[ Ronald N. Giere (1999), Science without Laws (University of Chicago Press), pp. 84-96.
Ronald N. Giere (1995), “Science without Laws of Nature”, in F. Weinert (ed.)(1995), Laws of Nature (New York: Walter de Gruyter), pp. 120-38. ]
1. 과학적 활동을 해석하기 (Interpreting the Practice of Science)
2. 역사적 고려사항들 (Historical Considerations)
3. 자연 법칙이라고 알려진 것들의 지위
(The Status of Purported Laws of Nature)
4. 모형과 제한된 일반화 (Models and Restricted Generalizations)
5. 원리 대 법칙 (Principles versus Laws)
6. 법칙 없는 필연성 (Necessity without Laws)
1. 과학적 활동을 해석하기 (Interpreting the Practice of Science)
[p. 84]
- 일반적으로 인간의 활동은 해석 틀과 밀접한 관계.
- 실행(practice)과 해석(interpretation)의 구분은 어느 정도 임의적이지만, 그러한 구분은 자신의 관점에서 활동을 이해하는 데 유용하고 필수적임.
■ 과학 활동과 자연 법칙의 관계에 대한 기존의 이해 [pp. 84-85]
- 어떤 철학자들은, 과학자들의 자연 법칙 발견을 과학적 실행의 단순한 기술(description)이 아니라 그 실행에 대한 해석의 일부로 파악해야 한다고 주장함.
• 17세기 이후 과학자들은 과학적 실행을 특징짓는 표현으로 “자연 법칙”을 사용함.
• 이는 자연 법칙이 실행과 밀접할 뿐 아니라 해석 틀의 개념과도 가깝다는 것.
- 과학철학자들
• 과학적 설명에서 법칙이 중요한 역할을 한다고 본 헴펠과 새먼.
• 이론 간 환원에 법칙 개념을 활용한 네이글.
• 이들 견해에 비판적인 파이어아벤트도 법칙의 역할을 검증되지 않은 것으로 남겨둠.
• 법칙의 지위에 관한 관심은 보편 진술의 입증이나 반증을 하는 연구로 이어짐.
• 어만(Earman)은 결정론 개념을 현대적으로 분석하는 데 법칙 개념을 이용함.
• 과학적 실재론은 이론적 존재자를 지시하는 참, 입증, 법칙에 의해 규정됨.
- 칸트처럼, 많은 현대철학자들은 과학이 자연 법칙에 관한 지식을 산출한다는 입장.
• 문제는 그러한 지식이 어떻게 가능한지 보이는 것.
• 이 문제는 여기서 다루지 않을 것임.
■ 이 글에서 다루는 것 [pp. 85-86]
- (i) 과학에서 가정된 자연법칙의 역할에 대한 회의론이 일반적인 이유를 제시
- (ii) 대안적인 이해틀을 제시
- (iii) 과학에서 어떤 표현들이 근본적인 역할을 하는 것을 “법칙”으로 여기지 않고 이해할 수 있는지, “자연 법칙” 없이 자연에서 어떻게 필연성을 찾을 수 있는지 설명함.
- 기어리의 입장: 자연에 규칙성과 필연성은 있지만 법칙은 없다.
2. 역사적 고려사항들 (Historical Considerations)
■ [pp. 86-87]
- 어떤 개념의 역할을 이해하려면 그 개념이 지금과 같은 역할을 하게 된 역사를 분석해야 함.
• 기존 입장: 어떠한 개념의 기원과 타당성은 별개. 철학은 개념의 타당성에 관한 것.
• 기어리는 기존 입장에 반대하는 입장.
- 현대 과학철학자들: 자연 법칙은 보편적인 형식의 참인 진술.
• 법칙들로 표현되는 참은 우연적이지 않고 필연적.
• 법칙은 인간의 인식과 독립되어 나타난다는 점에서 객관적.
- 자연 법칙의 이러한 특징은, 과학적 실행을 반성하여 형성된 것이 아니라 근대 과학의 개념이 형성되던 17세기 유럽의 특정 개인들의 과학적 주장을 통해 형성된 것.
■ 자연 법칙을 만들어낸 요인(1): 신 [pp. 87-88]
- 17세기 유럽의 “자연 법칙” 개념 형성에 영향을 미친 것은 데카르트와 뉴튼의 작업.
• 이들은 자연 법칙을 신이 자연의 운행에 부여한 규칙(prescription)이라고 봄.
• 자연 법칙이 신이 부여한 것이라면 절대적인 의무이고, 인간의 믿음과 독립적이라는 점에서 필연적.
- 뉴튼은 자신의 운동 법칙의 보편성을 뒷받침하기 위해 신 관념을 끌어들임.
• 뉴튼의 『광학』(Optics) 미발행 초고. “보편적인 존재자가 있고, 모든 것에 나타남으로써 어떠한 것을 인지하는 존재자의 감각기관(sensorium)이 모든 공간이라면, 운동 법칙은 그 존재자나 그의 의지에서 비롯된다.”
• 뉴튼이 운동 법칙의 보편성을 주장하기 위해 제시한 실험적 증거는 지구에서의 운동이나 해・달・혜성의 움직임 정도 뿐.
• 부족한 증거를 채우기 위해 신이 필요했음.
- 이러한 신 개념은 데카르트와 뉴튼에서 유래한 것이 아님.
• 이러한 개념의 초기 사용이 필연적으로 인간화된 법칙부여자와 연결된 것도 아님.
• 인간에 대한 법칙과 자연에 대한 법칙의 구분은 적어도 로마 시대까지 추적 가능함.
• 다른 한편으로, 13세기 로저 베이컨은 광학 법칙을 세속적인 방식으로 이해했고 이러한 방식은 19세기에 흔한 것이 됨.
• 갈릴레오의 “두 가지 책” 비유에서 하나는 성경이고 다른 하나는 “자연이라는 책”.
• 그러나 데카르트와 뉴튼이 후기에 사용한 “자연 법칙”이라는 개념은 갈릴레오의 새로운 과학을 이해할 때 지엽적인 역할만 함.
• 로버트 보일은 뉴튼의 신학적 믿음 중 상당 부분을 공유했지만 법칙 개념을 영혼 없는 자연이 아니라 도덕적 존재에 적용할 때 적절하다고 봄.
■ 자연 법칙을 만들어낸 요인(2): 수학 [p. 88]
- 자연 법칙을 만들어낸 또 다른 요인은 수학
- 갈릴레오, 케플러, 데카르트, 뉴튼의 예 (상반되는 예도 있음)
- 신학과 수학은 같은 방향으로 영향력을 행사함.
• 하나가 다른 하나를 포함하지는 않았는데, 둘 모두 자연 법칙이라는 개념을 17세기 과학적 사고에서 중요한 위치로 끌어올리는 데 필수적.
■ [pp. 88-90]
- 데카르트와 뉴튼이 이전 학자들과 달리 수학적 관계를 신의 법칙으로 해석한 이유는?
• 밀튼: “17세기에 주의주의적 신학과 기계론적인 입자 물리학이 결합되었다.”
• 어느 시대든 동시에 존재하는 사상들의 범위는 넓으므로 시기는 중요하지 않음.
• 다양한 사상들 중 어떤 것이 선택되어 전달되고 해석이 형성되는지가 중요함.
- 신과 자연 법칙의 관계에 대한 데카르트와 뉴튼의 견해는 19세기까지도 지배적인 견해
- 18세기 말 프랑스 혁명 이후, 유럽 대륙에서 라플라스・칸트・콩트 등이 자연 법칙을 세속화하기 시작함.
- 밀・러셀・논리실증주의자들이 활약한 20세기에 뉴튼의 과학 법칙은 17세기의 신학적 풍조와 완전히 분리됨.
• 이 시기의 주된 논점은 무엇이 법칙의 “필연성”을 만드는가에 있었음.
• 자연 법칙이 단순히 심리적인 인공물(흄)에 불과한지, 모든 이성적 사고의 객관적인 특징(칸트)인지, 아니면 자연 법칙이 실재 그 자체로 존재하는지 등.
- “자연 법칙”의 모든 관념은 17세기에서 형성된 인공물이므로, 현대 과학을 제대로 이해하려면 자연 법칙을 분석하는 것보다 실제 과학의 실행을 이해하는 것이 중요함.
3. 자연 법칙이라고 알려진 것들의 지위
(The Status of Purported Laws of Nature)
■ 자연 법칙에 관한 기어리의 견해 [p. 90]
- 자연 법칙이라고 불리는 주장들은 보편적이거나 필연적이지 않고, 심지어 참도 아님.
- 예: 뉴튼의 운동법칙과 보편중력 법칙
• 우주에 있는 어떠한 대상의 그 어떤 움직임도 이 법칙을 정확히 만족시키지 못함.
• 이 법칙은 두 대상이 그 대상들의 움직임에 어떠한 중력적 영향을 미치지 않는 ‘텅 빈’ 우주에서나 또는 그것들이 완전히 동일한 중력장에 존재할 때에만 가능함.
• 대상들은 완전한 구형이어야 하고, 전기적 힘이 발휘되지 않기 위해 유도 전하를 가지지 않아야 하며, 마찰력의 문제를 해결하기 위해 “자유 공간(중력, 전자력이 존재하지 않는 절대영도의 공간)”에 있어야만 함.
■ 코파와 헴펠의 견해에 대한 비판 [pp. 90-91]
- 최근의 견해: 과학자들이 논의하는 법칙은 “진정한” 법칙(“real” laws)이 아니라 기껏해야 “근접한” 법칙(“near” laws)
- 코파(Coffa)와 헴펠: 법칙은 단순히 보편 진술로 표현된 것이 아니라, 암묵적 “조건”(proviso)을 포함한 진술로 표현된 것.
- 기어리의 비판: 산출되는 진술(resulting statement)을 공허하게 만들지 않고 참인 것으로 만들기 위한 조건을 충족시키는 것은 불가능함.
• 암묵적 조건을 포함한 법칙이 처음 형식화되었을 때 그 조건이 알려지지도 않은 개념으로 표현되었다고 이해되어야 하는 경우, 이 문제는 특히 명백함.
• 예) 우리는 뉴튼의 운동 법칙에서 물체들이 전하를 띠지 않는다는 것을 암묵적으로 전제하지만, 이는 뉴튼이 아닌 몇 세기 이후의 과학자들이 만든 조건임.
• 기어리는 이를 일견 원리(prima facie principle)이라고 함. 믿어지기는커녕 형식화될 수 없었던 주장에 귀속되지 않는 실행들을 해석하는 원리.
- 포스트-실증주의 과학철학의 교훈 중 하나는 과학에 대한 해석이 모든 것을 명시할 수 없다는 것.
• 과학적 활동의 중요한 측면은 암묵적인 것으로 남음.
• 조건적 설명은 과학의 내용의 가장 중요한 운반자인 과학 법칙을 불명확한 것으로 보는 반면, 기어리는 과학 활동이 불명확하고 지식에 대한 공적 주장을 포함한 과학 활동의 산출물이 상대적으로 더 명확하다고 봄.
4. 모형과 제한된 일반화 (Models and Restricted Generalizations)
■ [pp. 91-92]
- 기어리는 뉴튼의 운동 법칙이 아닌 운동 방정식에 대해 논의하기로 함.
• 운동 방정식을 “법칙”이라고 볼지, 또 다른 어떤 것으로 볼지에 대한 해석의 문제.
- 방정식을 법칙으로 해석하는 것은 다양한 용어들이 경험적 의미를 가지고 방정식이 암묵적 보편 양화사를 가진다고 가정함.
• 방정식과 세계의 연결은 비교적 직접적
• 산출되는 진술은 참이나 거짓인 것으로 가정됨
- 기어리의 대안적 해석은, 방정식과 세계의 관계가 간접적이라는 것.
• 보편 양화사나 경험적 의미 대신 상대적으로 추상적인 의미를 가진 표현
• 예) 물질의 질량을 나타내는 m, 그것의 속도인 v, 특정한 순간을 표현하는 t
• 기어리는 이 추상적 체계를 모형(model)이라고 부름.
• 운동 방정식은 모형의 움직임을 완벽한 정확성으로 기술함.
• 방정식은 모형에 의해 예화되며, 방정식은 모형에 대하여 참이며, 필연적으로 참임.
• 모형에 대하여 참, 심지어 필연성은 쉽게 따라 나옴.
- 지구와 달의 예
• 지구와 달은 모형에서의 추상적 대상에 대응되는 경험적 대상.
• 모형의 m1은 지구의 질량에 대응됨.
• 모형의 r은 지구의 중심과 달의 중심의 거리에 대응됨.
• 모형의 움직임은 지구-달 체계의 움직임에 대한 표상을 제공함.
- 그러한 관계를 이해하려는 목적에서, 참 개념은 거의 가치를 지니지 않음.
• 모형은 언어적인 것이라기보다는 추상적 대상이므로, 참이거나 거짓일 수 없기 때문.
■ 동형성과의 차이 [pp. 92-93]
- 동형성(isomorphism)은 너무 강한 입장임.
• 가정된 보편 법칙이 거짓임을 보여주는 논변은, 과학 모형과 실제 세계 체계의 완벽한 동형성도 거짓임을 보여줌.
- 모형은 특정한 측면에서 특정 실제 세계와의 유사성과 제한된 정도의 정확성만을 요구함.
- 모형은 모형이 표상하려고 한 다양한 실제 세계의 체계와 얼마나 부합하는가?
• 세계의 모든 측면에 완벽하게 부합하는 모형은 없음.
• 특정한 실제 세계 체계에 대하여 어떤 모형들은 다른 모형보다 더 잘 부합함.
• 더 잘 부합하는 모형은 실제 세계의 측면들을 더 표상하거나, 어떤 측면들에 더 정확하게 부합하거나, 둘 다임.
■ 제한된 일반화 [pp. 93-94]
- 원초적인 표상 관계는 개별 모형과 특정 실제 계의 관계
• 예) 2체 중력 체계에 관한 뉴튼식 모형과 지구-달 체계
• 비슷한 모형이 지구-태양 체계, 목성-태양 체계 등으로 발전
- 이러한 것들은 보편 법칙이 아니라 특정한 유형의 뉴튼식 2체 중력 모형으로 표현될 수 있는 제한된 일반화(restricted generalization)
• 보편 진술에 조건들을 더한 형태가 아니라, 뉴튼의 운동 방정식과 중력 식 같은 이론적 자원을 사용하여 성공적으로 모형화된 체계들의 연접
- 한 모형에서 얻은 근사를 다른 관계에 적용하는 기술
• 지구-수성 체계에서는 같은 종류의 모형이 표상될 수 없음.
• 3체 중력 체계의 운동에 관한 방정식은 풀 수 없으므로, 지구-목성-태양 체계를 표상하려면 지구의 영향을 목성-태양 2체 체계의 운동에 섭동하는 것으로 다루어야 함.
• 근사는 뉴튼 때부터 실행의 일부분을 차지했으나, 뉴튼 방정식을 자연 법칙으로 보는 전통은 이러한 측면을 간과함.
- 뉴튼이 천상체와 지상체의 움직임을 “통합”한 것은 상당한 성취이지만 운동 방정식을 보편 법칙의 지위로 끌어올리지는 못함.
• 뉴튼이 1687년에 한 것은 자연의 대한 신의 포괄적인 법칙이 아니라 특정한 체계에 대한 넓지만 여전히 제한된 일반화
5. 원리 대 법칙 (Principles versus Laws)
[pp. 94-95]
- 가능한 반박: 뉴튼의 운동 방정식에만 집중하는 것은 역학에서 운동 방정식의 역할을 제대로 평가하지 못한다는 것.
- 기어리는 뉴튼의 『자연 철학의 수학적 원리』에서 역사적 선례를 찾음.
• 17세기 사상가들이 인지했든 말든, “법칙”과 “원리”에 유의미한 구분이 있다는 것
- 원리(principle)는 세계의 특정한 측면을 표상하기 위한 모형을 만들기 위해 인간이 고안한 규칙으로 이해되어야 함.
• 뉴튼의 역학 원리도 실제 역학 체계를 표상하기 위한 모형을 구성하는 규칙
• 그 원리는 우리에게 역학적 움직임을 이해하기 위한 관점(perspective)을 제공함.
- 우리가 세계에서 배우는 것은, 질량-힘-가속도의 관계에 대한 보편적 참이 아니라, 실제 세계의 다양한 움직임이 뉴튼의 운동 원리를 따르는 모형에 의해 성공적으로 표상된다는 것.
• “성공적 표상”은 어떤 정확한 부합이 아니라 현존하는 실험 기술을 사용하여 탐지가능한 한계에서 부합하는 것을 함축함.
- 이러한 원리 개념은 300년 간 사용되어온 것.
• 이러한 것을 신이나 자연이 부여한 보편 법칙으로 해석해야 할 필요는 없음.
6. 법칙 없는 필연성 (Necessity without Laws)
■ [p. 95]
- 전통적으로, 자연 법칙의 보편성은 필연성 개념을 요구한다고 가정함.
• 보편적 연합이 어떻게 단지 규칙성일 수 있는가?
• 칸트: 연합이 정말로 보편적이므로, 그것을 보편적으로 만드는 것이 있어야만 함.
• 자연에서 자연 법칙의 존재를 부정하는 것은 필연성의 존재도 부정하는 것.
- 기어리: 자연 법칙의 존재를 부정하면서 인과적 필연성의 존재를 긍정하는 것도 가능함.
■ 사례: 추시계 추의 움직임을 표상하는 조화진동자 모형 [pp. 95-96]
- 고전 운동 방정식은 추의 주기가 추의 길이의 제곱근에 비례한다고 봄.
• 이 모형은 여러 가능한 길이에 대응하는 주기의 범위를 제공함.
• 이러한 가능성은 모형에 내재된 것. 그러나 실제 세계에서는?
- 할아버지 시계의 추의 실제 길이를 L, 그 추의 실제 주기를 T라고 가정함.
• 약간 더 긴 길이 L′에 대응하는 약간 더 긴 주기 T′를 계산하는 것도 가능함.
• 시계가 약간 빠르게 작동하면, 나는 시계 나사를 반대로 돌려 길이 L′를 늘리고, 이는 주기 T′를 늘려서 그 시계는 조금 더 느리게 움직이게 됨.
• 이는 모형에 관한 주장이 아니라 실제 세계의 시계에 관한 주장으로 보임.
• 이는 나사를 조정할 수 없더라도 실제 세계의 시계에 관하여 참일 수 있는 주장임.
• 이러한 가능성은 모형의 특징들 뿐 아니라 실제 물리계에 있음.
■ 경험주의자들의 비판에 대한 기어리의 반박 [p, 96]
- 이러한 양상적(인과적) 주장에 대한 실재론적 해석에 대한 많은 비판이 있음.
• 기어리는 그 중에서 경험주의자들의 비판을 다루고자 함.
- 경험주의자들의 비판
• 추의 길이와 주기에 관한 규칙성 주장보다 양상적 주장이 더 낫다는 증거가 없음.
• 반-사실적 가능성에 관한 추론은 보증 없는 형이상학적 도약임.
- 기어리의 반박: 경험주의자들도 형이상학적 관점에서 자신의 주장을 전개함.
• 우리는 길이-주기의 다양한 변화를 실험하여, 모형이 실제 세계에 존재할 수 있다고 제안하는 가능성들을 수집할 수 있음.
• 경험주의자들은, 우리가 관찰할 수 있는 것은 초기 조건에서 변화하는 연속 시행에 대한 길이-주기의 실제 관계뿐이라고 함.
• 쟁점은 실험이 세계의 실제 가능성들을 드러내는지, 아니면 단지 연속 시행에서 나타난 규칙성들을 산출하는가임.
• 둘 중 어느 쪽의 해석을 취하든 어느 한쪽이 다른 것보다 덜 형이상학적이라고 할 수 없음. 둘은 단지 다른 형이상학적 관점을 가질 뿐임.
- 기어리는 양상 실재론 해석이 과학 활동에 대하여 훨씬 더 나은 설명력을 제공한다는 입장.
(2016.11.28.)
