[과학철학] Hempel (1966), Ch 3 “The Test of a Hypothesis: Its Logic and Its Force” 요약 정리 (미완성)

     

[ Carl G. Hempel (1966), Philosophy of Natural Science (Prentice Hall), pp. 19-32.

 칼 구스타프 헴펠, 「3장. 가설에 대한 시험: 시험의 논리와 힘」, 『자연과학철학』, 곽강제 옮김 (서광사, 2010), 51-75쪽. ]

  

  

  3.1. 실험적 시험 대 비-실험적 시험

       (Experimental vs. nonexperimental tests)

  3.2. 보조 가설의 역할 (The role of auxiliary hypotheses)

  3.3. 결정적 시험 (Crucial tests)

  3.4. 미봉가설 (Ad hoc hypotheses)

  3.5. 원리적 시험 가능성과 경험적 의미

       (Testability-in-principle and empirical import)

  

  

  3.1. 실험적 시험 대 비-실험적 시험

       (Experimental vs. nonexperimental tests)

  

[pp. 19-20, 51-53쪽]

- 가설(hypothesis): 경험적 시험을 받는 진술

• 가설의 시험 함축들(test implications)은 조건적 성격에 관한 것

• 시험 함축은 구체적인 시험 조건에서 특정한 종류의 결과가 일어날 것임을 말함.

• 그러한 결과에 대한 진술은 다음과 같은 형식을 지님.

3a] C라는 종류의 조건이 갖추어진다면 E라는 종류의 사건이 일어날 것이다.

- 사례(1): 젬멜바이스 가설의 시험적 함축. 제1산부인과의 산모들을 진찰하는 사람이 표백분 수용액으로 손을 씻는다면 산욕열로 인한 사망률이 감소할 것이다.

- 사례(2): 토리첼리 가설의 시험적 함축. 토리첼리의 기압계를 높은 곳으로 옮긴다면, 수은주의 길이는 고도에 따라 줄어들 것이다.

- 시험적 함축의 두 가지 의미

• 의미(1): 가설로부터 도출된 가설의 함축임.

• 의미(2): 조건문(conditional)이나 실질 함축(material implication)이라는 진술 형식을 지님.

- 시험 함축은 실험적 시험(experimental test)의 기초를 제공함.

• 실험적 시험은 시험 조건 C가 실현되는 경우 가설이 함축하는 대로 사건 E가 일어나는지 검사하는 것.

• 예) 기체 부피를 온도와 압력의 함수로 표현하는, 고전적 기체 법칙 “V = c・T/P”

• 시험적 함축: 기체 온도가 T₁, 기체가 받는 압력이 P₁, 기체 부피는 V = c・T₁/P₁

• 실험적 시험: 독립 변항의 값을 바꾸면서 가설이 주장하는 값을 종속 변항이 취하는지 검사하는 것

[pp. 21-22, 54-56쪽]

실험은 가설을 시험하기 위한 것뿐만 아니라 발견의 방법으로도 사용됨.

실험이 발견의 방법으로 작용하는 경우 “유관한 요인들”(relevant factors) 가운데서 한 요인을 제외하고 나머지 모두를 일정하게 유지해야 함.

이때 어떤 중요한 요인이 간과되었을 가능성은 언제나 남아 있다.

  

  

  3.2. 보조 가설의 역할 (The role of auxiliary hypotheses)

  

[pp. 22-23, 57-59쪽]

가설에서 시험적 함축을 “도출하는 것”은 단순하지 않고 결정적이지도 않음.

예) 진찰자가 표백분 수용액으로 씻는다면 사망률이 감소할 것이라는 시험적 함축은 표백분 수용액으로 손을 씻으면 문제의 전염 물질이 파괴될 것이라는 다른 전제가 필요함.

이 전제는 보조 가설(auxiliary hypothesis)의 역할을 함.

가설 H가 옳으면 시험적 함축 I가 반드시 옳다고 주장할 수 없음.

H와 보조 가설이 모두 옳으면 시험적 함축 I가 옳다고 주장할 수 있음.

가설 H만 시험적 함축 I를 함축하고, I가 거짓임을 경험적 자료가 보여준다면, 가설 H도 거짓임.

그러나 시험적 함축 I가 하나 이상의 보조 가설과 결합된 가설 H에서 도출된다면 논증 형식은 다음과 같음.

3b] H와 A가 둘 다 참이라면 I도 참이다

    그러나 (증거가 보여주듯이) I는 참이 아니다.

    ————————————————————————

    H와 A가 둘 다 참인 것은 아니다.

 따라서 이러한 경우 시험 명제 I가 틀리다는 것이 밝혀져도 가설 H를 거부할 수 있는 결정적인 근거가 되지 못한다.

  

  3.3. 결정적 시험 (Crucial tests)

  

[pp. 25-26, 63-64쪽]

- 결정적 시험(crucial test)

• 동일한 주제에 관한 경쟁 가설 H₁과 H₂

• 두 가설 모두 지금까지의 경험적 사실을 잘 통과하여 현재 이용할 수 있는 증거가 두 가설 중 어느 한 쪽을 입증한다고 볼 수 없음.

• 이 경우 둘 중 하나를 선택하려면 두 가설이 상반된 예측을 하는 두 시험 명제를 확인하는 시험이 필요함. 이 시험이 결정적 시험.

예) 가설 H₁에서 “C라면 E₁이다”라는 시험 명제가 도출되고 H₂에서 “C라면 E₂이다”라는 시험 명제가 도출됨. E₁과 E₂는 서로 배척하는 사실.

• 결정적 시험은 두 가설 중 하나를 거부하고 다른 하나를 입증하는 시험.

  

[pp. 26-27, 64-66쪽]

빛의 파동설과 입자설 간의 논쟁을 종식시키기 위한 푸코의 실험

푸코의 실험 결과가 보여주는 것은 입자 이론의 기본 가정이나 원리 중 하나 이상이 틀리다는 것이지 어느 것이 틀렸는지를 보여주는 것은 아님.

[pp. 27-28, 67-68쪽]

따라서 실험 결과 어느 한쪽의 관찰 명제가 틀리다는 것이 밝혀졌다면, 이는 일련의 이론적 원리 전체 중 적어도 하나가 틀리다는 것을 알려줄 뿐.

  

  

  3.4. 미봉가설 (Ad hoc hypotheses)

  

  

  

  3.5. 원리적 시험 가능성과 경험적 의미

       (Testability-in-principle and empirical import)

  

  

(2016.11.14.)

    

포퍼 대 아들러

칼 포퍼는 『추측과 논박』(Conjectures and Refutations)에서 사이비 과학의 대표적인 사례로 마르크스 역사 이론, 프로이트의 정신분석학, 아들러의 개인심리학을 지목한다. 나는 이 세 가지를 “포퍼의 사이비 과학 3대장”이라고 부르는데, 물론 학계에서는 이런 명명을 인정하지 않고 있다.

과학철학에서 구획 문제를 논할 때 사이비 과학의 대표적인 사례로 드는 것은 점성술인데, 포퍼는 왜 굳이 그 세 가지를 사례로 들었을까? 이는 포퍼의 개인 경험과 당시 상황과 관련된다. 『추측과 논박』에서 포퍼가 사이비 과학을 언급한 부분은 원래 1953년에 한 강연회의 강연문의 일부분이었다. 포퍼는 자신이 대학에 입학하던 1919년의 어수선한 오스트리아의 상황을 언급하며 강연을 시작한다. 당시 오스트리아에서 사이비 과학 3대장이 잘 나간 반면, 그 해 에딩턴의 관측이 있기 전까지는 아인슈타인의 상대성 이론을 믿는 사람은 매우 드물었다고 한다.

포퍼가 지목했던 사이비 과학 3대장은 오늘날 학문의 영역에서는 거의 힘을 잃은 것으로 보이지만, 적어도 아들러 심리학은 최근 한국에서 상업적으로 큰 성공을 거두었다. 2014년 말에 출간된 『미움받을 용기』는 51주 연속 판매량 1위를 기록하며 1백만 권 이상 팔렸다. 당시 언론에서는 그 책의 열풍을 두고 그 책의 내용만큼이나 알쏭달쏭한 소리를 했는데, 1919년의 어수선한 오스트리아의 상황 같은 것을 언급한 언론사는 거의 없었던 것 같다. 심지어 그 책의 열풍을 두고 “왜 한국인들은 일본 철학자의 눈으로 세상을 보느냐”는 기사를 내보내던 신문사도 있었다.

사실, 포퍼는 아들러와 개인적인 친분이 있었다. 아들러를 우연히 개인적으로 알게 된 포퍼는, 아들러가 사회지도 상담소를 차리고 비엔나 노동 계급의 자녀들과 청소년들을 대상으로 사회사업을 하는 데 동참하기도 했다. 그런데 이 시기 포퍼는 아들러 이론에 뭔가 문제가 있음을 감지하게 된다. 아들러의 이론이 모든 것을 설명하는 것처럼 보이지만 어떠한 이론이 모든 것을 설명한다는 것은 이론의 미덕이 아니라 악덕임을 깨닫게 된 것이다. 포퍼는 아들러와의 개인적인 경험에 대해 다음과 같이 진술한다.

아들러와 관련하여 나는 개인적인 경험에 의해 깊은 인상을 받았다. 나는 1919년에 아들러의 이론에 특히 들어맞지 않는 것으로 보이는 경우를 그에게 보고한 일이 있었다. 그러나 아들러는 그 아이를 실제로 본 적이 없었음에도 불구하고, 열등감에 관한 자신의 이론으로 그 사례를 분석하는 데 아무런 어려움도 느끼지 않았다. 나는 약간 충격을 받고 어떻게 그렇게 확신할 수 있는지를 물었다. “천 번이나 경험했기 때문에”가 그의 대답이었다. 그 대답을 듣고 나는 이렇게 말하지 않을 수 없었다. “아마도 이번까지 합쳐서, 당신의 경험은 천 하고도 한 번째가 되겠군요.”(79쪽)

아들러 이론의 추가적인 입증 사례로 보이는 것이 사실은 이전 경험에 비추어 해석된 것에 불과하며, 그러한 임상 관찰이 입증하는 것이라고는 어떤 이론이 그러한 사례를 해석할 수 있다는 것뿐이라고 포퍼는 말한다. 『미움받을 용기』를 진지하게 읽는 사람에게 포퍼의 이러한 주장을 전달하려면 미움받을 용기가 필요할지도 모르겠다.

『미움받을 용기』가 100만 부 이상 팔리고 곧바로 『미움받을 용기2』가 출간되는 동안 『추측과 논박1』은 절판이 되었다. 현재 시중에서 구입할 수 있는 것은 『추측과 논박2』뿐이다.

* 참고 문헌

칼 포퍼, 『추측과 논박1』, 이한구 옮김 (민음사, 2001).

(2020.04.11.)

물리학자 대 진화학자 - tvN <책 읽어드립니다>

tvN <책 읽어드립니다>에서 『이기적 유전자』를 다룬 적이 있다. 그 회에 교수 패널로 물리학자와 진화학자가 나와서 밈(Meme)에 관하여 논쟁을 벌였다.

- 물리학자: “상상의 산물에 불과한 인간의 문화를 실체가 있는 실체가 있는 유전자처럼 보는 것이 불편하다. 밈은 자연과학의 대상이 아니라 사회과학의 대상이다.”

- 진화학자: “우리도 동물이므로 상당 부분은 이기적 유전자로 설명할 수 있지만, 인간에게는 다른 동물에게 없는 플러스알파(+α)가 있는 것 같고 그렇다고 해서 무작정 사회과학에 대입할 수도 없다. 그런데 우리 인간에게는 ‘문화’라는 복제자가 있지 않느냐? 복제자의 한 유형이 유전자이고 다른 유형이 밈이라고 볼 수 있다.”

나는 과학 무식자이고 해당 분야의 사정을 잘 모른다. 그럴 때는 해당 분야 전문가의 말이 다른 분야 전문가의 말보다 믿을 만하다고 베팅하는 것이 합리적인 것 같다. 여기에 한 가지 배경 지식을 고려하자면, 밈이 그렇게까지 이상한 것인가 싶기도 했다. 그것은 새뮤얼 아브스만이 『지식의 반감기』에서 소개한 것으로, 원래는 리처드 도킨스의 『조상 이야기: 생명의 기원을 찾아서』에 나오는 내용이다.

DNA가 복제되고 전달되는 것은 인쇄술 이전 시기의 고문헌이 필사되면서 전달되는 것과 비슷하다고 한다. 문자 네 개(A, T, G, C)를 통해 DNA의 정보가 전달되는 것이나, 알파벳 등의 문자로 고문서의 정보가 전달되는 것이나 비슷하다는 것이다. 더 흥미로운 것은, DNA 가닥을 복제하는 작업을 담당하는 중합 효소가 저지르는 오류나 필사자들이 문헌을 필사하면서 저지르는 실수나 비슷하다는 것이다. 두 복제 메커니즘의 유사성 때문이다.

고대 그리스인들에게는 ‘호메오텔레우톤’(homeoteleuton)이라고 불린 필사자의 오류가 있었다. 똑같은 문구 두 개가 어느 정도 간격을 두고 존재할 때 필사자가 부주의하게 중간 부분을 빼먹고 두 번째로 넘어가는 경우를 가리키는 말이다. 구약성서 창세기에는 “And on the seventh day God finished the work that he had done, and he rested on the seventh day from all the work that he had done”이라는 구절이 있는데 여기에 “work that he had done”이 두 번 반복된다. 그러면 어떤 필경사는 “And on the seventh day God finished the work that he had done”으로 옮겨 쓰고 그 다음 문구로 넘어간다. 이러한 오류의 유형을 가리키는 용어가 따로 있었다는 것은 이러한 오류가 매우 빈번하게 일어났다는 것이며, 이는 개인의 단순한 착오가 아니라 복제 메커니즘의 어떠한 특성 때문이라는 것이다. 유전학에서도 비슷한 오류가 있는데, 이런 오류를 ‘SSM’(Slipped-strand mispairing mutation)라고 부른다. AATTCGATATACGA가 있으면 그 중 중간 부분이 탈락해서 AATTCGA가 되는 것을 가리킨다.

탈락되는 것과 반대로 중간에 삽입되는 현상도 있다. 이를 유전학에서는 ‘삽입’이라고 하고 고문서학에서는 ‘중복 오사’라고 한다고 한다. 중간에 순서가 뒤바뀌는 현상도 있다. 이를 유전학에서는 ‘유전자 전위’라고 하고 고문서학에서는 ‘음운 도치’라고 한다고 한다.

DNA를 복제할 때 원래 염기를 엉뚱한 염기로 대체하는 것을 ‘점변이’라고 한다고 한다. DNA에서 C와 T가 화학적으로 매우 비슷해서 자주 혼동되기 때문이다. 고문서에서도 비슷한 현상이 있다. 고대 그리스어로 된 문서의 필사 과정에서 람다(Λ)와 델타(Δ)가 서로 대체되었던 것은 두 글자가 비슷하게 생겼기 때문이다. 이 현상은 두 글자의 상호 유사성에 따른 확률을 바탕으로 발생한다.

이 밖에도 둘 사이에는 여러 가지 유사성이 있다고 한다. 그런데 이것을 어디에 써먹는가.

각 오류에는 고유의 유형이 있고, 그 유형은 예측 가능한 빈도로 나타난다. 이를 이용하면 DNA 시퀀스를 판단하는 것처럼 여러 고문서의 연대나 할 수 있다. 드물게 발생하는 변이가 어떤 유전자 시퀀스상에 자주 나타난다면 그 시퀀스는 매우 오래된 것으로 추정할 수 있다. 드문 오류가 축적되려면 오랜 시간이 필요하기 때문이다. 오류를 바탕으로 같은 유전자 시퀀스나 문서의 여러 가지 버전 사이의 상호 관계를 추론할 수 있다. 이러한 원리는 고문서의 원본을 추적하는 데도 사용될 수 있다.

제프리 초서(Geoffrey Chaucer)의 『캔터베리 이야기』는 영문학의 시초격이 되는 작품이라고 한다. 이 작품의 원본은 어떤 것이었을까. 이를 알아내기 위해 생화학자, 정보과학자, 인문학자 등으로 이루어진 연구팀이 구성되었다. 이들은 『캔터베리 이야기』 중에서도 다른 부분보다 더 널리 알려진 ‘배스 여장부의 서시’를 연구 대상으로 삼았다. 850행 길이의 이 부분은 85가지 버전이 전해진다. 연구팀은 여러 버전에 유전자 분석 기법을 도입했고, 진화유전학 분야에서 쉽게 구매할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 활용하여 원작을 추정할 수 있었다. 그 원작은 어떤 내용을 추가 또는 삭제해야겠다는 뜻이 담긴 노트가 추가된 미완성작이었다.

내가 아는 것이라고는 이 정도 단편적인 사례밖에 없지만, 그래도 이런 쪽을 파다보면 뭔가 나오지 않을까 하는 생각을 했었다. 남자의 육감 같은 것이라고 해야 하나. 그래서 물리학자보다는 진화학자의 주장에 더 무게를 실어야 하지 않나 생각했다. 이런 이야기를 동료 대학원생들한테 했는데, 대학원생들 중 해당 분야에 가장 밝은 사람이 이런 말을 했다. “그런데 사실은요, <밈>이라는 학술지가 망했어요.”, “언제 망했는데?”, “망한 지 꽤 됐어요.”, “그 분야에서 <밈>이 망했다는 것은 생물학에서 <셀>이 망한 것과 비슷한 건가?”, “대충 그렇죠.”

학술지 <밈>이 없어졌다는 사실이 곧바로 도킨스의 구상이 틀렸다는 것으로 이어지지는 않겠지만, 그래도 해당 분야의 사람들에게는 마음에 걸리는 일일 것이다. 밈이 자연과학의 대상인지 논쟁하다가 물리학자가 이 사실을 지적했다면 어떻게 됐을까? “이게 아부지도 없는 게 까불어!”, “우리 아부진 미국 가 있어! 곧 돌아오실 거라구!” 하는 식의 상황이 현실에서 벌어졌을지도 모르겠다. 그런 일이 벌어지지 않고 훈훈하게 논쟁이 마무리되는 것을 보면서, 역시 고수들끼리 대련할 때는 피를 보지 않는다는 것을 새삼스럽게 깨닫게 되었다.

* 참고 문헌

새뮤얼 아브스만, 『지식의 반감기』, 이창희 옮김 (책읽는수요일, 2014), 144-148쪽.

리처드 도킨스, 『조상 이야기: 생명의 기원을 찾아서』, 이한음 옮김 (까치글방, 2005).

(2020.04.10.)