- 수업명: <물리학의 철학>
- 2013년 1학기
- 서울대 과학사 및 과학철학 협동과정
- 담당 교수: 김재영
■ 교과목 개요
현대물리학의 바탕을 이루는 철학적 개념들을 통해 물리철학 전반을 개관한다. 시간과 공간의 철학, 양자이론의 철학, 확률과 비가역성의 문제 등이 핵심을 이룬다. 이는 대체로 상대성이론(특수 및 일반), 양자역학, 통계역학에 대한 핵심적인 이해를 토대로 삼는다. 물리학에 대한 사전지식을 전제하지 않으므로, 학부 1학년 정도 수준의 물리학 지식만으로도 충분히 수강이 가능하다. 그러나 철학적 논의를 위해 필요한 물리학의 주요 내용을 생략하거나 축소하지는 않는다. 따라서 이 교과목에서는 새로운 이론적 전개나 미묘한 개념적 상세함을 따라갈 준비가 필요하다. 교과목은 강의 중심으로 진행된다. 이 교과목은 과학사 및 과학철학 전공자가 갖추어야 할 물리철학의 소양에 초점을 맞추되, 이후의 물리철학 전공자를 위한 충실한 기초 역할도 할 수 있도록 수준과 내용을 안배한다.
■ 강의일정:
제1강 (3/8) - 철학과 물리학, 과학철학과 물리학의 철학, 메타동역학
제2강 (3/15) - 고전역학과 시간 및 공간 구조 M:1-33 또는 S:11-25 또는 K:31-44
제3강 (3/22) - 라이프니츠-클라크 논쟁과 관찰할 수 없는 구조의 제거 M:34-66
제4강 (3/29) - 특수상대성이론 M67-105 S:25-40 K:44-70
제5강 (4/5) - 시계가설과 광속일정 M:106-125 S:69-90 K:94-109
제6강 (4/12) - 비유클리드 기하학과 일반상대성이론 M:126-152 S:40-52 K:71-93
제7강 (4/19) - ‘시간의 방향’이라는 문제 M:153-170 S:147-155
제8강 (5/3) - 양자이론의 코펜하겐 해석 H:1-32 S:157-164 K:110-126
제9강 (5/10) - 철학적 개념의 전개와 양자이론 H:33-66
제10강 (5/17) - 확률과 통계적 설명의 철학적 해명, 열역학에서 통계역학까지 S:92-147
제11강 (5/24) - 양자이론과 다른 자연과학, 특히 상대성이론 H:67-101 S:179-202 K:152-176
※ 학기말 페이퍼 개요 및 예상목차 제출
제12강 (5/31) - 코펜하겐 해석에 대한 비판 H:102-140
제13강 (6/7) - 얽힘: 숨은 변수와 결정론의 문제, 계의 분리불가능성 S:202-225 K:133-151
제14강 (6/14) - 물리철학의 고급 과제들
* [M], [H], [S], [K]는 각각 Maudlin (2012), Heisenberg (1958/2007), Sklar (1992), Kosso (1998)을 가리키며, 뒤의 숫자는 페이지수임.
■ 수업진행과 성적평가:
- 수업은 주로 교재 [M]과 [H]를 중심으로 시각자료를 활용한 강의로 진행하며, 질의응답과 토론을 강조한다. [S]와 [K]를 참고할 수 있다. 별도의 발제를 부과하지 않지만, 매주 할당된 책의 해당 부분을 미리 자율적으로 읽어 와야 한다.
- 매 시간마다 A4 1매 분량의 독서노트를 적어오는 것을 기초적인 과제로 삼는다. [M], [H], [S], [K] 중에서 선택할 수 있다. 독서노트는 수업시간에 질의와 토론을 원활하게 하기 위한 준비로서, 교재의 해당 부분을 미리 읽고 이에 대한 짧은 비판적 리뷰를 쓰는 것이다. 인쇄하여 끝날 때 제출한다.
- 수업에서는 교재에 국한하지 않고 최근의 연구현황도 활발하게 소개한다. 그러나 여전히 수업의 수준은 교재를 기준으로 한다.
- 성적평가는 독서노트와 수업참여(질의응답+수업게시판 참여)와 학기말 페이퍼에 근거를 둔다. 상대적 비중은 따로 의논한다.
- 학기말 페이퍼는 독창적인 주제를 선택하여 이에 대해 설득력 있게 논변을 만드는 데 주안점을 둔다. 연구제안서로 대신할 수 있다. 학기말 페이퍼의 주제는 학기 중 적절한 시점에 함께 의논하여 확정한다.
■ 교재 및 참고문헌
*Maudlin, T. (2012). Philosophy of Physics: Space and Time (Princeton University Press). [M]
: 두 권으로 구성된 물리철학의 초보적 서술로서, 둘째 권은 물질 이론과 확률 해석을 담고 있으나 아직 출판되지 않았고, 시간과 공간을 다루는 첫째 권만 2012년 여름에 출판되었다. 균형감과 형평성을 갖춘 물리철학의 교과서라기보다는 저자의 개인적인 선호와 견해가 더 강조된 개론서에 더 가깝다. 저자는 2011년에 3판이 나온 Quantum Non-Locality and Relativity: Metaphysical Intimations of Modern Physics를 비롯하여 The Metaphysics Within Physics (2010), Truth and Paradox: Solving the Riddles (2006) 등으로 잘 알려진 물리철학자이다.
*Heisenberg, W. (1958/2007). Physics and Philosophy: The Revolution in Modern Science (Harper Collins). [H]
: 양자역학의 코펜하겐 해석이 처음 등장한 것은 하이젠베르크의 기퍼드 강연을 통해서였다. 이 책은 양자역학에 대안해석으로 처음 제시된 데이비드 봄의 해석에 대한 하이젠베르크의 대답을 담고 있으며, 물리철학에서 가장 중요한 고전 중 하나가 되었다. 하이젠베르크의 명료하고 통찰력 있는 서술은 지금도 중요한 의미를 지닌다. 특히 수업에서 새로운 한국어 번역판을 자주 참조할 예정이다.
Sklar, L. (1992). Philosophy of Physics (Westview). [S]
: 물리철학 분야에서 표준적인 책으로서, 학부 고학년 정도의 물리학 및 철학 지식을 전제로 한다. 다소 내용이 축약적인 면도 있고, 고급의 물리학 지식이 필요한 내용도 포함되어 있으나, 물리철학 분야에서 다루어야 할 내용을 대체로 망라하고 있다고 평가된다. 매우 활발한 과학철학자로서, Space, Time and Spacetime (1977), Spacetime and Philosophy (1987), Physics and Chance: Philosophical Issues in the Foundations of Statistical Mechanics (1995), Theory and Truth: Philosophical Critique within Foundational Science (2000) 등의 저서로도 잘 알려져 있으며, 특히 2013년 1월에 출판된 Philosophy and the Foundations of Dynamics (Cambridge University Press)가 주목할 만하다.
Kosso, P. (1998). Appearance and Reality: An Introduction to the Philosophy of Physics (Oxford University Press). [K]
: 상대성이론과 양자이론만을 대상으로 기초적인 내용부터 시작해서 친절하게 물리철학의 주요 내용을 서술하고 있으며, 물리학에 대한 선지식을 거의 전제하지 않는다.
Torretti R. (1999). The Philosophy of Physics (Cambridge University Press).
: 아리스토텔레스의 물리철학에서 시작하여, 갈릴레오, 뉴턴, 칸트, 휴월, 뒤엠, 퍼스 등 다양한 물리철학의 역사적 전개를 잘 개관하고 있다. 상대성이론과 양자이론에 대한 철학적 논의도 손색이 없다. 역사적 접근과 철학적 접근이 조화를 이루고 있다.
Lange, M. (2002). An Introduction to the Philosophy of Physics: Locality, Fields, Energy, and Mass (Blackwell Publishers.).
: 주로 ‘마당’(field) 개념에 대한 깊이 있는 접근이 돋보이며, 19세기의 전자기학과 상대성이론이 중심에 놓여 있다. 양자이론에 대한 논의도 한 장을 할애하고 있으나 소략한 편이다. 표준적인 물리철학이 마당이론을 소홀히 한다는 점에서 보충적인 저서로 평가된다.
Albert, D. Z. (2003). Time and Chance (Harvard University Press).
: 열역학과 통계역학에서의 시간, 특히 비가역성 문제에 집중되어 있는 저서로서, 매우 정교하고 섬세하면서도 이해하기 쉬운 서술이 독보적이다. 저자는 Quantum Mechanics and Experience (1994)와 양자역학의 여러 마음 해석으로 널리 알려져 있다.
Cushing, J. T. (1998). Philosophical Concepts in Physics (Cambridge University Press); 송진웅 옮김 (2006). 『물리학의 철학과 역사』 (북스힐).
: 저자가 학부생을 대상으로 강의했던 내용을 토대로 한 것이다. 아리스토텔레스의 자연철학로부터 뉴턴의 『원리』를 비롯하여 전자기이론, 상대성이론, 양자이론 등을 철학적 관점에서 잘 개관하고 있다. 여러 견해들을 형평성 있게 제시하고 있으며, 물리학의 세부적 측면에서 매우 유용하다.
Bunge, M. (1973). Philosophy of Physics (D.Reidel).
: 주로 양자역학을 중심으로 한 공리주의적 접근으로서, 물리이론의 기초에 대한 정교한 논의를 바탕으로 양자역학의 여러 문제를 다루고 있다. 공리주의적 접근이라는 다소 낡은 틀에 얽매어 있다는 한계가 있으나, 이론망이나 이론-실험 인터페이스 등 물리철학의 최근 관심에도 깊은 통찰을 준다.
Butterfield, J. &, Earman, J., (eds.), (2007). Philosophy of Physics (Handbook of the Philosophy of Science) 2 volume (North Holland).
: 최근의 물리철학 흐름을 잘 볼 수 있는 논문 선집으로서, 방대한 분량만큼이나 다루는 수준도 높은 편이며, 최신동향에 관심 있는 연구자에게 매우 유익하다.
Aczel, A.D. (2001). Entanglement: The Greatest Mystery in Physics (Basic Books); 김형도 (2007). 『얽힘』 (지식의 풍경).
: 얽힘이란 개념을 키워드로 양자역학의 전체적 흐름을 제시하고 있으며, 특히 최근 주목받고 있는 양자암호나 양자 텔레포테이션 등에 대해서도 상세하게 다루고 있다.
Gilder, L. (2009). The Age of Entanglement: When Quantum Physics Was Reborn (Knopf Doubleday Publishing Group); 노태복 (2012). 『얽힘의 시대: 대화로 재구성한 20세기 양자 물리학의 역사』 (부키).
: 양자역학의 창시자들이 나누는 가상적인 대화를 사료를 기반으로 재구성하여 가장 핵심적인 역사적 상황들을 설명하고 있다. 저자는 8년 반 동안 자료를 수집하고 집필했다.
Rosenblum, B. & Kuttner, F. (2006). Quantum Enigma: Physics Encounters Consciousness (Oxford University Press); 전대호 (2012). 『양자불가사의: 물리학과 의식의 만남』 (지양사).
: 캘리포니아공대 물리학과에서 개설한 인기 교양 강좌를 책으로 엮어낸 것이다. 양자이론의 주요 내용들을 익살스러운 비유와 우화를 통해 흥미롭게 접근하고 있다.
(2018.09.18.)
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