[ Jarrett Leplin (1980), “The Role of Models in Theory Construction”, in T. Nickles (ed.)(1980), Scientific Discovery, Logic, and Rationality (Dordrecht: Reidel), pp. 267-283. ]
267
- 논문의 목적: 특정 종류의 과학적 문제를 다루는, 매우 성공적인 추론 방식을 확인하고 분석하는 것.
- 논문 구성
• Part I: 문제 분석, 용어 소개
• Part II: 유비 추론을 통하여 모형을 구축하는 탐구 프로그램 기술
• Part III: 모형을 이론으로 발전시켜 문제를 해결한 실제 사례 예시
- 이 연구는 새로운 이론을 추구하는 과학자들의 탐구 방향을 결정하는, 방법론적 원리를 이해하고자 함.
I
268
- 이론에서 발생한 문제가 기존 이론의 보완이 아니라 과학 공동체가 대안으로 간주하는 새 이론을 요구하는 것은 언제인가?
쿤과 라카토슈: 패러다임이나 탐구 프로그램 내에서 발생하는 문제들이 어떤 경우에는 이론의 발전을 요구하고, 어떤 경우에는 이론의 반증과 거부를 초래하는지를 명확히 구분하지 않았다.
(이들은 세부 이론들보다는 패러다임, 탐구 프로그램과 같이 더 큰 변화의 단위에 초점을 맞춤)
268-269
레플린이 제안하는, 이론적 문제의 구조
1. 일련의 중요한 현상들에 대하여 잘 발전되고 경험적으로 성공적인 이론 T는 그 이론을 개별화하는 것을 지지하는 기본 가설들을 포함한다.
• 이론들이 구분된다 iff 어떤 이론은 다른 이론이 포함하지 않은 기본 가설을 포함한다.
2. 문제 P가 발생하지 않도록 이론 T를 일관되게 확장한다면, 이론 T와 충돌하는 문제 P는 T에 대한 완전성(completeness)의 문제이다.
• T에 대한 새로운 가설을 추가하는 것은 P에 대한 적절한 해결책으로 충분함.
3. P의 해결을 위해 T의 어떤 가설을 거부해야 한다면, P는 T의 근본적인 문제이다.
4. P가 T의 근본적인 문제인 데다가, 거부해야 하는 가설 중에 T의 기본 가설이 포함된다면, P는 T의 대단히 근본적인 문제이다.
269-270
- T′이 T의 대단히 근본적인 문제에 적절한 대안을 제공한다면, T′은 T의 발전이 아니라 대안.
- 대단히 근본적인 문제라고 판단될 만한 문제는 어떤 문제인가?
- 적어도 처음에 이론에 새 가설을 추가하거나 비-기본적 가설을 대체하는 것은 대부분의 문제에 대한 합리적 대응.
• 특히 이론이 잘 발전했고 경험적 성공을 거두었으면 더더욱 그러함.
• 기본 가설들은 보존되는 것과 일관되게 상당한 개정을 겪을 수 있음.
• 예) 어떤 이론이 특정 사실들을 설명할 것으로 기대할 근거가 있지만 예측에 실패하며 단순한 보충으로는 예측에 도달하지 못한다면, 기본 가설들이 너무 이상화되었거나 제한되어서 복잡해지거나 일반화될 필요가 있다고 제안하는 것이 자연스러움.
• 그렇게 나온 가설들은 원래의 것에 대한 일관된 발전이라고 간주됨.
- 상당히 근본적인 문제들은 비-일관성의 어떤 형태를 포함할 것임.
• 이론 T의 기본 가설들 H₁, ... , Hₙ과 보조 가정들 A₁, .. Aₖ의 연언이 S를 함축하지만 S가 받아들일 수 없는 것으로 간주된다면, 잘 발전된 성공적인 이론조차도 비판의 대상이 될 수밖에 없음.
■ 비-일관성에 의한 비판의 유형들 [pp. 270-272]
- (a) S가 명확히 식별되지 않은 경우
• 비판은, 명시적으로 유지될 수 없는 어떤 가정에 의존하지 않고서는 H₁, ... , Hₙ이 서로 화해할 수 없다는 것.
• 기본 가설들 자체가 논리적 모순은 아니더라도 비-일관적이라는 것.
- (b) S가 독립적으로 지지되지 않으며, 이론적인 근거나 실험적 지지의 가망도 없어 보이는 경우
• T의 근본 가설들은 믿을 이유가 없는 가설을 도입해야만 서로 조 화를 이를 수 있다는 점에서 비일관적.
- (c) S가 거짓이라는 강력한 논변이 가능한 경우
• 주로, S와 논리적으로 비일관적인 진술 S′이 참임을 주장하는 간접적인 방식에 의존
- (c₁) T의 비판자들이 근본적인 문제가 없다고 생각하는 발전된, 성공적인 이론 T′이 S을 포함하는 경우
• 이론 T는 믿을 만한 다른 이론 T의 귀결 S′과 비-일관적인 진술 S를 도출
- (c₂) S'이 적어도 의 비판자들에게 형이상학적 전제조건(비판적 평가의 대상이 되지 않으면서 물리 이론의 제한 조건이 되는 철학적 이유들)의 역할을 하는 경우
- (c₃) S가 구체적인 거부 근거 없이 ‘터무니없거나’(absurd) ‘상상할 수 없는’(inconceivable) 것으로 여겨지는 경우
• S는 구체적 실험에 호소되지는 않지만 ‘경험에 반한다’는 주장
272-273
- T나 기본 가설들이 조건 (a)나 (b)나 (c)에서 비-일관적인 것으로 비판받을 때, S가 함축하는 것이 T가 발전하는 동안 알려지지 않거나, T의 발전자들이 S의 유지가능성(tenability)에 관한 비판에 동의하지 않음.
이러한 문제는, 논리적으로는 새로운 가정의 도입으로 근본 가설들 사이의 비일관성을 해결할 수 있더라도, 그러한 가정에 의존해서는 안 된다는 방법론적인 지침에 의해 발생한다.
비판의 초점은 논리적 일관성이 아니라 방법론적인 일관성에 있음.
- 이러한 방법론적 호소는, 반증이 논리적으로 결정적이지 않더라도, 이론에 대단히 근본적인 문제임을 보여줌.
II
273
T의 대단히 근본적인 문제, 즉 T의 방법론적 비일관성의 문제를 올바르게 해결하려면, T의 경험적 성공을 설명하는 새로운 일관적인 이론을 개발해야 함.
- T는 일반적으로 후속 이론의 발전을 위한 기초를 제공해야 함.
- T가 비-일관적이라면 이렇게 어떻게 가능한가?
T의 비일관성은 보통 T가 설명해야 하는 어떤 존재자나 현상의 기술에 있어서의 비일관성에 기인하므로, 문제가 되는 속성을 다른 것으로 대체함으로써 문제는 해결될 수 있음.
그러면, 새로운 속성은 어떻게 선택되는가?
274
- 대안은 간접적인 것
• 기술이 비-일관적인 존재자나 현상 P를 재기술하는 것이 아니라 아직 알려지지 않은 유형 pᵢ의 다른 항목들을 기술하는 것.
• 이는 실험적으로 용인된 특징들을 인과적으로 설명하는 것에 관하여 P와 관련됨.
pᵢ의 설명력은 P와의 관계에 의존한다.
(a)
(b)
(c)
- 가장 자연스럽고 성공적인 형태는 구성성분(constituency)
274-276
존재자 또는 현상 P의 발전 모형 M은 다음 조건들을 만족하는 P에 관한 명제들의 집합.
(1) 내적 구성(Internal Constitution): M은 pᵢ의 존재나 속성에 관한 주장들을 통하여 P의 내적 구조나 구성요소를 가정한다
(2) 일관성(Consistency): M의 속성들은 논리적으로 일관적이다. p의 다른 발전 모형들과도 일관적일 필요는 없다.
(3) 실용적 지지(Pragmatic Support): P의 중요한 특징의 일부는 현재 이론에서 문제가 있거나 설명되지 않지만, 만족스러운 해결책이라면 M의 형제들을 포함하리라고 믿을 이유가 있음.
(4) 이론적 지지(Theoretical Support): p에 관한 문제의 해결과는 별도로 M의 어떤 명제들을 받아들일 이론적인 이유가 있다.
M의 명제들은 선행 이론에 기초하여 들 간의 관계 pi를 잠정적으로 주장한다
(5) 불완전성(Incompleteness): p에 관한 중요한 사실들이 M에 의해서는 설명되거나 예측되지 않는다. 이 사실들은 P의 이론이 설명할 것으로 기대된다.
적합한 이론의 조건으로 작용
(6) 시험가능성(Testability): pi가 실험적으로 접근 가능하지 않으므로 M의 영제들 중 일부는 시험 가능하지 않다.
(P의 구성 요소들이 관찰된다면, M은 더 이상 발전 모형이 아닐 것)
(7) 유비(Analogy): M온 P의 구성요소들을 이론적으로 설명된 존재자나 사건에 비유하지도 더 잘 이해되어 있는 존재자나 사건과 비슷하기 때문에 유망하거나 그럴 듯한 것으로 여겨지지도 않는다.
(pi에 대한 기술들은 P의 비일관성을 해결하려는 목표에 의해 자유로이 선택된 것)
그러나 P 자체가 다른 존재자/현상과 유사함에 기초하여 구성요소의 관계를 선택하는 것은 가능
이 때 유비는 P와 구성요소의 관계에 대하여 성립하는 것이지, 구성 요소들 자체에 관하여 성립하는 것은 아님
277
- 내적 구조를 상정하는 모형의 역할은, 새 이론을 구성하여 이론적 문제에 대응하는 발전적인 것이 아니라, 심리학적 의미에서 계산적・교육적・설명적이고 다른 측면에서 실용적인 것.
• 내적 구조를 상정하는 모형은 새로운 존재자들을 도입하여 구성요소들을 분석함.
• 예) 기체에 관한 ‘당구공 모형’, 전기장에 관한 맥스웰의 모형, 에테르에 관한 맥스웰과 켈빈의 모형 등.
모형이 더 잘 이해된 것과의 유비를 통하여 현상에 대한 설명을 제공해야 한다는 널리 퍼진 견해는 발전 모형에 적합하지 않음.
277-278
- 발전적 모형과 다른 유형의 모형들의 두 번째 대조는 이론들의 관계들에 있음.
일반적으로 모형은 이론에 따라오는 이론의 의미론적 해석
또는 특별한 적용 사례로서,
또는 색다른 방식으로 기술된 이론 그 자체
또는 반증되었으나 여전히 유용하게 사용되는 이론 등으로 이해됨.
이와 대조적으로, 발전 모형은 필요한 이론의 부재를 조건으로 함.
278
P에 관한 이론 T가 방법론적 비-일관성의 문제를 마주했을 때
M의 구성은 P에 대한 간접적이지만 일관적인 이론 T′의 탐구를 위한 기초를 제공함.
III
278-279
발전 모형에서 이론으로의 발전 단계에서의 고려 사항
질문: pᵢ와 같은 존재자가 존재할 수 있는가. pᵢ의 존재가 다른 문제를 일으키지는 않는가?
- 사례(1): 흑체 복사 문제에 대한 플랑크와 아인슈타인의 접근법을 달라지게 한 것은 복사 양자의 존재 가능성에 대한 견해 차이.
• 플랑크는 복사 양자가 존재한다는 가정이 고전적인 이론과 비-일관적이라고 여김.
• 아인슈타인은 고전적인 이론이 예측하는 광학적 측정값이 광학 현상의 순간값이 아니라 시간 평균값을 반영하는 것에 주목하여 고전 광학 이론과 양자 가설 사이의 방법론적 비-일관성을 해결함.
- 사례(2): 입자물리학에서 보존 법칙을 만족시키기 위해 도입된 입자가 다른 보존 법칙을 깨뜨리는 경우, 이는 종종 또 다른 입자의 도입으로 해결됨.
279-281
- pᵢ의 존재가 유지가능하다면 M에서 고려하지 않는 문제에 pᵢ를 응용할 가능성도 있을 것.
• M에서 제안된 pᵢ를 통한 문제 해결이 다른 분야의 문제도 해결하는가?
- 사례(3): 아인슈타인은 복사의 양자적 구조에 대한 일반적인 가정을 통하여 빛의 연속성 이론에서 발생하는 여러 가지 문제들을 한꺼번에 해결했을 뿐만 아니라, 그 때까지 설명할 수 없었던 저온에서 고체의 비열이 현저하게 낮아지는 현상도 설명할 수 있었음.
모형이 여러 문제들을 통합적인 방식으로 해결하는 동안. pi에 대한 기술도 점점 더 자세해지고 정량화됨.
모형에서 이론으로의 전이는 이러한 모형의 구체화를 통하여 비일관성 문제가 해결되어 가는 과정에 따라 점차적으로 이루어짐.
(새로운 이론 발전의 과정을 문제 해결의 과정으로 보는 견해)
■ 모형을 통한 이론 발전의 일반적 패턴 [pp. 281-282]
- P의 이론 T가 방법론적 비-일관성 문제에 직면하여, T가 경험적 성공을 거두었던 P의 측면들을 설명하는 일관적인 새 이론 T′의 발전을 요구함.
- T′에 대한 탐구의 기초는, 이러한 문제를 P의 구성요소 pᵢ의 본성에 대한 부적합한 개념에서 발생하는 것으로 해석하는 것.
- 이러한 접근은 P의 속성에 할당된 것을 개정하여 직접적으로 비-일관성을 해결하려는 시도보다 이점이 많음.
- 이러한 접근은 P의 발전 모형 M을 구성하는 것으로 시행됨.
- 비일관성이 pᵢ의 속성들, 그리고 내적 구조가 알려진 다른 존재자와 P와의 비교를 통하여 해결된다면, 속성 pᵢ로 간주되는 것은 pᵢ를 모형 M이 기술하는 것을 가져야만 함.
- M은 pᵢ에 대한 더 완전하고 정량화된 기술을 이끄는 탐구를 인도하여 T′의 발전에 대한 기초를 지지함.
(2020.03.20.)
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