과학은 이것을 상상력이라고 한다

이상욱

21세기적‘두문화’의가교를꿈꾸는과학철학자.물리학을전공하고석사학위까지받은철학과교수,이상욱.그의독특한이력은학문적지향점을그대로드러낸다.그는과학기술을인문학적·사회과학적시각에서연구하고,그연구성과를정리하여학생들을가르치고있다.이책역시그가한양대학교에서다양한전공의학생들을대상으로강의한〈상상력과과학기술〉수업내용을바탕으로구성했다.과학기술연구에서상상력이어떤방식으로활용되는지를살펴보는이강의를통해학생들은서로의전공과연구방법을조금씩이해하게되었다.그는이렇게과학을‘다른방식으로공부’함으로써인문학과과학두문화가더욱원활하고활발하게소통할수있도록돕는다.
서울대학교물리학과를졸업하고같은학교대학원에서석사학위를받았으며,영국런던정경대학교(LSE)에서철학박사학위를받았다.현재한양대학교철학과교수로재직중이다.지은책으로《과학으로생각한다》(공저),《욕망하는테크놀로지》(공저),《과학기술의철학적이해》(공저),《과학은논쟁이다》(공저)등이있다.

머리말

들어가며우리시대가요구하는상상력은무엇인가

1장코페르니쿠스혁명과정상과학패러다임
2장과학연구,퍼즐풀이와혁명적이론사이
3장뉴턴역학을구한르베리에의선택
4장실험실에서펼쳐지는예술혹은노동
5장결코자연스럽지않은자연현상연구
6장과학연구의예술적성격:숙련,기예,상상력
7장피카소의예술과코페르니쿠스의과학
8장뉴턴,과학방법론을바꿔버린천재
9장아인슈타인의네가지얼굴
10장방적기기술자는아동노동을의도했는가
11장와트와마르코니의기술적·공학적창의성
12장위대한성취를위한네가지비결

나가며과학기술적상상력을확장하라

1.지금까지알던상상력은모두잊어라!
-과학적상상력에관한오해와진실을밝히다
상상력이란무엇일까?사람들은보통상상력을‘다른사람이생각하지못한사물이나현상을떠올리는능력’이라고생각한다.이능력은합리적으로이해하기어려우며이성을뛰어넘는특별한방식으로발휘된다.다른사람이생각해내지못해야하기에상상력의결과물은기발하고독특하다.즉상상력은엉뚱한생각,천재적발상,예술적영감등을만들어낸다.그리고이영감과발상은별다른노력없이어느날갑자기떠오른다.상상력에관한이같은생각은‘과학적상상력’에관한생각으로범위를좁혀도크게다르지않을것이다.뉴턴이떨어지는사과를보고만유인력법칙을떠올리거나아인슈타인이특허청에근무하면서도문득특수상대성이론을착안한이야기는기발하고천재적인상상력이발휘된대표적사례들이아니던가.
하지만이책《과학은이것을상상력이라고한다》는과학적상상력에관한이러한통념이완전히틀렸다고말한다.저자이상욱교수는뉴턴,아인슈타인,코페르니쿠스,와트,마르코니등다양한과학자·기술자·공학자의사례를면밀히분석하여실제연구과정에서과학적상상력이어떻게발휘되는지추적한다.그리고과학기술연구에서상상력이성공적으로작동하려면꼭이성적분석이결합되어야하며,연구자가이성과상상력을결합하여어떤영감을떠올렸다고하더라도긴시간동안많은노력을들여이론을정리하고가다듬어야만비로소동료연구자들을설득할수있다고이야기한다.

‘상상력’이라고하면사람들은흔히어떤이미지를떠올릴까요?상식적인수준에서‘상상력’이란머리에서뭔가가자연스럽게넘쳐나는것,다시말해철두철미하게고민하고신경쓰고애쓰는과정에서도출되는특정결과물이아니라별다른노력없이얻어지는천재적영감이나‘아,이거다!’싶은놀라운발상이‘문득’생겨나는것을의미합니다.
그러나저는역사속에서실제로활용된과학기술,매우생산적이었으며성공적이었고유용했던상상력은별다른노력없이자연스럽게분출되고그내용의참신함에누구나동의하고환영할만큼명백한특징을거의갖고있지않았다는이야기를하고싶습니다.오히려우리가전혀생각하지못했던특성을드러냅니다.즉과학기술연구란무엇이고과학기술관련지식은어떻게만들어지며과학기술혁신은어떻게이루어지는지등과더밀접하게연관됩니다.
-〈들어가며:우리시대가요구하는상상력은무엇인가〉중에서(13~15쪽)


2.상상력의눈으로들여다본과학자의연구실
-뉴턴,아인슈타인,와트의상상력이발휘되는생생한순간을만나다
그렇다면실제과학연구에서상상력은어떻게작동하는가?저자는다양한과학자·기술자·공학자의사례를살펴보며과학적상상력의실체를파헤친다.예컨대아인슈타인이특허청에근무하며특수상대성이론을발표한일은흔히천재아인슈타인이불현듯상상력을발휘해과학적성과를이룬사례로회자되지만,저자는실제로이와정반대의연구과정이숨어있다고말한다.기록에따르면아인슈타인은특허청근무이전부터특수상대성이론의핵심적인물음에골몰했으며,이연구과정이있었기에그가특허청업무에서아이디어를얻을수있었다는이야기다.특허청에서아인슈타인은특허심사관으로일했는데,당시에는기차도착시간을계산하기위해서로다른장소에있는시계를동기화하는방법에관한특허신청이많았다.이시계동기화방법은아인슈타인에게실마리를주었고그는여러시행착오끝에이를자신의문제에맞게적절하게변형할수있었다.결국시계동기화기계장치의작동원리는아인슈타인이1905년특수상대성이론논문에서제안한방식,즉서로다른속도로움직이는관측자가각자의시계를동기화하는방식과연결된다.유념해야할것은아인슈타인이특수상대성이론에관한물음을여러각도에서탐구해왔기에시계동기화특허에서얻은아이디어와자신의물리학적사고를결합해과학이론을만들수있었다는점이다.
‘증기기관의아버지’로불리는와트의사례도흥미롭다.사실와트는증기기관을처음발명한사람이아니라증기기관을혁신적으로개량한사람이다.그전까지증기기관은열효율이매우낮았는데,증기기관수리공이었던와트는이를개선하기위해콘덴서와실린더를분리한다는‘좋은아이디어’를떠올렸다.하지만이아이디어를기계장치로구현하는데는10여년의시간이필요했다.그의획기적인기술적상상력은긴시간동안많은노력을들여아이디어를인공물로만들어내는과정거친후에비로소현실에서구현되었다.
아인슈타인과와트의사례에서볼수있듯,과학자의상상력을탐색하는일은이들이어떻게과학지식을만들어내는지를탐구하는일이기도하다.저자는흥미진진한사례들을통해과학적상상력의실체는무엇인지,과학기술관련지식은어떻게만들어지는지이야기해준다.

실제로혁신적이고창의적인연구는이런식으로다양한분야의자원을한데모아결합하는과정에서이루어지는경우가대부분입니다.물론다른분야의개념을그대로가져다가자신이고민하던문제를곧바로해결할수있는경우는거의없습니다.그것을적절히‘변형’해야합니다.(중략)즉아인슈타인은시계동기화특허를단순히가져다쓴것이아니라이로부터아이디어를얻고자신의물리학적사고와결합해특수상대성이론을발전시켰습니다.
이처럼다른분야에서자신의문제해결에도움이되는아이디어를얻으려면평소그문제를늘궁리하고있어야합니다.그래야똑같은것을봐도거기서다른사람이못보는것을볼수있죠.아인슈타인이전에도이미사람들은서로다른속도로움직이는관측자의시간이느리게가고공간이수축하는방식에대한수학적식,로렌츠-피츠제랄드수축식을알고있었습니다.하지만아인슈타인과달리이들물리학자는이식의의미를시간과공간에대한근본적인재해석으로는파악하지못했습니다.오직아인슈타인만이(그리고푸앵카레가약간다른방식으로)이식이함축하는바는새로운물리학을요구하는것이라판단했지요.
-〈9장아인슈타인의네가지얼굴〉중에서(199~200쪽)

해왕성은천왕성의궤도문제가떠오르기전까지는이론적으로나경험적으로나존재해야할아무런이유가없었습니다.무슨말이냐하면,당시해왕성은순전히‘천왕성궤도를설명하기위해’,좀더정확히말하자면‘뉴턴역학을보전하면서천왕성궤도를설명하기위해’도입되었다는것이지요.(중략)상식적으로는상당히무리한요구라고생각될수밖에없는이런연구방식이‘해왕성발견’처럼종종성공적결과를가져온다는점이중요합니다.결국과학의발전은경험과어긋나는이론을폐기하고새로운이론을찾는과정을통해서만이루어지는게아니라기존이론을어떻게든유지하려는과정을통해서도이루어진다는이야기지요.쿤이강조하는수렴적상상력이결정적역할을하는대목이라볼수있습니다.
-〈3장뉴턴역학을구한르베리에의선택〉중에서(84~85쪽)

뉴턴은분명지적능력과열정,끈기등다양한측면에서뛰어남을보인사람이었습니다.그의만유인력법칙이결과적으로‘천재적’작업이라는데는논란의여지가없습니다.그런뉴턴조차다른모든과학자와마찬가지로10여년간다양한착상을비판적으로검토하고수많은시행착오를거치면서만유인력개념과그규칙성에도달하게됩니다.그의천재적업적은결코사과가떨어지는모습을보고‘천재적영감’이떠오른덕분에나온게아닙니다.물론젊은시절울소프에서가아니더라도분명뉴턴은특정시점에특정공간에서만유인력에관한영감을떠올렸을겁니다.하지만그영감을개념적으로정교하게가다듬고이론적으로정리하고관련증거를수집해동료과학자들을설득할수있는수준으로만들기위해뉴턴은더많은시간동안연구를거듭했습니다.
-〈8장뉴턴,과학방법론을바꿔버린천재〉중에서(177~178쪽)

3.한양대최고의융복합강의를책으로만나다
-진정한융합을선사하는최고의수업
저자이상욱교수는한양대학교에서2012년1학기부터네학기동안강의한〈상상력과과학기술〉의내용을바탕으로이책을집필했다.이강의는한양대학교를대표하는융복합강의로수많은학생들의사랑을받았다.학생들은“상상력에대한오해와편견을산산이깬다”“진정한융합강의란이런것이다!지금껏들은강의중단연최고”“문이과,전공불문알찬강의,뭐라표현할수없을정도로흥미롭다”“어디서도배우지못할지식을한학기에압축적으로배워기쁘다”등의강의평을남기며환호를보냈다.우리시대가요구하는융합교양교육의전범이라할만한훌륭한성과다.저자는한양대학교학생들처럼독자들도이책을통해인문학과과학두문화의소통을확인하고,새로운상상력을자극받을수있기를바란다.