과학의 역사 - 세계를 탐구하고 지식의 경계를 넘다

괜찮다고 말하지만 괜찮지 않은 너와 나, 우리가 안고 사는 우울. 그리고 그 감정이 가져온 마음의 병 우울증. 화제의 채널



고대 문명부터 디지털 시대까지,

인류 역사를 주도한 과학적 개념과 과학자들



과학사의 중요 사건과 핵심 개념을 간결하게 짚어내는 역작



과학은 언제나 경이롭고 흥미진진하다. 우리가 살고 있는 세계와 인간에 대한 호기심, 그리고 끝없는 상상력은 과학 발전의 원동력으로 작용했다. 고대에는 마법, 종교, 기술, 과학이 혼재했지만 중세 암흑기를 거쳐 다양한 분야로 세분화된 현대에 이르기까지 과학은 눈부신 성과를 거두었다. 지구와 우주를 둘러싼 논쟁, 인체의 구성 요소와 작동 원리, 뉴턴 혁명, 원소와 방사능 연구, 상대성이론, 빅뱅, 인터넷과 컴퓨터 혁명 등 과학은 실로 엄청난 발전을 이어왔다. 이 책은 그러한 과학사의 중요 지점을 명쾌하게 다루면서 끊임없는 연구로 폭넓은 지식과 이론을 확립한 과학자들의 이야기를 담고 있다.



우리가 알고 있는 과학 지식의 토대는 어떻게 구축되었을까?

“내가 더 멀리 보았다면 이는 거인들의 어깨 위에 올라서 있었기 때문입니다.”



과학이란 무엇일까? 인류 역사에서 과학은 세계를 이해하고 통제하기 위해 활용되었다. 처음에는 ‘앎’을 추구하는 과학보다 ‘행동’에 초점을 맞춘 기술이 더 중요했다. 셈법, 천문학, 의술이 가장 뚜렷한 ‘과학’ 분야였다. 농작물을 재배하거나 옷을 만들고 요리를 하려면 무슨 일을 어떻게 해야 하는지부터 알아야 했다. ‘왜’ 어떤 열매에는 독성이 있는지, ‘왜’ 어떤 식물은 먹어도 되는지는 알 필요가 없었다. 왜 매일 아침저녁으로 해가 뜨고 지는지도 알 필요가 없었다. 하지만 인간에게는 주변 세계를 이해하는 능력이 있었을 뿐만 아니라 호기심도 많았다. 그것이 바로 과학의 중심축이었다.

이 책은 단순한 호기심에서 촉발된 과학의 첫걸음이 그동안 얼마나 대단한 결과를 낳았는지 잘 보여준다. 코페르니쿠스부터 갈릴레오까지 100년 동안 과학은 세상을 완전히 바꿔놓았다. 이제 지구는 우주의 중심에 있지 않으며 해부학, 생리학, 화학, 물리학 분야에서의 새로운 발견은 고대인이 모든 것을 알지는 못했다는 사실을 보여주었다. 그럼에도 세상에는 여전히 발견해야 할 것이 많다. 그리고 과학의 발전 속도는 점점 빨라지고, 더 세분화되며, 연구하고 소통하는 방식도 끊임없이 변화하고 있다.

이 책에서 저자가 보여주고자 하는 것은 역사의 어느 순간에서든 과학이 그 특정 순간의 산물이라는 사실이다. 히포크라테스의 순간은 갈릴레오나 라부아지에의 순간과 달랐다. 그들은 각각 동시대의 다른 사람들처럼 입고, 먹고, 생각했지만 더 날카롭게 사고하고 자신의 생각을 전달하는 능력을 갖고 있었다. 그렇기 때문에 그들이 남긴 생각과 글은 기억할 가치가 있다.

사실 오늘날 우리가 알고 있는, 그리고 배우는 과학적 개념과 용어, 기기 중 많은 부분은 각각의 과학자가 일생을 바쳐 공부하고 관찰하고 연구하고 실패를 거듭하면서 이룬 성과다. 그렇다면 과학자 한 명과 각 세대의 과학자들은 이전 세대의 통찰력에서 어떤 도움을 받아 또 다른 연구 결과로 이어졌을까? 그것은 곧 과학의 본질이다.

그 대표적인 과학자는 아이작 뉴턴이다. 그는 어떤 과학자보다도 창의적이었으며 우주를 이해하는 데 엄청나게 기여했다. 그가 쓴 <프린키피아>는 케플러, 갈릴레오, 데카르트 등 많은 학자들이 연구한 천문학과 물리학의 정점이었으며, 20세기 들어 아인슈타인 같은 이들이 우주에 더 많은 비밀이 있다는 사실을 보여주기 전까지 과학자들이 활용한 물리학의 기초를 수립했다. 화학에서는 아보가드로의 이론이 여러 문제를 해결해주었고, 지금은 원자를 이해하는 기초가 되었다. 또한 루이 파스퇴르의 이론은 지금까지도 세균과 질병 사이의 연결고리나 일상생활의 여러 측면에서 미생물이 어떤 역할을 하는지 이해하는 데 핵심적인 역할을 하고 있다. 찰스 다윈은 생물학적 진화를 타당한 과학 이론으로 만들었다. 그가 쓴 저서의 세부적인 내용 중 상당수는 이후의 과학 연구에서 수정되었지만 다윈은 우리가 절대 다시는 이전과 같은 방식으로 지구상의 생명체를 바라보지 못할 것이라고 확신했다. 실험실보다는 책상이나 칠판 앞에서 연구한 아인슈타인은 우주를 이해하는 방식을 완전히 바꿔놓았다. 그가 내놓은 상대성이론으로 질량과 에너지, 파동과 입자, 시간과 공간의 경우처럼, 자연에서는 ‘둘 중 하나’가 아니라 ‘둘 다’ 가능하다는 사실이 밝혀졌다.

이외에도 이 책은 20세기 지식의 최첨단인 핵물리학과 양자물리학, 멘델레예프의 주기율표, 엑스선과 방사능 연구, 베게너의 대륙이동설, 생물계측학파와 멘델학파의 논쟁, 인슐린 발견, 원자폭탄 개발, 월드와이드웹과 개인용 컴퓨터 혁명 등 과학사의 굵직한 사건과 오늘날까지 여전히 활용되는 과학 지식의 토대를 간결하게 서술한다.

한편 이 책은 현대 과학의 일반적인 변화 양상도 언급한다. 그 대표적인 예로 인간 유전체 프로젝트(1990~2003년)가 있다. 이 프로젝트는 현대 과학의 상징이 될 만큼 전 세계적인 관심사였다. 이전과는 비교할 수조차 없을 만큼 많은 비용이 들었고 수천 명의 연구진과 컴퓨터가 동원되었는데, 과학을 둘러싼 영리 추구와 과대광고에 대한 우려도 함께 제기되었다. 현대 과학은 공동 연구의 도움을 받아야 한다. 오늘날에는 과학자들이 혼자 연구하는 경우가 거의 없다. 과학 논문에서 저자가 수십 명 또는 수백 명에 이르는 경우는 꽤 흔하다. 연구를 하려면 서로 다른 기술을 보유한 여러 개인이 필요하다. 윌리엄 하비가 혼자서 심장을 연구하고 라부아지에가 아내를 유일한 조수로 삼아 실험실에서 연구한 것은 아주 오래전의 일이다. 그런 만큼 과학과 기술이 공익을 위해 사용되지 않고 남용되거나 악용될 가능성이 높다. 따라서 저자는 과학이 우리가 사는 세상을 더 살기 좋은 곳으로 만드는 데 쓰이는지 감시하는 대중의 눈이 필요하다고 덧붙인다.



과학이 발견한 놀라운 사실과 과학 이론의 발전 과정을 들여다본다

누구나 쉽게 읽는, 생생한 과학적 사건과 인물들의 이야기



이 책은 특별한 과학 이론이나 발견 외에도 과학 발전에 큰 영향을 주거나 새로운 변화의 계기가 된 주요 사건을 다루고 있다. 그중 하나는 의과대학에 다니는 학생이라면 한 번쯤은 들어보았을 ‘히포크라테스 선서’다. 2,000년 전에 쓰인 이 선서는 의사가 환자에게 취해야 할 윤리적인 행동에 대해 이야기한다. 특히 ‘환자에게 해를 끼치지 않는 행위’는 의사로서 당연히 추구해야 할 목표로 남아 있다. ‘현대 화학의 아버지’로 불리는 라부아지에는 화학에서 사용하는 언어가 정확해야 한다는 신념을 갖고 있었다. 전 세계에 있는 어떤 화학자라도 서로 같은 물질을 다루고 있는지 정확히 확인할 수 있도록 화합물과 원소를 올바르게 지칭해야 한다는 것이었다. 그 이후 화학자들은 점차 공통된 화학 언어를 사용하기 시작했다. 또한 생물의 미세한 구성 요소를 보게 해주는 현미경은 언제부터 의학과 생물학 연구에 큰 도움이 되기 시작했는지, 화학자들은 멘델레예프가 만든 초기 주기율표를 왜 외면했는지 등도 흥미로운 포인트다.

1860년에는 화학을 현대화하는 데 도움이 된 사건이 일어났다. 바로 국제학회가 열린 것이다. 전화나 이메일이 없고 여행하기가 쉽지 않은 시절, 과학자들은 거의 만나지 못했고 대개 편지로만 소통했다. 해외에서 온 과학자가 자신의 연구 결과를 발표한 후 청중과 공개 토론을 하는 것은 드문 일이었다. 1850년대에 기차와 증기선을 이용한 여행이 보편화되면서 국제학회가 열리기 시작했으며, 사람들은 이 회의에서 다른 나라의 동료들과 만나 이야기를 나눌 수 있었다. 국제학회에서는 과학계에서 널리 공유하는 신념을 공표했다. 과학은 객관적이고 범세계적이며, 종종 사회를 분열시키고 국가를 전쟁의 소용돌이로 내모는 종교나 정치를 초월한다는 것이었다.

과학이 언제나 순기능 역할만 하지는 않았다. 1930년대에는 독일 나치가 유럽을 침공하고 이탈리아에서 파시즘이 대두되면서 수많은 과학자가 조국을 떠나는 ‘두뇌 유출’ 사태가 벌어졌다. 그리고 미국에서 극비리에 진행된 ‘맨해튼 계획’에 많은 과학자가 참여했고 제2차 세계대전이 발발하여 원자폭탄 투하라는 비극적인 상황으로 이어졌다. 수십만 명의 민간인이 희생되면서 사람들은 과학의 힘을 실감했다. 이로써 과학이 발전할수록 그 위험성도 높아진다는 점을 염두에 두게 되었다.

과학은 역동적이며 한 세대가 다음 세대로 전달하는 개념과 발견을 기반으로 하고, 완전히 새로운 사실이 발견될 때 엄청나게 도약한다. 아리스토텔레스는 ‘모든 인간은 본능적으로 알고 싶어 한다’고 말했는데 항상 호기심을 중요시했다. 진화론으로 우리 자신을 생각하는 방식을 바꿔놓은 찰스 다윈 또한 ‘호기심이 넘쳐나는 사람’으로 불렸다. ‘고정관념을 깨뜨리는’ 상상력도 발휘해야 한다. 물론 실험실에서 연구하며 눈앞에 놓인 증거와 자신의 생각을 비교하고 확인하지만, 훌륭한 과학자라면 모두 상상력을 활용한다.

과학은 이유(‘왜’)가 아니라 방법(‘어떻게’)을 다룬다. 여느 과학 분야에서처럼 물리학자와 우주론자 중에도 종교를 믿는 사람과 믿지 않는 사람이 공존한다. 그것이 과학이며, 서로 논쟁하면서 객관적으로 타당한 점은 기꺼이 받아들이는 분위기에서 과학은 발전할 수 있다.

이 책은 누구나 쉽게 방대한 과학의 역사를 일괄할 수 있을 뿐만 아니라 올바른 과학 정신이 무엇인지, 시대가 바뀌면서 과학 발전의 양상과 요건이 어떻게 변해왔는지 등에 대해서도 생각해볼 만한 여지를 남긴다. 고대부터 수많은 과학자의 열정과 탐구 정신이 차곡차곡 쌓여 오늘날 우리가 알고 있는 풍부한 과학 지식을 만들어냈다. 육안으로 보이지 않는 세계를 관찰하고, 동식물의 화석을 찾기 위해 땅속을 파헤치고, 규칙성과 일관성을 찾아내어 계산할 수 있는 수식을 만들고, 사람들의 인식을 바꾸기 위해 자신의 주장을 널리 알리고 설득하는 일련의 과정 속에서 과학은 더욱 단단한 지식 체계를 확립해왔다. 이 책을 통해 그 거대한 역사적 흐름에 온몸을 내맡긴 채 앞으로의 과학 발전 과정을 가늠해보는 것도 큰 의미가 있을 것이다.