(1) 과학적 사실

1) 과학적 사실의 정의

(전략) 지금까지 과학적 사실에 대한 상식적이고 일반적인 생각을 정리해 보았다. 이 상식적이고 일반적인 사실에 대한 생각을 정리하면, 사실이란 자연에 이미 존재하고 있는 것이며, 인간 또는 과학자의 행위와는 무관하다는 것이다. 그렇기 때문에 사실이 달라지거나 변할 수는 없다. 그렇다면 사실에 대한 이러한 개념은 타당한 것인가? 현대의 과학자들과 과학철학자들은 과학적 사실에 대해 다소 다른 견해를 가지고 있다.

사실은 자연에 존재하는 어떤 실체나 자연에서 일어나고 있는 현상 자체가 아니라 인간에 의해서 관찰된 것, 다시 말하면 관찰진술을 의미한다. 과학적 사실에 대한 이 정의에 의하면 관찰 행위가 없으면 사실도 없다는 것을 의미한다. 사실을 이렇게 정의하는 데는 두 가지 이유가 있다. 그 하나는 철학적 이유이고, 다른 하나는 실용적인 이유이다.

먼저 철학적인 이유라는 것은 존재론적인 문제에서 출발하는 것으로서 철학의 큰 난제중의 하나이다. 이와 관련된 하나의 예화로써 "아무도 없는 숲 속에서 큰 나무 가지가 꺾어졌다면 소리가 났겠는가?" 라는 문제에 대하여 "소리가 났다."는 입장과 "소리가 나지 않았다." 라는 입장이 있다. 전자는 나무 가지가 휘어지면 상당한 탄성 에너지가 축적되어 꺾이는 순간 이 에너지가 나무를 진동하게 할 것이며, 이 진동은 주위의 공기를 진동시킬 것이기 때문에 소리가 발생했다고 주장한다. 이것은 물리학적으로 볼때 당연한 논리적 귀결로 보인다.

그러나 다른 한 편에서는 아무리 논리적으로 그렇다고 하더라도 그것을 입증할 아무런 증거도 없다는 것이다. 그 소리를 들은 사람도 없고 그 소리를 기록한 아무런 증거도 없다는 것이다. 자연 과학은 논리에 그 바탕을 두고 있는 것이 아니라 사실에 그 바탕을 두고 있다면 그 사실은 논리적으로 추론된 결과가 아니라 논리보다는 더 확실한 증거에 바탕을 두어야 하는 것이다. 그러나 그 소리가 발생하였다는 것은 실증적인 어떤 증거가 아니라 단지 기존의 물리학적인 이론에 근거한 추리일 뿐이다. 따라서 이 추리가 사실일 수는 없다는 주장이다.

(중략, 지금 철게에서 진행중인 논쟁과 별로 관련없는 부분)

과학의 이론이 바탕을 두고 있는 모든 사실들은 관찰된 바이다. 관찰되지 않은 것이 존재한다고 하여도 그것은 최소한 과학의 이론에는 사용할 수 없다. 사용할 수도 없는 것을 존재한다고 하는 것은 상황을 복잡하게 만들 뿐이지 문제 해결에 아무런 도움도 주지 못하는 것이다.
따라서 과학에서는 관찰하여 진술한 바를 사실로 정의하게 되었다. 관찰 자체가 사실은 아니다. 관찰은 관찰하는 사람의 행위이다. 이 행위 자체로는 과학의 이론의 형성에 사용될 수 없는 것이다. 관찰된 바가 진술되어야 한다. 진술은 말로도 가능하지만 글로 진술되어야 기록이 보존될 뿐만 아니라 다른 사람이 오해없이 활용할 수 있는 것이다.

이상의 논의를 요약하면 사실이란 자연에 존재하거나 일어나는 구체적인 사물이 아니고 관찰로 말미암은 진술이라고 할 수 있다.


2) 과학적 사실의 특성 - 너무 길어서 각 결론부만 요약합니다.

가. 관찰의 감각기관 의존성

빨강 초록 파랑 노랑의 네 가지 색으로 이루어진 원판을 1분간 응시하다가 흰 면을 보면 흰 면에 색 원판이 나타나는데, 이번에는 그 원래 색과는 보색인 색이 원판에 나타난다. 이것은 빨간 색만 계속 비추면 망막에 있는 빨간 색 감지체의 반응이 둔화되고 상대적으로 빨간 색과 반대인 파란색 감지체가 예민해진다. 그런데 이러한 상태에서 갑자기 밝은 부분을 응시하면 모든 파장의 빛이 골고루 망막에 가지만 빨감색 감지치는 반응을 약하게 하고 다른 색의 감지체는 예민하게 반응하므로 그 부분이 빨간색과는 보색관계에 있는 파란색으로 보이게 되는 것이다. 이것은 우리의 오감도 정보를 있는 그대로 감지하는 것이 아니라는 하나의 증거이다. 컬러 TV에서 나타나는 색깔이 방송국에서 보내는 색깔과 동일한 것은 아니다. TV에 보면 세 가지 색의 강도를 조절할 수 있는 버튼이 있다. 이 버튼을 어떻게 조절하느냐에 따라 화면의 색은 천차만별로 변하게 된다. 따라서 TV에 나타나는 색깔은 TV에 의해서 재창조된 색이지 방송국 카메라에 잡힌 색도 아니며, 실제 물체의 색은 더더욱 아니다. 이와 정확히 일치하지는 않는다 하더라도 우리가 사물을 보고 인식하는 색깔도 우리의 감각기관과 두뇌에 의해 재창출된 것이라고 보는 것이 타당하다.

그 밖에도 우리의 감각기관이 외부로부터 오는 정보를 왜곡시키는 다른 많은 증거들이 있다. 처음 기차를 타 본 사람에게는 기차가 무척 빠른 것처럼 느껴진다. 그러나 자주 타게 되면 속도감을 잃는다. 이러한 현상은 시각에만 있는 것이 아니라 청각에도, 후각에도, 촉각에도 있다. 어떤 냄새를 오래 동안 맡고 있으면 그 냄새를 느끼지 못하게 된다. 청각에서도 시끄러운 정도를 데시벨로 나타내는데 이 데시벨은 로그 함수로 되어 있다. 따라서 2데시벨은 1데시벨의 두 배가 아니라 10배이다. 이것은 우리의 감각이 외부 자극에 대하여 선형적으로 변하는 것이 아니라 비선형적으로 변하기 때문에 나타나는 것이다.

나. 관찰의 인지구조 의존

(유명한 그림 '여인과 노파' 를 검색하시면 해당 이미지를 보실 수 있습니다. 링크로 대신합니다. http://moogi.new21.org/tc/243 )

이 그림은 보는 사람에 따라서 젊은 여자로 보이기도 하고 나이 많은 할머니로 보이기도 한다. 어떤 사람은 두 가지 모습을 다 볼수도 있을 것이다. 같은 그림을 보면서도 사람에 따라서 다르게 본다는 것은 무슨 까닭인가? 그것은 아마도 관찰의 결과가 관찰되는 대상에 의해서만 결정되는 것이 아니라 관찰하는 사람이 가지고 있는 어떤 특성 (인지구조) 에 관계되기 때문일 것이다.

지금까지 살펴본 바에 의하면, 관찰은 우리의 감각 기관과 인지구조에 의해 이루어지며, 감각 기관에 의해서도 외부루부터 오는 정보가 변형되어 등록이 되고 감각 기관에 등록된 정보가 뇌에 전달되어 인식되는 과정이서도 기존의 인지구조에 의해서 재해석된다는 것을 알 수 있었다. 따라서 이러한 복잡한 과정을 통하여 진술된 관찰 진술인 사실은 우리에게 처음 입력된 정보와는 상당한 차이가 있게 된다. 즉, 관찰 진술은 우리의 감각 기관과 인지 구조에 의해서 영향을 받는다는 것을 알 수 있다.



다. 관찰의 이론 의존성

과학적 이론이 다른 이론에 비하여 객관성이 높고 예측과 통제력이 강한 것은 그것이 바탕으로 하고 있는 사실의 객관성이 높기 때문이다. 그런에 이 사실이 다시 이론에 의존한다면 그 이론은 사상누각에 불과한 것이 아니겠는가? 다음의 사례들을 통하여 이 문제를 논의하여 보자.

'전자의 질량은 9.1 * 10^(-31) kg 이다.

이 진술이 나오기까지의 과정을 살펴보면 이 진술이 어떻게 이론에 의존하고 있는가를 알 수 있다. 전자의 질량을 저울에 올려놓고 잴 수는 없는 노릇이다. 전자에 전기장을 걸어서 가속을 시켰을 때 얻은 속력으로 부터 전자의 질량을 측정할 수 있을 것이다. 이러한 방법을 사용할 때, 전자의 질량을 알기 위해서는 먼저 전기장의 세기로 부터 전자에 작용한 힘을 구하고, 전자의 이동거리, 그리고 걸린 시간을 측정하여 전자의 가속도를 구해야 한다. 가속도와 작용한 힘으로부터 전자의 질량을 계산할 수 있다. 따라서 다음과 같은 물리학적인 관계식이 동원된다.

F = ma , F = qE

이 두 관계식은 역학과 전자기의 이론에서 나온 것이다. 만약 이 이론이 틀리거나 수정된다면 이 이론에 바탕을 두고 계산한 전자의 질량도 달라질 수 밖에 없다.

이상에서 살펴본 것과 같이 관찰과 그 관찰의 진술인 사실은 자연에 존재한 것이 아니며 우리의 감각기관, 인지구조, 그리고 과학적 이론에 따라서도 달라질 수 있다는 것을 알 수 있다. 그렇다면, 이 사실에 바탕을 둔 과학적 이론을 어떻게 믿을 수 있다는 것인가? 과학적 이론이 믿을만하다는 주장은 틀린 것인가?

과학적 이론이 기초로 삼고 있는 사실이 여러 다른 요인에 의해서 달라진다는 것을 보고 실망한 사람들은 과학적 이론을 불멸의 진리로 생각하는 사람들이다. 그러나 과학은 불멸의 진리가 아니다. 과학 이론은 자연 현상을 설명하기 위한 하나의 가설이지 유일무이한 것이 아니라는 점을 명심해야 한다.



과학교육론 (권재술 외 10인 저, 교육과학사) 16페이지 - 23페이지의 내용입니다. 참고하십시오.