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과학자의 발상법

: 문제를 해결하고 새로운 지식을 탄생시키는 여섯 가지 전략

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과학 71위 | 과학 top100 1주
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품목정보

품목정보
발행일 2024년 06월 28일
쪽수, 무게, 크기 444쪽 | 148*215*30mm
ISBN13 9788934935643
ISBN10 8934935642

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저자 소개 (1명)

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과학은 왜 가장 믿을 만한 지식체계가 되었을까? 과학이 다른 학문과 구분되는 이유는 무엇일까? 과학을 과학답게 하는 요소는 무엇일까? 과학은 왜 그렇게 성공적인 학문으로 아직까지 명성을 떨치고 있을까? 이런 질문들에 한두 마디로 간단하게 답을 하기란 쉽지 않다.
--- 「서문」 중에서

온 국민이 즐겨 찾는 치킨집은 과연 몇 개나 있을까? 대한민국의 가구 수는 대략 2000만이다(이 정도는 상식적으로 알고 있다고 하자). 한 가구당 얼마나 자주 치킨을 주문할까? 하루 한 번은 너무 잦다. 한 달에 한 번은 너무 적다. 그렇다면 대략 일주일에 한 번이 적당해 보인다. 즉 대한민국은 일주일에 2000만 마리의 치킨이 필요하다. 이제 이 수요를 충족하기 위한 치킨집의 수를 추론해보자. 한 치킨집에서 하루에 몇 마리나 튀길 수 있을까? 가게마다 차이가 있겠지만 우리에게 중요한 것은 차수추정이다. 하루 열 마리는 (평균적으로 생각했을 때) 너무 적다. 그렇다고 하루 1000마리는 어려울 것이다. 그렇다면 하루 100마리 정도가 적당한 평균값이라고 추정할 수 있다. 이 치킨집이 일주일에 6일 영업한다고 하면 한 가게당 일주일에 600마리의 치킨을 공급할 수 있다. 전체 수요는 2000만 마리다. 따라서 전국의 치킨집 수는 (2000만/600)=약 3만 3000개라고 추정할 수 있다.
--- 「1부. 워밍업―정량적 발상」 중에서

케플러의 법칙, 또는 만유인력의 법칙에 명백하게 어긋나는 이 결과를 어떻게 해석할 것인가? 앞선 사례들에 익숙한 독자라면 과학자들이 귀납주의의 원칙에 따라, 또는 포퍼의 반증주의에 따라 뉴턴역학을 즉시 폐기하는 일 따위는 하지 않았으리라고 짐작할 것이다. 은하회전곡선에서도 당연히 과학자들은 선배들이 갔던 길을 선택했다. 즉 새로운 요소를 도입해 뉴턴역학의 패러다임 속에서 은하회전곡선을 설명하려고 했던 것이다. 그 새로운 요소가 바로 암흑물질이다.
--- 「2부. 보수적 발상」 중에서

그러니까 수성의 근일점 이동은 천왕성의 변칙적인 궤도와 달리 뉴턴역학의 허점을 드러내며 일반상대성이론의 손을 들어준 셈이다. … 일반상대성이론은 말하자면 엄마 뱃속에서 막 태어나기 직전에 이미 일차 검증을 통과한 것이다. 만유인력의 법칙에는 안된 일이었지만, 과학계 전체로 보자면 수성의 근일점 이동은 역시나 위기를 기회로 바꾸는 역할을 톡톡히 한 셈이다._160~161쪽, 〈2부. 보수적 발상」 중에서

[물리학에서는 대체로] 특수한 경우가 오히려 더 다루기 쉽고, 일반적인 경우가 대체로 더 어렵다. 왜냐하면 특수한 경우란 몇 가지 제한적인 조건이 붙는 것인데, 그러면 다른 자유도를 억제할 수 있어서 물리적으로 단순해지는 경향이 있기 때문이다. 그래서 물리학자들은 일부러 문제를 더 쉽게 해결할 수 있는 특수한 상황부터 시작하는 경우가 많다. 보통은 모종의 대칭성을 도입해 문제를 단순화한다. 일반적인 경우는 이와 반대다. 허용되는 자유도가 너무 많아 이를 깔끔하게 다루기가 어렵다.
--- 「3부. 실용적 발상」 중에서

그러니까 아인슈타인은 시간과 공간이라는 개념이 우리 우주 본연의 언어가 아니라 인간의 번역어일 뿐임을 밝히고 새로운 우주 본연의 언어를 발견해 그 언어로 우주를 다시 기술한 셈이다. 우주 본연의 언어란 바로 광속이었다. 아인슈타인은 광속이 매우 특별해서 갈릴레이식의 속도 덧셈법이 적용되지 않음을 간파했다. 그래서 광속은 어떤 관성좌표계에서도 변하지 않는다는 점을 새로운 이론의 전제조건으로 제시했다. 이는 곧 아인슈타인이 우주의 언어로서의 광속을 인식했다는 뜻이다._283쪽, 〈4부. 혁명적 발상」 중에서

단순함에는 주전원처럼 어떤 이론을 보조하는 수단의 개수가 적다는 것 말고도 여러 층위의 종류가 있을 수 있다. 태양중심설은 지구중심설보다 ‘개념적으로’ 단순하다. 행성들과 태양의 움직임을 관측한 결과를 놓고 보면 태양과 행성들의 상대적인 운동은 행성이 태양을 중심으로 공전한다고 보는 것이 자연스럽다. 이런 까닭에 후대의 튀코 브라헤는 다른 행성들이 태양 주변을 공전하고, 이들 모두가 한꺼번에 지구 주위를 공전하는 천체관을 제시하기도 했다. 그러나 그럴 바에야 차라리 지구 또한 태양을 중심으로 회전하고 있다고 보는 것이 더 단순하다.
--- 「6부. 미학적 발상」 중에서

19세기에는 제임스 클러크 맥스웰이 전기 현상과 자기 현상을 자신의 이름이 붙은 방정식(맥스웰 방정식) 속에서 하나의 ‘전자기 현상’으로 통합했다. 예컨대 전기장의 시간에 따른 변화는 회전하는 자기장을 생성하며, 자기장의 시간에 따른 변화는 회전하는 전기장을 생성한다. 후자는 곧 발전기의 원리이기도 하다. 전기와 자기를 별도의 현상이 아니라 전자기라는 현상의 두 양상으로 이해하는 것은 단순성이라는 관점에서 아주 효율적이다. 과학자들은 이런 식의 통합을 좋아한다._392쪽,〈6부. 미학적 발상」 중에서

우리가 과학에 다시 주목해야 하는 이유가 여기 있다. 지식의 창조에서 가장 성공적이었던 분야가 바로 과학이기 때문이다. 단순히 수많은 과학지식 자체가 중요한 것이 아니다. 그 지식들이 대체 어떻게 탄생했는지, 과학은 왜 과학적이며 왜 그토록 성공적이었는지를 메타과학적인 관점에서 분석하고 벤치마킹할 필요가 있다. 물고기 잡는 법을 제대로 알아야 한다. 요즘 유행하는 단어를 빌리자면, 과학은 하나의 플랫폼, 즉 지식 창출에 가장 성공적인 플랫폼이다. 플랫폼의 시대에는 플랫폼에 나타나는 최종 결과물에만 집착하지 말고(그건 이제 기계가 훨씬 더 잘한다) 플랫폼의 구조와 작동방식을 이해하고 익혀야 한다. 그것이 새로운 시대에 효과적인 생존전략이다. 이 책에서 과학자들의 발상법을 추적한 것도 이런 이유에서다. 지식 창조의 방법론을 알아야 인공지능에 휘둘리지 않고 인공지능이 내놓은 결과물을 냉정하게 평가할 수 있다.
--- 「후기」 중에서

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추천평 추천평 보이기/감추기

과학에 관심을 가진 사람의 가려운 곳을 긁어주는 책이 아닐까? 이전에 알고 있던 과학 지식이라도 그것을 과학자의 발상법이라는 주제에 초점을 맞춰 살펴본다는 건 저자가 오랜 시간 동안 대중과 소통해왔기 때문에 가능했던 발상일 것이다. 과학자의 관점에서 생각하는 기회를 갖게 하고, 과학을 한다는 것을 좀 더 깊이 있게 들여다볼 기회를 주는 책이다.
- 이강영 (경상국립대학교 물리교육과 교수)
인공지능이 과학자도 대체할 수 있을까? 다양한 인공지능을 경험하면서 이런 질문이 떠올랐다면 이 책을 읽어봐야 한다. 과학자의 발상법이 어떻게 과학을 만들어왔는지를 많은 사례를 통해 알려준다. 치킨집 개수 같은 일상의 정량적 사고부터 우주의 대칭성 같은 근본적인 아름다움의 추구까지 흥미로운 얘기들로 가득하다.
- 김항배 (한양대학교 물리학과 교수)

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