과학자에게 이의를 제기합니다 by 도다야마 가즈히사

[ 밑줄/연결 ]

 

(진리에 가까우면 좋은 이론일까?)

어떤 이론과 그 세계의 진리(진짜 모습)를 비교해보고 가깝다 멀다 판단할 수 있는 시점이란 있을 수 없다.....우리는 과학의 가설과 이론을 통해서만 이 세상의 진짜 모습에 다가갈 수 있다. 과학 이론과 독립적으로이 세상의 진리를 아는 건 불가능하기 때문에 진리와의 거리로 이론의 좋고 나쁨을 판단할 수 없다. 따라서 진리에 가까운 이론이 더 좋은 이론이라는 답은 틀린 것이다.

(더 좋은 가설과 이론을 판단하는 세 가지 기준)

 

(1) 더 많은 수의 참신한 예측을 내놓고 그것을 적중시킬 수 있다.

(2) 'Ad-hoc'(임시 방편)으로 붙이는 가정이나 정체불명/원인불명의 요소를 가능하면 포함하지 않는다.

(3) 이미 알고 있는 것보다 다양한 현상을 되도록 많이, 되도록 깊은 방법으로 설명해 준다.

 

설명하기의 첫번째 패턴: 원인을 규명하기

'피설명항'...피설명항은 설명되어야 하는 현상, 즉 설명해주었으면 하는 궁금증을 말한다. '공룡은 왜 멸종했는가?', '지진은 왜 일어나는가?', '코로나19는 왜 발생했는가?'.....이러한 것을 피설명항이라고 하고 그 내용을 설명하는 것을 '설명항'이라고 한다. 

 

점점 더 좋은 설명으로 진보한다. 

설명하기의 두번째 패턴: 일반적인 것에서 특수한 것 도출하기

케플러는 하늘의 법칙을 정리했고, 갈릴레이는 지상의 물리법칙을 정리했다고 볼 수 있다.....뉴턴의 만유인력은..?..

 

뉴턴의 위대함은 이 두 법칙으로부터 케플러의 법칙과 갈릴레이의 법칙이 도출된다는 사실을 증명한 것이다.

설명하기의 세번째 패턴: 정체를 규명하기

정체 규명이란 원인과 결과의 규명이 아니다. 원인과 결과는 별개의 사건이어야 한다. 운석이 떨어진 것과 공룡이 멸종한 것은 별개의 사건이다.....정체를 규명하는 설명은 같은 사건을 다룬다. 같은 사건을 미시적으로 볼 때와 거시적으로 볼 때의 차이를 말하고 있는 것이다.

 

(세 가지 설명하기 패턴의 공통점)

과학적인 '설명'에는 세 가지 패턴이 있다.

(1) 원인을 규명하기

(2) 일반적/보편적 가설이나 이론에서 좀더 특수한 가설이나 이론을 도출하기

(3) 정체를 규명하기

 

세 가지 설명의 공통점은.....

(1) 피설명항이 있다...공룡은 왜 멸종했는가, 케플러의 법칙은 왜 성립하는가? 물은 왜 끓는 점이 높은가?가 바로 설명되어야 하는 피설명항이다.

(2) 설명하는 관계: 원인을 지적하는 설명은 설명항과 피설명항을 인과관계로 묶고 있음. 보편적인 원리를 도출하여 거기서부터 특수한 원리를 도출하는 설명은 설명함과 피설명항을 논리로 이끌어 낼 수 있는 관계로 만들어 줌. 미시적 정체를 규명함으로써 거시적 성질은 미시적 정체의 드러난 것임을 설명하는 것은 설명항과 피설명함은 같은 물질이 어떻게 다른 현상으로 나타나는지를 설명하며 이어짐

(3) 어느 패턴의 설명이라도 주어진다면 이 세상에서 있는 그대로의 사실은 줄어든다. 즉 설명이라는 행위 덕분에 '뭔지는 모르겠지만 세상이 그렇게 되어 있구나'하고 우리가 그저 받아들여야 하는 종류의 일들이 조금씩 줄어든다. 

 

과학적 설명이란 있는 그대로의 사실을 되도록 줄여가는 행위이다.

DAN는 왜 그런 행동을 보이는가 하고 묻는다면 최종적으로는 DNA의 분자구조를 설명하며 양자역학을 가져와 답하겠죠. 여기서 설명항은 물리학의 영역에 있습니다.

 

(비연역적 추론의 네 가지)

추론은 특정한 문장이나 명제를 하나로 모은 꾸러미로부터 또 다른 문장이나 명제를 도출해내는 것이라고 정의할 수 있다. 최초의 꾸러미를 '전제', 거기서 추론으로 도출되는 문장이나 명제를 '결론'이라고 부른다....

비연역적 추론은 전제에 포함되어 있지 않은 새로운 정보가 추가되어 정보량이 늘어난다....'새로운 것을 말하는 데 강력한 추론'이다. 

 

(1) 귀납법 : 개별 사례에서 일반적인 법칙을 도출

백혈구에는 핵이 있다. 신경세포에는 핵이 있다. 상피세포에는 핵이 있다. 간세포에는 핵이 있다. 정자에는 핵이 있다. 그러므로 인체의 모든 세포에는 핵이 있다.

 

(2) 투사 : 지금까시 살펴본 개별 사례는 모두 A였다. 그러니까 다음 개별 사례도 A일 것이다라는 식의 추론

백혈구에는 핵이 있다. 신경세포에는 핵이 있다. 상피세포에는 핵이 있다. 간세포에는 핵이 있다. 정자에는 핵이 있다. 그러므로 적혈구에도 세포에는 핵이 있다.

 

(3) 유추: 두 가지 사실은 이러저러한 점에서 비슷하므로 그 밖의 점에서도 비슷하지 않을까? 하고 생각하는 것

두 질량 사이에 작용하는 인력은 거리가 멀어질수록 약해지는데, 인력은 거리의 제곱에 반비례한다는 법칙이 있다....양전하와 음전하는 서로 당기고 양전하와 양전하는 서로 밀어낸다. 이때 그 힘의 세기와 전하 간 거리의 관계를 따져보고 이번에도 거리의 제곱에 반비례할 것이라고 추론했다고 하면, 이것이 바로 유추...

 

동물실험은 쥐와 인간이 매우 비슷한 생물이라는 사실, 특정 화학물질이 쥐에게 암을 유발한다는 사실로 미루어 보아 그 화학 물질이 인간에게도 암을 유발할 것이라는 유추적 추론을 바탕으로 실시된다고 할 수 있다. 

 

클로드 새넌은 통계역학의 엔트로피를 보고 유추해 정보량으로서의 엔트로피 개녑을 도출했다. 

 

(4) 귀추 : 지금까지 밝혀진 사실만으로는 바로 설명할 수 없는 문제가 나타났을 때 이러이러한 가설을 두면 술술 설명이 된다. 그로므로 이 가설이 맞을 것이다....이런 종류의 추론..

천왕성의 궤도는 청왕성보다 더 바깥에 또 하나의 행성이 있고 그 행성이 천왕성의 궤도에 영향을 주고 있다고 가정하면 천왕성의 움직임에 대한 설명이 들어 맞는다. 이는 천왕성의 바깥에 또 하나의 행성이 있을 것이라고 추론한 귀추법의 사례이다. 

 

우리는 감각기관을 통해 수용한 정보를 전제로 지금까지 알아본 추론이라는 활동을 해서 새로운 결론을 만들어낸다. 이것이 '생각한다'는 행위이다.

 

(연역적 추론)

김철수가 당선되거나 이영호가 당선되거나 둘 중 하나다. 이영호는 당선되지 않았다. 그러므로 김철수가 당선된다.

 

모든 어류에는 아가미가 있다. 장어는 어류다. --> 그러므로 장어에는 아가미가 있다.

 

연역적 추론은 전제가 맞다면 결론도 반드시 맞는다.....전제가 가지고 있는 진리가 결론에도 보존된다는 의미에서 이런 특징을 '진리 보존적'이라고 말하나다. 

최근 fMRI(기능적 자기공명영상)라는 기술이 발전하면서 전극을 심어넣거나 방사성 물질을 주사하지 않고도('비침습적으로'라고 한다) 인간의 뇌가 활동하는 모습을 어느 정도 파악할 수 있게 되었다. 활성화된 곳이 붉게 빛나는 뇌의 단면도 같은 것을 본 적이 있을 것이다. 우선 말하고 싶은 건 그 단면도는 마치 X-ray 사진 같은 뇌의 스냅사진처럼 보이지만, 사실은 복잡한 정보처리 결과로 얻어진 매우 간접적이고 인공적인 사진이라는 점이다. 

첫번째로, fMRI 영상은 뉴런(신경세포)의 활동을 직접 측정한 것이 아니다. 뉴런이 아니라 혈액 중 산소 소비량이 많은 곳을 측정한다. 즉 산소 소비량이 많은 부위는 활발하게 활동할 것이라는 예상에 기반하고 있다.

두번째로, 뇌는 한꺼번에 여러 부위에서 많은 일을 하고 있다. 그러므로 어떤 과제를 피험자에게 주고 fMRI 영상을 만든것만으로는 그 과제를 수행하고 있는 부위를 밝혀낼 수 없다. 

 

(과학만으로는 해결할 수 없는 문제 두 번째 : 트랜스-사이언스적 문제)

 

과학과 정치의 영역이 점점 구별하기 힘들어지고 서로 교차하는 영역이 확대되고 있으며 이 영역을 트랜스-사이언스(trans-science)라고 부른 것이다. ...'과학에 질문을 던질 수 있지만 과학으로 대답할 수 없는 문제'.....

 

'원자력발전소 전체에 전력이 공급되지 않으면 심각한 사태가 벌어지는가?'에 대해서는 모든 전문가가 의견이 일치하는, 과학적으로 해결 가능한 문제이다. 또 정확한 예측은 힘들지만 매우 낮은 확률로 발생할 사건이라는 점에 대해서도 의견이 거의 일치할 것이다......그러나 '원자력발전소 전체에 전력이 공급되지 않을 가능성을 무시해도 되는가, 그게 아니라면 그 가능성에 대비해야 하는가?'에 대해서는 과학만 가지고서는 답을 할 수 없다. 그 가능성에 대비하기 위한 비용과 심각한 사태가 일어났을 때의 비용을 누가 부담할 것인가하는 '가치판단'도 포함하고 있기 때문이다. 

 

트랜스-사이언스적 문제는 크게 세가지...

(1) 지식의 불확실성과 해답의 현실적 불가능으로 인해 해결할 수 없다.

(2) 대상이 처음부터 불확실한 성질을 가지고 있으므로 해결할 수 없다.

(3) 가치판단과 연관되는 것을 피할 수 없으므로 해결할 수 없다. 

 

[ 자평 ]

 

<과학으로 풀었쓴 철학입문>을 충격적으로 읽었기 때문에 같은 저자임을 알고 바로 사서 읽었다.