[ Thomas S. Kuhn (1996), The Structure of Scientific Revolutions, 3rd ed. (University of Chicago Press), pp. 111-135.
토머스 S. 쿤, 「10장. 세계관의 변화로서의 혁명」, 『과학혁명의 구조』, 김명자・홍성욱 옮김 (까치, 2013), 209-241쪽. ]
■ 과학사학자들의 가능한 입장 [p. 111, 209쪽]
- 패러다임이 변화할 때, 세계 그 자체도 패러다임과 함께 변화함.
• 과학자들은 새로운 패러다임에 따라 새로운 기구를 채택하고 새로운 영역을 추구함.
• 친숙한 기구를 가지고 기존의 탐구 영역에서 새로운 것을 보게 됨.
- 패러다임 변화들은 과학자들이 그들의 연구 활동의 세계를 다르게 보도록 만듦.
■ [pp. 111-112, 209-210쪽]
- 시각적 게슈탈트 전환의 친숙한 증거들은 과학자 세계의 변형에 대한 기본 원형을 제시함.
• 혁명 이전의 과학자 세계에서 오리였던 것이 혁명 이후에는 토끼가 됨.
- 이러한 변형은 과학적 훈련에서도 공통적으로 생기는 부산물
• 예) 등고선에서, 학생은 종이 위의 선을 보고, 지도제작자는 지형에 관한 그림을 봄.
• 예) 거품상자 사진
- 학생은 시각적 변형을 겪은 후에야 과학자 세계의 일원이 됨
- 그러나 학생이 들어간 세계는, 한편으로는 환경의 본성에 의하여, 다른 한편으로 과학에 본성에 의하여, 완전히 고정되지 않음.
- 혁명 시기 정상과학적 전통이 변할 때, 세계에 관한 과학자의 지각은 재교육되어야만 함.
• 게슈탈트 전환이 이루어진 후 과학자가 연구하는 세계는 이전에 그가 살아왔던 세계와 공약불가능한 것으로 보일 것.
■ [pp. 112-113, 210-212쪽]
- 물론, 게슈탈트 실험은 지각적 변형의 본성만을 예시할 뿐임.
• 게슈탈트 실험이 패러다임의 역할이나 경험의 역할에 관하여 알려주는 것은 없음.
- 실험(1): 거꾸로 보이는 렌즈 실험
• 심각한 위기를 거친 뒤 시야 전체가 뒤집어짐.
- 실험(2): 변칙적인 카드 실험
• 오랫동안 이상한 카드를 인지하지 못함.
- 위와 같은 사례들을 보면, 패러다임과 같은 것이 지각 자체에 선행하는지 의심하게 됨.
• 사람이 무엇을 보는가는 그가 바라보는 대상에도 달려 있지만, 이전의 시각적-개념적 경험이 그에게 무엇을 보도록 가르쳤는가에도 달려 있음.
[pp. 113-115, 212-214쪽]
- 과학적 관찰도 그러한 특징이 있는가? 직접적 증거를 확인하기는 어렵다.
왜? 간접적인 증거는 존재.
■ 사례(1): 천왕성 발견 [pp. 115-117, 214-17쪽]
- 1690-1781년에 17회 별 하나를 관찰함.
- 1781년 허셜은 혜성을 발견했다고 선언함. 이후 ‘행성’으로 수정.
- 1801년 이후 소행성이 많이 발견.
- 왜? 패러다임에 의해 유도된 과학적 지각 변환
- 유사 사례: 코페르니쿠스의 제안 이후 천상계의 변화 많이 관찰.
- 이전에도 중국인들은 망원경 없이도 신성을 많이 관찰함.
- 16세기 말 천문학자들은 옛 기구로 옛 대상을 보면서 새로운 것을 보게 됨.
- 이러한 변화는 허셜 또는 코페르니쿠스 이후에 천문학자들은 다른 세계에 살게 되었기 때문.
■ 사례(2): 전기학 [pp. 117-118, 217-18쪽]
- 17세기 대부분의 관찰자들은 현대와 똑같은 실험 장치에서 정전기적 반발을 보지 못했음.
- 18세기 전기를 담는 라이덴 병을 보던 전기학자들은 프랭클린의 패러다임 수용 이후 똑같은 장치에서 “콘덴서”를 보게 됨.
■ 사례(3): 산소 발견 [p. 118, 218-219쪽]
- 프리스틀리가 플로지스톤 빠진 공기를 보거나 다른 사람들이 아무것도 보지 못했던 곳에서 라부아지에는 산소를 봄.
- 라부아지에는 산소를 보는 것을 배우는 과정에서 다른 친숙한 물질들에 대한 견해가 변화함. 산소를 발견한 결과로서 라부아지에는 자연을 달리 보게 됨.
■ [pp. 118-119, 219-220쪽]
- 낙하하는 물체가 갈릴레오에게는 거의 똑같은 움직임을 계속 되풀이하는 물체로 보임.
이러한 관찰은 진자의 다른 성질들을 관측하고 새로운 역학의 독창적인 부분을 구성하는 데 기여함.
[pp. 119-120, 220-21쪽]
- 갈릴레오의 시각 변환은 갈릴레오의 천재성 때문임.
하지만 그 천재성은 정확한 관찰에서 발현한 것이 아님. 아리스토텔레스적인 지각 작용도 갈릴레오 못지않게 정확함.
- 갈릴레오의 천재성은 중세의 패러다임 전환의 의해서 주어진 지각적인 가능성과 관련
- 갈릴레오는 완벽하게 아리스토텔레스주의자로서 길러진 것이 아니라 임페투스 이론의 관점에서 운동을 분석하도록 훈련받음
[pp. 120-122, 221-223쪽]
- 갈릴레오와 아리스토텔레스, 라부아지에와 프리스틀리는 동일한 관찰을 하면서 다른 해석을 한 것은 아닌가?
즉, 아리스토텔레스와 갈릴레오는 둘 다 진자를 보았고 라부아지에와 프리스틀리도 둘 다 산소를 보았지만 해석에서 차이가 난 것 아닌가?
- 쿤의 답변: “과학혁명 동안에 일어나는 일은 개별적인 안정된 데이터의 재해석으로 완전히 환원되지 못한다.”
(i) 서로 다른 패러다임 하에서 수집한 데이터는 애초에 서로 다름.
(ii) 새로운 것을 보게 된 과정은 ‘해석’의 어떤 의미와도 흡사하지 않음. “새로운 패러다임을 채택한 과학자는 해석자이기보다는 차라리 거꾸로 보이는 렌즈를 낀 사람과 비슷하다.”
(iii) 관찰 결과와 데이터를 해석하는 활동은 오히려 정상과학적 활동으로, 그러한 해석은 각기 특정한 패러다임을 전제하며, 이런 해석 작업은 패러다임을 발전시켜줄 뿐 수정하지 못함.
[pp. 122-123, 223-25쪽]
[pp. 123-124, 225-26쪽]
- 아르키메데스, 임페투스 이론, 신플라톤주의의 영향은 갈릴레오가 매질 없는 상태를 상상하도록 만들고, 그 속에서 운동을 대칭적이고 지속적인 것으로 보게 만듦.
그리고 그 중에서도 특히 완전한 원운동에 주목하도록 만듦.
- 이러한 관점에서 갈릴레오는 무게, 반지름, 이동 각도, 주기를 측정하였고, 이로부터 진자에 관한 갈릴레오의 법칙이 탄생함. “사실, 해석은 거의 불필요했던 것으로 판명되었다.”
- 그 법칙은 아리스토텔레스주의자에게는 존재할 수 없었던 규칙적 현상이자, 자연에 의해서도 정확히 예시된 적이 없는(예시될 수도 없는) 규칙적 현상이었지만, 갈릴레오에게는 그것이 즉각적으로 지각됨.
[pp. 124-125, 226-28쪽]
- 아리스토텔레스주의자는 무엇을 볼 수 있었는가?
(i) 흔들리는 돌은 매우 복잡한 현상으로 간단히 묘사할 수 없음.
(ii) 흔들리는 돌은 떨어지는 중이기 때문에, 좌우 진동은 부수적 운동.
(iii) 운동은 목적지까지 가는 과정이므로, 최종 목적지까지의 운동이 중요.
- 갈릴레오는 무엇을 볼 수 있었는가? 새로운 임페투스 이론 덕에, 낙하하는 동안 임페투스를 획득하여 가속하는 것을 볼 수 있음. 즉 떨어지는 돌에 대한 갈릴레오의 경험의 즉각적인 내용은 아리스토텔레스의 그것과 달랐음.
[pp. 125-126, 228-29쪽]
- 가능한 반론: 과학자의 “즉각적인 경험”이 패러다임에 따라 변한다는 것을 인정해도, 과학에서 가장 중요한 것은 날 것 그대로의 데이터(raw data)나 그 자체의 경험(brute experience)인데, 중립적 관찰-언어로부터 분석을 한다면, “진자”와 “속박된 상태의 낙하”는 서로 다른 지각 작용이 아니라 흔들리는 돌을 관찰하여 얻은 명확한 데이터를 서로 달리 해석한 것 아닌가?
- 쿤의 답변: 중립적 관찰 언어에 기반한 토대주의적 인식론 가망 없음.
근거(1) [p. 126, 229-30쪽]
- 실험실에서 행하는 조작과 측정은 경험에서 “주어지는 것”이라기보다 “힘들게 수집한 것”
- 상이한 패러다임의 과학자는 서로 다른 구체적인 실험 조작을 수행함. 그러한 실험적 조작은 패러다임의 명료화를 지향함.
- 따라서 조작과 측정은 “즉각적인 경험”보다도 훨씬 더 패러다임에 의해 결정됨.
근거(2) [pp. 126-127, 230-31쪽]
- 순수한 관찰-언어의 가능성이 점점 의심스러움.
- 동일한 망막 영상에도 다른 것을 볼 수 있고(오리-토끼 그림), 상이한 망막 영상에서도 똑같은 것을 볼 수 있다(거꾸로 상이 맺히는 렌즈).
망막에 맺히는 상을 객관적으로 “주어진 것”으로 취급하는 것은 가망이 없음.
- 가장 최신의 과학 이론에 기반하여 관찰-언어를 만들 수 있더라도, 이러한 시도는 이미 알려진 것을 잘 기술하는 데에는 쓸모가 있겠지만, 아직 알려지지 않은 것을 기술하는 데는 쓸모가 없을 것
즉 그러한 언어는 모든 “주어진 것”에 대한 순수하게 중립적, 객관적 기록을 완수할 수 없다.
쿤의 대안 [pp. 127-128, 231-32쪽]
- 행성과 진자, 콘덴서와 화합물 같은 지각 대상에 비한다면, 미터자의 눈금을 읽는 것이나 망막에 영상은 얻는 것은 경험으로 직접 접근 가능한 정교한 구성물임.
- 그러나 흔들리는 돌을 보는 과학자는 진자를 보는 것보다 원리상 더 기본적인 경험은 할 수 없음.
흔들리는 돌을 보는 것의 대안은 “불변의” 시각이 아니라 다른 패러다임을 통해서 보는 것임.
[pp. 128-129, 232-234쪽]
- 아이의 언어 학습에서 나타나는 특징과 과학혁명의 연관성
(i) 단어에 대한 지식과 세계에 대한 지식을 함께 습득함. 세계에 대한 지식 변하려면 언어 바뀌어야 함.
(ii) 하나의 단어나 하나의 대상에 대한 지식뿐 아니라 그와 연관된 많은 부분을 함께 습득함. 하나를 변화시키려면 다른 것도 함께 변화시켜야 함(전체론적 변화)
- 패러다임은 일시에 경험의 광범위한 영역을 결정함.
- 순수한 관찰-언어에 대한 탐색은 이렇게 경험의 많은 부분이 결정된 이후의 일.
어떤 측정 또는 어떤 망막 인상이 진자를 진자로 만드는지를 묻는 과학자는 이미 그것을 봄과 동시에 진자임을 인지할 수 있어야 함.
- 특별한 실험 조작의 결과에 대한 물음은 지각적/개념적으로 이미 세분화된(subdivided) 세계를 전제로 함.
[pp. 129-130, 234-35쪽]
- 변화 유형1: 과학혁명 이후에는 과거의 측정과 기기 조작이 무의미해지고 다른 것들로 대체됨. 이 유형의 변화는 총체적이지 않음.
- 변화 유형2: 동일한 언어와 실험기구를 사용하지만 패러다임과의 관계에서, 또는 그것들의 구체적인 결과들에서 변화가 나타남
돌턴이 화학적 원자론을 연구할 때의 상황 [pp. 130-132, 235-238쪽]
- 18세기에 선택적 친화력(elective affinity) 이론은 화학 패러다임으로서 화학 실험법의 설계와 분석에 광범위하게 적용됨
예1) 은덩어리는 은 입자들 사이의 친화력 때문에 뭉친 것
예2) 은이 산에 녹는 이유는 은 입자끼리 끌어당기는 힘보다 산 입자가 은 입자를 끌어당기는 힘이 더 크기 때문 (소금이 물에 녹는 것도 같은 방식으로 설명함)
- 친화력 이론은 물리적 혼합물(mixture)과 화학적 화합물(compound)을 구분함.
혼합물의 입자들이 육안이나 기구로 분리・구분될 수 있는 것은 물리적 혼합물이고, 입자들의 혼합에 의하여 열, 빛, 발산 등이 발생할 때 화학적 결합이 발생함.
- 중간적 성격의 많은 경우에는 이러한 기준이 적용되지 않음
예) 물에 녹은 소금, 합금, 유리, 대기 중의 산소 등
- 당시 화학자들은 이들 중간 영역을 화학적이라고 생각함. 용액을 화합물로 간주했으며 화합물의 생성은 용액에서 관찰되는 균질성을 설명함으로써 친화력 이론은 잘 입증됨.
- 돌턴은 공기를 혼합물로 보았고 산소가 바닥으로 가라앉지 않는 사실을 만족스럽게 설명하지 못함. 돌턴의 원자론은 이전에 아무 변칙이 없던 곳에 변칙 현상을 만든 것.
- 가능한 반박: 용액을 화합물로 보았던 화학자들과 그들의 후계자들의 차이점은 정의를 다르게 한 것뿐.
18세기에는 혼합물과 화합물이 실험에 의해 구별되지 않았고, 검증을 모색했더라도 용액을 화합물로 만드는 기준을 추구했을 것.
혼합물-화합물 구분은 패러다임의 일부이고 화학에서 누적된 경험 전체보다 우선하지 않더라도 특정한 실험적 검증보다 선행하는 것.
- 그러나 화학 현상들은 돌턴의 새로운 패러다임에서 나온 법칙과는 다른 법칙들을 예시함.
용액을 화합물이라고 생각하는 동안, 화학 실험은 일정 성분비의 법칙을 산출하지 못함.
- 유리나 소금 수용액 같은 확실한 반례들이 주어진 상황에서, 일반화가 가능하려면 친화력 이론을 폐기하고 화학의 영역을 재개념화해야만 함.
- 프랑스의 화학자 프루스트와 베르톨레의 논쟁. 프루스트는 모든 화학 반응이 일정 성분비로 일어난다고 하고 후자는 그렇지 않다고 함.
- 프루스트가 물리적 혼합물이라고 본 것을 베르톨레는 성분비 면에서 달라질 수 있는 화합물이라고 봄. 이는 근본적으로 엇갈려 있었던 것.
[pp. 132-133, 238-239쪽]
- 돌턴은 화학자도 아니었고 화학에도 관심이 없었고 물이 기체를 흡수하는 것과 수분이 대기에 흡수되는 물리적인 문제를 다루는 기상학자였음.
당시 화학자들과는 다른 패러다임을 가지고 접근함.
- 돌턴은 기체의 혼합물이나 물이 기체를 흡수하는 과정을 친화적이 작용하지 않는 물리적 과정으로 보았기 때문에, 혼합물 속의 다양한 원자들의 상대적 크기와 무게를 결정할 수 있다면 용액에서 관찰되는 균질성을 해결할 수 있다고 봄.
- 원자들의 크기와 무게를 결정하기 위해서 돌턴은 화학으로 돌아섰고 원자들이 간단한 정수비로만 결합할 수 있다고 가정함.
- 돌턴의 가정은 일정 성분비의 법칙을 동어반복으로 만듦.
성분이 일정한 비율로 대입되지 않는 반응은 돌턴에게 순수한 과학적 반응이 아닌 것이 됨.
- 돌턴의 연구가 받아들여지자, 돌턴의 연구 이전에 실험으로 확립될 수 없었던 법칙이 화학의 기본 원칙이 됨.
[pp. 133-134, 239-240쪽]
- 화학자 대다수는 돌턴의 패러다임이 혼합물과 화합물을 구분하는 새로운 기준을 넘어서는 더 포괄적이고 중요한 의미를 함축한다고 보았으므로, 이 점에서 프루스트 패러다임의 미흡한 부분에서 설득력을 가진다고 생각함.
- 일정 성분비의 법칙뿐 아니라 배수비례의 법칙까지 드러냄.
예) 탄소의 두 가지 산화물은 각각 산소 56%, 72%을 포함함.
→ 탄소 무게 1이 산소 무게 1.3이나 2.6과 결합함. → 2:1의 비율이 곧바로 드러남.
예) 리히터의 연구, 게이-뤼삭의 실험 등 새로운 실험을 제안함.
- 화학자들이 돌턴에게서 취한 것은 새로운 실험적 법칙이 아니라 화학을 수행하는 새로운 방식.
[pp. 134-135, 240-241쪽]
- 패러다임 변화는 숫자상 데이터 그 자체를 바꿈.
원자론에 맞지 않는 실험 결과가 존재하지만 이후 원자론에 맞게 변화됨.
예) 프루스트는 구리의 두 가지 산화물에 대한 측정은 2:1이 아니라, 1.47:1이라는 산소 무게 비를 얻고 있음.
- 돌턴의 이론에 대해 부정적인 증거가 많아서 화학자들이 증거를 바탕으로 간단히 이론을 받아들이지 못함.
돌턴의 이론을 받아들인 후에 “거의 한 세대에 걸쳐서 자연을 두드려서 줄맞추는 작업”을 함.
화합물들의 백분율 조성비와 데이터가 달라짐.
- 돌턴의 이론은, 정상 과학의 퍼즐들이 왜 그렇게 도전적이며, 패러다임 없이 수행된 측정이 결론에 이르는 경우가 드문지 보여주는 사례.
(2019.08.17.)
