며

⓵ 과학과 기술, 두 가지 영역은 분리해서 수업하는 것이 좋다.

⓶ 과학 : 진리를 밝히는데 초점. 과학적 진리, 과학적 사고와 탐구 태도의 중요성

    기술 : 삶을 편리하게 하는데 초점. 기술의 양면성.

               기술은 다시 두 가지 영역(일반적 기술 / 구체적 기술)으로 구분하여 수업 가능.

                 - 일반적 기술 : 기술의 전반적 특성, 기술 계발에 대한 판단

                 - 구체적 기술 : 구체적 기술이 가져온 변화, 인간에게 끼치는 영향

2. 과학이란?

⓵ 개념

– 협의 : 자연과학

   광의 : 자연과학에서 성립된 방법론을 타 학문으로 확장시킨 영역. 인문과학, 사회과학

              자연과학에서 파생된 방법론, 사고체계, 탐구원리를 받아들인 것임.

⓶ 어떤 과학책을 읽혀야 하는가?

- 일상 현상을 과학적으로 쉽게 설명한 책 → 과학사, 이론사 → 이론의 전기

⓷ 뉴턴과 아인슈타인

- 우리 통념 상의 과학 : 19세기 뉴턴의 과학. 뉴턴까지의 물리학을 고전 물리학으로 구분함. 뉴턴의 물리법칙 F=ma. ‘만유인력’. 뉴턴의 발견으로 인식의 확장. 그러나 뉴턴의 이론 적용되지 않는 예외적 현상(20세기 뉴턴의 공식대로 별이 움직이지 않는다는 점을 발견) 발생하여 기존 법칙 수정하게 됨.

- 20세기 아인슈타인이 뉴턴의 공식을 수정하게 됨. 현대물리학 발생. 우리의 인식은 여전히 고전물리학 차원에 머무르고 있음. 현대 물리학에 대해선 잘 안 배우기 때문. 현대 과학에서는 실증적, 분석적, 체계적 성격이 희미해짐. 빛, 공간 등이 실증 불가능하기 때문. 일종의 사고 실험을 수학적으로 증명함.

⓸ 19세기 전통 과학과 20세기 현대 과학

- 19세기 전통 과학 : 세계에는 반드시 정해진 법칙(신의 설계도)이 있고 이성을 통해 확실한 원리 도출이 가능하다는 전제. 신념에 의해 과학 연구. 과학의 핵심은 복잡한 현실을 과학의 원리, 공식으로 설명하는 것.

- 20세기 현대 과학 : 절대적 법칙 부정, 이벤트와 사건에 대한 연구. 주어진 조건 하에 일어나는 현상 설명은 하지만 추상화시키는 것은 거부. 역사학과 밀접하게 관련됨. (예. 스티븐 호킹의 ‘우주의 역사’) 우리가 설명할 수 있는 것은 개별적 사건일 뿐이라고 생각함.

- 과학적 탐구 과정 : 관찰 → 의문 → 가설 설정 → 실험 설계 → 실험 → YES → 이 론 → 이론의 체계화(NO의 경우 다시 가설 설정 단계로)

- 전통 과학은 주관만 개입하지 않은 상태에서 과학적 탐구 과정만 엄밀하다면 정확한 이론의 도출이 가능하다고 여김. 그러나 현대 과학의 경우 관찰 단계에서부터 주관이 개입된다고 설명함. (예-영장류 관찰 시 권력 관계라는 남성적 시각으로 시작. 제인 구달의 경우 양육이라는 시각으로 접근)

3. 20세기 현대 과학에 변화를 일으킨 몇 가지 이론

① 상대성 이론(아인슈타인)

- E=mc2. 물질과 에너지의 환원성 인식.

- 절대적 시공간에 대한 인식 환원. 각자의 움직임에 의한 시공간 존재. 우리의 시간은 우주에서 제일 빠른 빛에 대한 기준으로 정해짐(예-인터스텔라, 혹성탈출) 똑같은 시간 안에 얼마만큼 움직이는가가 공간. 3차원의 세계에서 4차원의 세계로(X, Y, Z, 시간)

- 절대적 시공간 안에서의 움직임을 전제로 하는 기존의 모든 물리학 체계 무너짐. 절대적 법칙 운운할 수 없게 됨. 상대성 이론 근거로 불확정성 이론 나옴.

② 불확정성 이론(하이젠베르크)

- 양자의 세계에서는 측정 행위가 영향을 끼치나 정확하게 측정하기 어려움. 따라서 확률적으로밖에 알 수 없음. 물론 미시적 영역에만 해당될 수도 있음.

- 전통 과학의 관점에서는 모르는 것은 연구의 부족이라고 생각. 따라서 확률은 과학에서 취급하지 않음. 불확정성의 원리에 의하면 아무리 연구해도 알 수 없는 부분이 있다는 것임. 과학의 관점이 바뀌어 현대 과학에서는 확률 중시.

- 예) 예전에는 전자의 궤도를 그리고자 했다면 지금은 전자구름으로 표현하여 전자가 어디 있는지 확률적으로 표현함.

③ 패러다임 이론(토마스 쿤)

-《과학혁명의 구조》: 과학 자체에 대한 이론. 과학에서도 ‘혁명’이 일어난다.

- 과학은 이론의 점진적 축적에 의해 일어난다. vs 과학에서 축적은 방법론, 세계관이 같아야 가능하다. 과학사 전체를 꿰뚫는 공통된 생각은 존재하지 않는다. 패러다임이 다르다.

- 기저가 상이한 패러다임은 설득이나 평화적으로 이해되지 않음. 압도, 타도하여 사고의 변화가 일어나는데 이것이 과학 혁명. 생각의 총체가 뒤집혀 과학 혁명 일어남. 정상 과학 대 비정상 과학의 구도. 따라서 과학에 절대적 기준 두지 않음. 두 가지 학설 충돌하여 우위 선점 시 사회적 영향 받음.

- 기존 패러다임에서 새로운 패러다임 전화 시 어떻게 ‘개종’되는가? -> 개종 안 한 채 배제됨. 전환되지 않고 죽음. 사고도 소멸.

④ 카오스 이론

- 과학 교과서 인과율 그래프 : 원인(X축)과 결과(Y축). 원인이 하나. 기존 과학의 목표였던 법칙을 찾기 위한 것에 지나지 않음. 변인을 통제하고 실험실 상황 만들어서 나온 결과임. 그러나 현실에서의 원인이 수천 수십만 가지가 될 수 있음(카오스 상황). 함수 추출 불가능. 이런 현상 설명하기 위해 카오스 이론 대두(예-나비효과).

- 가장 대표적인 상황 : 날씨. 날씨에 영향을 끼치는 원인은 수만 가지임.

- 기존 과학의 인과율, 법칙, 공식을 따지지 않고 통계에 의한 결과 예측에 집중함.

(예 : 100년 후 서해안의 변화)

4. 나가며

- 지금 진행되는 과학은 우리가 배운 것과는 상당히 다름. 과학의 보편적 공식, 절대성 깨지고 과학에 대한 이론도 법칙에서 가설, 특수 상황에서의 공식 정도로 바뀌고 있음.

- 과학이 한계를 드러냈다고 생각할 수 있으나 맹신에서 벗어나 한계를 인정하고 실용적으로 쓸 수 있는 부분, 인간이 이해할 수 있는 영역 넓어짐.

5. 아이들과 토론해 볼 만한 주제

- Q 1: 과학도 틀릴 수 있고, 미신이나 점도 틀릴 수 있다. 그런데 우리는 왜 과학적으로 사고해야 하는가?

  A 1: ① 과학은 매커니즘 분석 통해 자기 수정이 가능함. 미신, 점의 경우 결과만 있고 왜 맞고 틀린지 알 수 없어 자기 수정 할 수 없음. ② 과학은 배우고 익히면 누구나 쓸 수 있다는 점에서 지식 획득이 민주적인데 미신, 점은 지식을 독점할 수 밖에 없는 구조. ③ 과학은 보편적 원리에 기반하기 때문에 의사소통의 가능성이 상대적으로 넓음.

- Q 2 : 과학이 발달했음에도 불구하고 여전히 왜 사람들은 종교와 점에 의존하는가?

  A 2 : ① 과학이 발전할수록 과학의 한계, 모르는 부분이 많아짐.

② 대중과 과학자들과의 거리가 멀어짐. 대중의 일상을 과학이 해결해 주지 못 함. 삶의 지침을 쉽게 알려주는 종교, 점에 의존

③ 과학의 세분화에 따른 총체적 인식에 한계가 있음. 전체적 영역의 이해를 종 교, 점에서 찾음

④ 과학은 일반 예언을 할 뿐 특수 예언을 하지 못함. 특수 예언에 대한 사람들 의 욕구가 종교, 점에 의해 해소됨

⑤ 과학과 종교의 영역익 다름. 과학은 ‘어떻게’의 영역, 종교는 ‘왜’의 영역을 담당함.

- Q3 : 과학은 왜 의미가 있는가?

  A3 : 가장 개연성이 높은 가설이기 때문. 현실의 문제 해결 시 합리적인 인간의 노력이 중요하게 작용함을 시사함. 인간의 가치 높임.