[ Ch7. Crisis and the Emergence of Scientific Theories, pp.66-76
3판 ]
[pp.66-67] 148-149
- 6장에서, 새로운 종류의 현상을 발견하는 것은 패러다임 변화의 원인이거나 그러한 변화에 기여하는 요소임을 살펴봄.
- 7장은 새로운 이론의 창안에서 비롯되는 패러다임 변화를 다룸
- 사실과 이론, 발견과 발명은 범주적으로 구별되는 것이 아님.
- 정상과학은 이론보다 발견을 더 추구하는 활동인데, 새로운 이론이 어떻게 정상과학에서 탄생할 수 있는가?
새로운 이론 출현의 선행조건으로서의 위기 [pp.67-68] 149-50
- 변칙에 대한 인식이 새로운 현상을 발견하는 출발점이었다면, 새로운 이론이 출현하기 전에도 변칙과 비슷하거나 그보다 심오한 어떤 것에 대한 인식이 필요함.
- 쿤은 이에 대한 역사적 증거가 확실하다고 주장함
예1) 코페르니쿠스,
예2) 뉴턴의 빛과 색깔에 대한 이론
예3) 19세기 두 물리 이론의 충돌에서 탄생한 열역학
예4) 흑체 복사, 비열, 광전 효과를 둘러싼 난제들에서 탄생한 양자역학
변칙 현상을 인식한 것이 매우 오래 지속되어서 그 영향을 받은 분야들은 위기감이 고조되는 상태
- 새로운 이론이 출현하기 위해서는 대규모의 패러다임 파괴와 정상과학의 문제 및 해법에 대한 중요한 변화가 필요하다.
- 새로운 이론의 출현은 대체로 그 전문 분야의 불안정함이 현저해지는 선행 시기를 거침.
- 그러한 불안정함은 정상과학의 수수께끼들이 좀처럼 제대로 풀리지 않는다는 데서 발생함.
- 기존 규칙의 실패는 새로운 규칙에 대한 탐사의 전조가 됨.
천문학 혁명 직전의 상황 [pp.68-69] 150-53
- 프톨레마이오스의 천문학은 매우 성공적이었음.
- 프톨레마이오스의 시도는 많은 경우 매우 정확했지만, 행성의 위치와 세차 운동 두 가지는 부정확.
- 프톨레마이오스의 후계자들은 그 사소한 불일치를 개선하는 일종의 정상과학 수행했고, 이 또한 매우 성공적.
- 시간이 경과함에 따라 천문학자의 일부는 천문학의 복잡성이 그 정확성보다 훨씬 빠르게 증대되고 있다는 것, 그리고 한 곳에서 이루어진 보정이 다른 곳에서 모순을 일으키는 것을 깨닫게 됨
예) 알폰소 10세, 도메니코 다 노바라, 코페르니쿠스의 언급
- 이러한 위기 인식이 새로운 패러다임 탐색의 선행 조건.
- 달력 개혁에 대한 사회적 압력, 르네상스 시기의 신플라톤주의의 융성 등의 사회적 요소도 위기에 일조했지만, 위기의 핵심은 기술적인 붕괴(technical breakdown).
화학 혁명 직전의 상황 [pp.69-71] 153-55
- 1770년대 여러 요인이 복합되어 위기 발생. 원인에 대해 논란이 있으나 그 중 두 가지 요소는 분명함.
- 요소1: 기체화학의 발전하면서 플로지스톤 이론의 모호성이 증가하고 효용성이 감소함
- 화학자 중 어느 누구도 플로지스톤 이론이 대체되어야 한다고 제안하지 않았지만 그 이론을 일관성 있게 적용할 수도 없었음.
→ 수많은 플로지스톤 이론의 수정안이 등장함
- 하나의 이론에 대하여 수많은 수정안이 등장하는 것은 위기 상황에서 나타나는 증상
[pp.71-72] 155-57
- 요소2: 연소시 무게 증가 문제
- 많은 경우 연소하면 무게가 감소하지만 어떤 금속은 연소하면 무게가 증가함.
- 이는 예전부터 알려져 있던 사실이고, 17세기 일부 연구자들은 연소된 금속이 대기 중의 어떤 성분을 흡수한다고 설명함.
- 그렇지만 17세기 대부분의 화학자들은 그러한 설명을 필요로 하지 않음. 화학반응에서 수많은 성질이 변하는데 무게가 변하는 것은 그 자체로 큰 문제가 되지 않았기 때문.
- 18세기를 거치면서 연소시 무게 증가의 문제는 점차 중대한 문제로 인식됨
- 천칭저울이 표준적인 화학 기구로 수용되고, 기체 화학의 발달로 기체 생성물을 보관할 수 있게 되면서 연소에 따른 무게 증가 현상을 더 많이 관찰하게 됨. 또한, 뉴턴의 패러다임에 화학자들이 동화되어 무게 증가를 쉽게 무시할 수 없게 됨.
- 이러한 문제에 대한 여러 해법이 가능했기 때문에 화학자들은 플로지스톤 이론을 포기하지 않음
예) 음의 무게를 가진 플로지스톤, 연소시 새로운 물질의 흡수 등
- 그렇지만 이 문제는 화학자들의 비상한 관심을 끌게 되었고, 그 문제를 중요하게 다루는 연구의 수가 증가함
- 라부아지에의 1772년 논문으로, 무게 증가 문제는 두드러진 미해결 퍼즐로 부각됨. 수은재 가열 실험 전부터 플로지스톤은 무게 문제와 관련하여 심각한 위기에 직면해 있었고, 라부아지에는 그러한 위기감을 인식한 사람 중 하나.
- 라부아지에가 이 문제를 건드릴 무렵, 플로지스톤 이론은 다양한 방식으로 수정 변형되었으며 화학의 패러다임은 점차 그 독보적 지위를 점진적으로 상실해감
- 점차 이 분야는 패러다임 이전의 여러 학파들이 경쟁하던 시절의 연구와 흡사해짐. 패러다임 이전의 연구 양상과 유사해지는 것은 위기 상황에서 나타나는 증상
1.3. 상대성 혁명 직전의 상황
[pp.72-74] 157-160
- 위기의 근원1: 17세기 말 자연철학자 다수는 절대 위치와 절대 운동이 뉴턴 체계에서 아무런 구실도 못함을 증명함
- 이러한 지적은 순전히 논리적인 것이었고, 뉴턴 이론을 자연에 적용할 때 일어난 어떤 문제와도 관련되지 않음. 이러한 견해는 18세기 초 사라졌다가 19세기 말에 부활함
- 위기의 근원2: 에테르 검출 노력 실패.
- 에테르 끌림을 가정한 여러 버전의 설명 등장. 아직까지는 심각한 모순 인식되지 않았음.
- 위기의 근원3: 19세기 말 수용되기 시작한 맥스웰의 전자기 이론은 뉴턴의 역학과 잘 들어맞지 않음.
- 둘을 조화시킬 수 있는 명료화를 발전시키는 작업은 계승자들에게 남겨짐. 그러나 그 작업은 매우 어려운 것으로 밝혀짐,
- 이는 패러다임의 위기를 조성했고, 그 초점은 에테르 문제에 집약됨.
- 이들의 연구는 각각 부분적으로만 성공적이었고, 서로 경쟁하는 이론들이 난립함. 이는 아인슈타인의 특수상대성 이론이 출현하던 시점의 배경.
요약 및 고찰 [pp.74-76] 160-62
(i) 새로운 이론은 정상적 문제 풀이 활동에서 현저한 실패를 본 후에야 비로소 출현함.
(ii) 붕괴가 일어났던 문제들은 모두 오랜 세월에 걸쳐 인식되어 왔던 문제. 위기로 이끈 문제는 처음에 심각한 문제로 여겨지지 않았지만, 나중에야 심각한 실패로 인식됨.
(iii) 위기의 해법으로 등장하게 될 아이디어의 일부는 이미 존재했음. 다만 위기를 느끼지 못했던 상황에서 무시되었을 뿐
예1) 기원전 3세기에 아리스타르코스는 이미 코페르니쿠스 식 태양 중심 체계를 제안함
예2) 17세기에 레, 훅, 메이오 등은 연소가 대기에서 무엇인가를 흡수하여 일어난다는 이론을 제창함
예3) 18-19세기 과학자들은 뉴턴주의의 상대론적 비판을 장기간 무시함
[p.76] 162-163
- 대안을 처음 고안하는 일 생각보다 어렵지 않음. 그러나 대안을 고안하는 것은 과학자들이 거의 수행하지 않는 작업이며 매우 특수한 상황에서만 일어남
- 하나의 패러다임이 제공하는 도구들이 패러다임이 정의하는 문제들을 풀 수 있다고 증명되는 한, 과학은 최고의 속도로 활동하며 그들 도구들을 확신 있게 적용하여 가장 심도 있게 침투함. 도구를 바꾸는 것은 사치. 위기는 도구를 바꾸어야 할 때를 알려주는 지표.
(2017.06.09.)
