[ Thomas S. Kuhn (1996), The Structure of Scientific Revolutions, 3rd edition (University of Chicago Press), pp. 92-110.
토머스 S. 쿤, 「9장. 과학혁명의 본질과 필연성」, 『과학혁명의 구조』, 김명자・홍성욱 옮김 (까치, 2013), 184-208쪽. ]
■ 정치 혁명과 과학 혁명의 유사성(1) [pp. 92-93, 184-185쪽]
과학 혁명은 옛 패러다임이 양립불가능한 새 패러다임에 의해 전반적 또는 부분적으로 교체되는 비-누적적 발전의 에피소드임.
패러다임의 변화가 왜 혁명이라고 불려야 하는가?
정치 혁명과 과학 혁명의 어떤 유사점이 그러한 은유를 정당화하는가?
유사성(1): 위기로 이끌 수 있는 기능불량(malfunction)의 느낌이 혁명의 선행조건임.
예) 코페르니쿠스나 라부아지에 등 주요 패러다임 변화
예) 산소나 X선 등 새로운 종류의 현상과 관련된 작은 패러다임 변화
과학 혁명은 새 패러다임의 영향을 받는 사람들에게만 혁명적으로 보이면 됨. 무관한 사람들에게는 발달 과정의 정상적 부분으로 보임.
예) X선은 천문학자에게는 지식의 단순한 증가지만, 복사 이론이나 음극선을 다루는 사람들에게는 패러다임을 바꾸는 사건.
■ 정치 혁명과 과학 혁명의 유사성(2) [pp. 93-94, 185-187쪽]
유사성(2): 패러다임 선택에서의 순환성
정치 혁명의 경우
정치 혁명의 목적은 기존 제도가 금지하는 방식으로 제도를 바꾸는 것임. 혁명이 성공하면 기존 제도의 일부분이 철회되고, 그동안 사회는 제도의 온전한 지배를 받지 않음.
위기가 심화되면 새 제도의 틀에서 사회를 재구성하자는 구체적인 제안에 많은 개인들이 헌신함. 옛 제도를 옹호하는 편과 새 제도를 만들려는 편으로 파당이 나뉨.
양극화가 발생하면 정치적 해결(political recourse)은 실패함.
당파들은 정치적 변화의 달성과 평가에 대한 제도적 매트릭스가 다르고 차이를 조정할 초-제도적 틀을 모름.
결국 대중 설득 기술에 의존하고 때로 무력을 행사함.
혁명은 부분적으로 정치 외적인 사건이나 제도 외적인 사건에 의존함.
과학 혁명의 경우
경쟁하는 패러다임들에서의 선택은 양립불가능한 공동체적 삶의 양식들에서의 선택.
그러한 선택은 부분적으로 특정 패러다임에 의존하고 그 패러다임이 논쟁 대상이므로, 정상 과학에서처럼 평가 과정에 의해 단순히 결정될 수 없음.
패러다임 선택에서 패러다임의 역할은 순환적
패러다임의 순환성
그러한 순환은 논증을 잘못되게 하거나 무력한 것으로 만들지 않음. 어떤 패러다임을 전제하는 사람은 그 패러다임을 옹호하는 과학적 실행을 명확하게 제시할 수 있음.
그러나 순환 논증의 지위는 단지 설득을 위한 것일 뿐. 두 집단이 공유하는 전제와 가치가 충분하지 않아서, 순환에 뛰어들기 거부하는 사람들을 설득할 수는 없음.
패러다임 선택에서 최상위 기준은 관련 공동체의 동의.
과학 혁명이 어떻게 달성되는지 알려면 자연이나 논리의 영향뿐 아니라 과학자 공동체를 구성하는 특정 집단들의 효과적인 설득적 논증 기술을 조사해야 함.
■ 옛 패러다임을 포기해야만 하는 내재적 이유? [pp. 94-95, 187-189쪽]
패러다임 선택이 논리와 실험만으로 명확하게 결정될 수 없는 이유를 찾기 위해서, 전통적인 패러다임의 옹호자와 혁명적인 후계자를 구분하는 차이점의 본성을 살펴보아야 함.
새로운 종류의 현상이나 과학 이론을 받아들이기 위해 옛 패러다임을 포기해야만 하는 내재적 이유가 있는가?
옛 패러다임을 포기할 이유가 있다면, 이는 과학 지식의 논리적 구조에서 도출되지 않음.
근거(1): 과거 과학적 실행을 파괴하지 않고 새로운 현상이 출현할 수 있음.
예) 달에서 생명체가 발견되면 기존 패러다임에 타격을 주지만 우주 어딘가에서 생명체가 발견되는 것은 그렇지 않음.
근거(2): 새로운 이론은 이전에 알려지지 않은 새로운 현상을 다룰 수 있음.
예) 양자 이론이 20세기 이전에 알려지지 않은 아원자 현상을 다룸.
근거(3): 기존 이론들을 변형 없이 연결하여 높은 수준의 새 이론을 만들 수 있음.
예) 에너지 보존 이론은 역학, 화학, 전기학, 광학, 열 이론 등을 연결함.
근거(4): 옛 이론과 새 이론의 양립가능한 관계도 가능함.
■ 과학은 누적적이지 않음(역사적) [pp. 95-96, 189-190쪽]
과학이 누적적으로 발전했다고 많은 사람들이 믿는 이유
과학이 누적적이라는 견해는, 지식이 마음의 원재료 위에 놓인 구조라는 지배적인 인식론적 입장과 밀접함.
효과적인 과학 교육이 과학의 발전 사관을 강력하게 지지함.
그러나 역사적 사례들은 과학이 누적적이지 않음을 보여줌.
전-패러다임(pre-paradigm) 시기 이후, 모든 새로운 이론과 거의 모든 새로운 현상의 동화는 이전 패러다임의 파괴와 경쟁하는 여러 학파들의 갈등을 초래함.
예기치 못한 새로움(novelty)의 누적적 획득은 매우 드문 예외.
■ 과학은 누적적이지 않음(원리적) [pp. 96-98, 190-192쪽]
새로움의 누적적 획득은 드물 뿐만 아니라 원리적으로도 불가능함.
정상 과학의 연구가 누적적인 것은 기존 개념이나 도구로 풀 수 있는 문제를 선택하는 능력 덕분임.
과학자는 문제를 풀고자 하는 바에 따라 도구를 고안하고 사고를 이끌어감.
새로운 발견은 자연에 대한 예측이나 도구가 틀렸음이 증명되는 만큼만 등장함.
그러한 발견의 중요성은 변칙현상들의 정도와 완강함에 비례함.
새로운 이론이 발전하는 데는 원리적으로 세 종류의 현상만이 있음.
현상(1): 기존 패러다임으로 이미 잘 설명된 현상. 이론 구성의 동기나 출발점을 제공하지 않음.
현상(2): 기존 패러다임이 그 본성을 드러내지만 이론을 정교화해야 구체적인 것을 이해할 수 있는 현상. 새 패러다임 창안보다는 기존 패러다임의 정비를 목표로 함.
현상(3): 정교화에 실패한, 인식된 변칙현상들.
현상(3)만 새로운 이론을 만들게 함.
기존 이론의 본성과 관계된 변칙현상들을 해결하기 위해 새 이론이 요청되었다면, 성공적인 새 이론은 선행 이론에서 도출된 것과 다른 것을 예측해야 함.
두 이론이 논리적으로 양립가능하다면 그 차이는 발생하지 않음.
이러한 차이 때문에 새 이론은 옛 이론을 대체함.
연속적인 과학 이론들의 논리적 포괄성은 역사적으로는 그럴듯하지 않음.
사례: 에너지 보존 이론
에너지 보존 이론은 뉴튼 역학과 칼로릭 이론이 양립불가능하다는 위기에서 등장함.
칼로릭 이론이 폐기된 다음에야 에너지 보존 이론은 과학의 일부분이 됨.
에너지 보존 이론은 과학의 일부분이 된 뒤에야 한 차원 높은 이론이 될 수 있었고, 그제서야 기존 이론과 상충되지 않게 됨.
■ 논리실증주의의 비판 [pp. 98-99, 192-194쪽]
논리실증주의는 기존 이론의 범위와 의미를 제한하여 같은 자연 현상을 다루는 후속 이론과 상충되지 않게 함.
뉴튼 역학과 아인슈타인 역학의 관계에 대한 쿤의 견해
두 이론은 근본적으로 서로 모순됨.
아인슈타인의 이론은 뉴튼의 이론이 잘못되었음을 인식할 때만 수용될 수 있었음.
뉴튼 역학과 아인슈타인 역학의 관계에 대한 논리실증주의의 견해
상대론적 역학은 뉴튼 역학이 틀렸음을 보여줄 수 없음.
뉴튼 역학은 여전히 공학자에게 충분히 유용하며, 어떤 범위에서는 물리학자들도 이를 사용함.
옛 이론 사용의 적절성(propriety)은 그 이론을 대체한 새 이론에 의해 증명될 수 있음.
아인슈타인의 이론은 뉴튼 방정식의 예측이 몇몇 한정 조건을 충족하는 모든 응용에서 충분히 정확하다는 것을 보여줌. 뉴튼의 이론은 아인슈타인의 이론의 특수 사례.
어떤 이론도 그 이론의 특수한 사례와 상충하지 않음.
뉴튼 이론은 올바른 증거로 지지되는 참인 과학 이론이었고 지금도 그러함.
■ 쿤의 반박(1) [pp. 99-101, 194-196쪽]
논리실증주의의 논의를 약간 변형하면 유능한 과학자 집단의 이론은 영원히 공격받지 않게 됨.
예) 플로지스톤 이론
그러나 논리실증주의와 같은 방식으로 이론을 구제하려면, 이론의 응용 범위는 이미 다루는 현상이나 관측의 정확도에 한정시켜야 함.
그러한 제약에서 조금이라도 벗어난다면, 과학자들은 아직 관찰하지 않은 현상에 대해 “과학적으로” 말하는 것이 금지됨.
그러한 제약은, 과학자가 어떠한 이론이 과거에 실행되지 않은 영역이나 정밀도를 다룰 때마다 그 이론에 의존하지 못하게 함.
이러한 금지를 받아들이면 과학은 발전하지 못하게 됨.
패러다임에 대한 공약(commitment) 없이 정상 과학은 있을 수 없음.
공약은 전례 없는 영역과 정확도까지 확장되어야만 하고, 그렇지 않으면 패러다임은 미해결 퍼즐을 제공하지 않음.
기존 이론이 과학자들을 기존의 응용에 묶어놓는다면, 어떤 문제가 근본적 변화로 이끌지를 과학자 공동체에 말해주는 메커니즘도 작동을 멈추어야 함.
그렇게 되면 전-패러다임 시기로 돌아가게 됨.
유의미한 과학적 진보의 비용은 틀릴 위험을 감수하는 공약임.
■ 쿤의 반박(2) [pp. 101-103, 196-199쪽]
더욱 중요한 것은 실증주의의 논증에는 논리적인 결함이 있다는 점.
상대론 법칙을 구현하는 일련의 명제 E₁, E₂, ... , Eₙ을 생각해 보자.
여기에는 공간적 위치, 시간, 정지 질량 등을 표시하는 변수나 매개변수를 포함하는 진술들이 포함됨.
이러한 진술들로부터 논리적・수학적 도구를 포함하여, 관찰로 점검할 수 있는 진술들이 도출가능함.
특수 사례로서 뉴튼 역학의 적합성을 증명하려면, (v/c)²≪1처럼 매개변수와 변수의 범위를 제한하는 조건을 Eᵢ의 추가 명제로 덧붙여야 함.
진술들의 확장된 집합이 새로운 집합 N₁, N₂, ... , Nₘ을 산출하도록 조작하면, 이는 뉴튼의 운동 법칙, 중력 법칙 등의 형식과 동일하게 됨.
외견상, 뉴튼의 동역학은 한계 조건에 따라 아인슈타인의 역학에서 파생됨.
그러나 Nᵢ은 상대론 역학의 특수 사례지만 뉴튼 법칙은 아님.
이러한 재해석은 아인슈타인 이론이 나오기 전까지는 뉴튼 법칙이라고 할 수 없음.
공간적 위치, 시간, 질량 등을 표상하는 Eᵢ의 변수와 매개변수는 Nᵢ에서도 나옴.
아인슈타인 식 개념의 물리적 지시체는 뉴튼 식 개념의 지시체와 동일하지 않음.
Nᵢ의 변수들의 정의를 바꾸지 않는 한, 도출된 진술들은 뉴튼 식 개념이 아님.
뉴튼 법칙이 아인슈타인 법칙의 제한된 사례로 보여줄 때, 법칙의 형식만 바뀌는 것이 아니라 우주를 구성하는 근본적인 구조적 요소도 바뀌기 때문.
추가적인 대상이나 개념을 도입하지 않는다는 점에서, 뉴튼 역학에서 아인슈타인 역학으로 넘어가는 것은 과학 혁명이 개념 망의 이동임을 명확히 보여줌.
폐기된 과학 이론과 후속 이론의 뚜렷한 차이점은 과학자들에게 실제적임.
구식 이론이 최신 이론의 특수 사례로 보이려면 목적에 맞게 변형되어야 함.
그러한 변형은 최신 이론의 명시적인 도움을 받아야만 가능함.
그러한 변형이 옛 이론을 해석하는 적법한 도구라도 이미 알려진 것을 재진술한 것이며, 경제성 때문에 재진술이 효용을 가지지만 연구의 지침으로 충분할 수 없음.
■ 패러다임의 공약불가능성 [p. 103, 199-200쪽]
패러다임들의 차이는 필연적이며 양립불가능함.
그러한 차이는 어떤 유형의 것인가?
차이(1): 우주의 구성요소와 구성요소의 운동에 대한 차이
예) 다른 패러다임들은 아원자 입자들의 존재, 빛의 물질성, 열이나 에너지의 보존 등에 관하여 다른 이야기를 함.
차이(2): 물질 이상의 것에서 차이
패러다임은 자연에 관한 것일 뿐만 아니라 패러다임을 생산한 과학을 지탱하기 때문.
패러다임은 일정 기간 동안 성숙한 과학자 집단이 받아들인 방법, 문제 영역, 해결 기준의 원천임.
그 결과, 새 패러다임을 받아들이는 일은 해당 과학의 재정의를 필요로 함.
과학 혁명에서 출현한 정상 과학은 이전의 정상 과학과 양립 불가능하고 공약불가능함.
■ 사례: 17세기 과학적 실행의 전통에 끼친 뉴튼의 영향 [pp. 103-106, 200-204쪽]
뉴튼 이전의 “새로운 과학”은 아리스토텔레스주의의 설명과 스콜라 철학의 설명을 거부하는 데 성공함.
바탕 물질의 기본 입자들의 크기, 모양, 위치, 운동으로 색, 맛, 무게 등 모든 감각적 현상을 설명함.
기본 입자에 다른 질을 귀속시키는 것은 과학의 경계 밖의 것.
17세기의 역학적-입자적 설명은 많은 과학들의 막대한 생산성을 입증하고, 일반적으로 수용하는 해법을 거부한 문제들을 제거하고, 새로운 문제들을 제안함.
역학에서 뉴튼의 세 가지 운동 법칙은 새로운 실험의 성과라기보다는, 잘 알려진 관찰 결과를 일차적인 중성적 입자의 운동과 상호작용으로 재해석하는 시도였음.
역학적-입자적 자연관은 중성적 입자는 접촉에 의해서만 작용한다고 보았기 때문에, 과학적 관심을 충돌에 의한 입자 운동에 향하도록 함.
데카르트는 이 문제를 선언하고 잠정적 풀이를 제안했으며, 하위헌스, 렌, 윌리스는 이를 확장함.
뉴튼은 그들의 결과를 자신의 운동 법칙에 내재화함.
뉴튼의 제3법칙(작용-반작용의 법칙)은 두 물체가 충돌할 때의 운동량 변화의 문제
운동의 변화는 제2법칙(가속도의 법칙)에 내재하는 역학적 힘의 정의를 제공함.
뉴튼의 작업의 많은 부분이 역학적-입자적 세계관으로부터 유도되고 구체화된 표준과 문제를 향했으나, 그 결과인 패러다임은 과학에 적법한 문제와 표준에 파괴적이었음.
중력을 모든 입자쌍 사이의 내재적 인력이라고 해석한 것은 스콜라 학파의 “낙하의 경향” 같은 신비한 성질.
유일한 대안은 뉴튼 이론을 거부하는 것이었으나 그러한 거부는 실패함.
『프린키피아』 없이 연구할 수 없고 17세기 입자적 기준에 맞추어 연구할 수도 없는 상황에서, 과학자들은 중력을 본유적인 것으로 받아들임. 18세기 중엽에는 그러한 해석을 보편적으로 받아들임.
스콜라 철학의 규범처럼, 물질의 내재하는 인력과 척력은 크기, 형태, 위치, 운동과 함께 물질의 1차적 기본 성질이 됨.
물리 과학의 기준과 문제 영역에 변화가 일어남.
전기적 현상은 역학적 전기소(mechanical effluvium)의 영향으로 설명될 때와 다르게 보임. 원거리 전기 작용은 정당한 연구 주제가 되었고, 유도에 의한 하전(charging by induction)은 그 효과의 하나로 인정받음.
유도 현상에 대한 새로운 견해는 전기에 대한 뉴튼 식 패러다임의 출현으로 나타남.
18세기의 화학적 친화력이나 치환 계열에 대한 문헌도 뉴튼주의의 초역학적 측면에서 생김.
여러 화학 물질 사이에 다른 인력이 있다고 믿은 화학자들은 새로운 실험을 시작함. 이는 라부아지에의 초기 연구나 돌턴의 연구로 이어짐.
■ 패러다임 사이의 비-본질적 차이를 보이는 사례들 [pp. 107-108, 204-205쪽]
패러다임 사이의 비-본질적인(nonsubstantive) 차이점들은 대부분의 과학사에서 나타남.
예(1): 화학 혁명 이전과 이후
화학 혁명 이전의 화학에서 일반적인 연구 중 하나는 화학 물질의 성질과 그 성질이 화학 반응을 거쳐 어떻게 변화하는지 설명하는 것.
화학자들은 소수의 기본 “원리들”(principle)을 통해 어떤 물질이 왜 산성인지, 금속성인지, 연소성인지 그 이유를 설명하려고 했음. 플로지스톤 이론도 여기에 포함됨.
라부아지에의 개혁은 화학적 “원리들”을 없애고 화학에서 설명하는 능력을 박탈함.
이러한 손실을 보상하기 위해서 기준 변화가 요구됨. 19세기 중 상당 기간 화학물의 성질을 설명하는 데 실패함.
예(2): 맥스웰 이론
맥스웰은 빛의 파동이 에테르 물질을 통해 전파된다고 확신했으나, 맥스웰의 빛의 전자설은 빛의 파장을 지지할 수 있는 매체를 설명하지 못했음.
그러나 뉴튼 이론처럼 맥스웰 이론을 대체할 수 있는 이론을 만들기 어려웠고 맥스웰 이론이 패러다임의 지위를 획득하면서 과학자들의 태도도 달라짐.
20세기 초 과학자들은 에테르적 매체를 고안하는 시도를 포기했고, 무엇의 위치가 변하는지 밝히지 않은 채로 전기적 “변위”를 논하게 됨.
그 결과 새로운 문제와 기준이 나타났고, 이는 상대성 이론의 탄생에 큰 역할을 함.
■ 과학의 문제나 기준은 누적적으로 발전하지 않음 [pp. 108-109, 205-207쪽]
과학의 문제나 기준이 누적적으로 발전하는 것은 이론이 누적되는 것보다 더욱 일어나기 어려움.
18세기 과학자들은 중력을 설명하려는 시도를 포기하고 오히려 많은 성과를 거둠.
내재된 힘을 정당화하는 기준의 성공 여부와 상관없이 새로운 패러다임을 채택했기 때문에 변화가 발생했음.
이러한 변화는 다시 역전되기도 함.
20세기 아인슈타인은 중력적 인력을 설명하는 데 성공했고 그 설명은 뉴튼의 후계자보다 선배에 가까운 기준과 문제로 복귀시킴.
양자 역학의 발전은 화학 혁명에 근거한 방법상의 금기를 역전시킴.
전자기 이론에서도 이는 실행됨.
현대 물리학의 공간은 뉴튼이나 맥스웰 이론에서 쓰이는 비활성이며 균질한 층이 아님.
새로운 성질의 어떤 물질은 한때 에테르에 부여했던 것과 비슷함.
패러다임의 인식론적 기능에서 기준으로의 기능으로 초점을 옮기면, 패러다임이 과학자의 생활에 어떤 형식을 부여하는지 이해할 수 있음.
과학자는 패러다임을 배움으로써 이론, 방법, 기준을 혼합한 형태로 얻음.
패러다임이 변하면 문제와 해답의 적법성을 결정하는 기준에 중요한 변화가 생김.
■ 결론 [pp. 109-110, 207-208쪽]
정상 과학의 기준으로 풀지 못하는 문제를 만드는 이유는 대립하는 패러다임 사이의 선택으로 설명할 수 있음.
무엇이 문제이고 무엇이 해답인지에 대해 두 학파의 의견이 일치하지 않는 한, 그들은 각기 패러다임의 장점을 비교할 것이고, 그 결과 부분 순환적인 논의가 됨.
패러다임 사이의 논쟁은 논리적으로 불완전함.
패러다임은 모든 문제를 해결하지 못하며 패러다임 사이의 논쟁은 어떤 문제를 해결하는 것이 더 중요한가에 대한 문제를 포함함.
기준 선택의 문제와 마찬가지로 가치 판단을 포함한 문제는 정상 과학의 바깥에 있는 기준에 의해서만 대답할 수 있는 것이며, 패러다임 사이의 논쟁에서 혁명이 일어나는 것은 그 밖의 어떤 기준에 근거하기 때문임.
다음 장에서 논의할 주제: 패러다임이 자연의 구성요소라는 의미를 보이는 것.
(2026.09.29.)
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