흔히 자연과학은 자연에 대한 객관적, 합리적 진술이라고 일컬어진다. 경험에 기반하고 실험에 의해 증명되기 때문에 확실하고, 또 그런 만큼 시간이 흐를수록 점점 더 발전한다고 한다. 이를 상징적으로 보여주듯이, 20세기 후반 이래로 물리학자들은 과학의 모든 이론들을 통합하는 최종 이론을 향해 매진하기 시작했다. 반면 자연과학(특히, 물리학)의 이러한 태도를 환원주의라 비판하는 흐름도 있다. 예컨대 인문학적 가치를 주장하는 경우가 그러한데, 이 세상 모든 것을 물질로 환원해서 설명하려는 것은 무리이며, 심할 경우 지적인 폭력이나 물리학 제국주의에 빠질 수 있다고 경고한다.

  이 강의는 실제 과학의 역사가 이런 상반되는 통념 모두와 크게 다르다는 점을 보여주고자 한다. 우선, 자연과학은 자연에 대한 우리의 경험을 기술하는 것이지만 그에 못지않게 우리의 경험을 새로이 발명하는 것이기도 함을 주목할 것이다. 또 자연과학과 비자연과학 간의 차이 이전에, 자연과학 내부에 상호 환원불가능한 이론들이 공존, 공생, 충돌함을 볼 것이다. 혁명적인 과학 이론이 등장한 과정을 통해, 과학사란 누적적으로 발전해온 것이 아니라 대체되고, 증식되며, 다양화되어온 과정임을 볼 것이다. ‘과학’이란 천의 과학, 수많은 이질적 과학들이 연결되고 소통하며 공존하는 장의 이름이다. 이후 새로운 과학“들”이 증식하기를!

1강. 인트로 - 신학의 과학, 과학의 신학: 과학혁명에 대한 중세적 인식에서 벗어나기 (7월 10일)

  17, 18세기는 과학혁명의 시기라 불린다. 종교적 억압 하에 신음하던 중세를 전복하고, 세계를 “있는 그대로”, 합리적으로 보는 근대로 이행했다는 의미에서 그렇다. 그런데 이런 과학혁명관은 역설적이게도 “너무나 중세적”이다. “중세=어둠 VS 근대=빛”이라고 하는 신학적 구도에서 벗어나지 못하고 있으니 말이다. 헌데 천동설과 지동설의 대립은 종교적인 것이기도 했지만, 관측 데이터와 논리가 총동원된 치열한 과학 논쟁이기도 했다. 실제 당시의 현장 속으로 들어가 보면, 근대 이전의 세계관이 얼마나 합리적이고 깊이 있던 것인지 알게 되며, 그렇기 때문에 더욱 갈릴레이의 천문학/물리학 혁명이 얼마나 위대한 것인지 절감하게 된다. 단지 있는 그대로 “본” 것이 아니라, 전혀 새롭게 “생각했기” 때문에 혁명이 일어났던 것이다.

2강. 경험에 반하는 혁명: 갈릴레오와 반(反) 자연적 자연과학의 탄생 (7월 24일)

  흔히 갈릴레오의 물리학은, 근본 원리에 바탕을 둔 그 이전의 사변적인 자연철학을, 관찰과 실험을 중심으로 한 자연과학으로 바꾸었다고들 한다. 그런데 과학사학자 코이레는 『갈릴레오 연구』에서, 갈릴레오에게 실험은 무의미했으며, 그의 물리학은 대단히 부자연스러운 과학이고, 심지어 우리의 경험에 크게 반하는 것이라고 주장하였다. 요컨대 갈릴레오는 수학(혹은 기하학)중심주의를 통해, 이전 시대는 물론 현실 자체를 단숨에 초월해버렸다는 것이다. 코이레의 견해는 기존의 과학사에 커다란 충격을 주었지만, 사실 오늘날 수학주의적인 물리학자들의 바탕에도 여전히 깔려 있는 생각이다. 그의 통찰을 깊이 음미하면서도, 그러나 우리는 묻지 않을 수 없다. “그렇다면 경험은 물리학에서 어떤 의미를 갖는가?”

3강. 절대성으로의 비약?: 상대성이론과 공간 없는 공간 (7월 31일)

  누구나 들어왔지만 대개는 제대로 알지 못하는 것, 아인슈타인의 상대성 이론이 그렇다. 여기서 ‘상대성’이란 말만큼 오해된 것도 적을 것이다. 가령 상대성이란 시간이라는 게 딱 정해진 게 아니라 그때 그때 상황에 따라 다르게 느껴진다는 것을 뜻하는 거 아니냐는 식의 생각이 통상적일 것이다. 덕분에 상대성 원리는 다양한 것을 포용하는 특징이 있다는 인상을 갖고 있는 경우도 적지 않다. 헌데 상대성 원리는 ‘상대적인’ 만큼이나 ‘절대적인’ 것이기도 하다. 아인슈타인은 애초에 이 이론을 불변(invarient) 이론이라 명명하려 했을 정도다. 상대성 이론이라는 게 과연 어떤 내용이고, 그 이론이 우리에게 가지는 의미는 무엇일지에 대해, 아인슈타인이 상대성 이론에 대해 직접 쓴 유일한 책 『상대성 이론』을 통해 생각해본다.

4강. 과학의 과학, 과학의 철학: ‘진보하는 과학’인가, ‘증식하는 과학’인가? (8월 7일)

  양자역학의 등장은 인류 지성사에서 가장 혁명적인 사건이라 할 수 있다. “양자역학을 이해한 사람은 양자역학을 이해하지 못한 것이다”라는 파인만의 유명한 말은, 양자역학의 비상식성을 단적으로 말해준다. 무엇보다도 큰 문제는, 모든 물리학의 기초 중의 기초, 즉 입자가 어떤 궤도로 움직이는지를 물어서는 안 된다고 주장한다는 데에 있다. 이것은 지성사의 후퇴인가, 아니면 전혀 새로운 물꼬를 튼 것인가? 한편 파이어아벤트는 『방법에의 도전』에서, 자연과학은 발전하는 게 아니라 증식되는 것이라는 놀라운 주장을 펼친 바 있는데, 이 강의에서는 과학의 증식 테제를 양자역학을 중심으로 생각해본다. 검토의 대상은 하이젠베르크의 『물리학과 철학』이다.

5강. 물리학과 역사의 창조: 역사-물리학은 가능한가? (8월 14일)

  물리학의 방정식은 가역적이다. 즉 시간이 흐르는 방향을 어떤 쪽으로 설정하더라도 아무런 변화가 초래되지 않는다. 그러므로 물리학에서 역사는 무의미하다. 자연법칙이 실현되는 필연적인 과정이 있을 뿐, 거기서 우연은 중대한 역할을 하지 못한다. 한편, 진화론자 굴드는 『생명, 그 경이로움에 대하여』에서 진화사를 근거로, 역사의 본질은 우발성(contingency)이라 갈파한 바 있다. 역사에서 우연도 꽤 중요한 정도가 아니라, 필연이 우연을 매개로 실현되는 게 아니라, 역사의 본질이 우발성이라는 것이다. 이것은 진화사에만 해당되는 얘기일까? 스티븐 호킹은 『위대한 설계』에서 관측을 우주론에 적용하여, 관측이 우주의 역사를 창조한다고 주장하였다. 그렇다면 이제 물리학도 비로소 역사를 다룰 수 있게 된 것일까?

6강. 결정론에 반대하는 자연과학: 소용돌이와 클리나멘의 물리학 (8월 21일)

  통상적으로 자연과학은 결정론의 세계라고 간주된다. 그래서 결정론의 이러한 확실함에 대해 한껏 매력을 느끼는 사람들도 있고, 또 반대로 자유를 아예 부정한다며 심히 반감을 갖는 사람들도 있다. 헌데 아주 오래전의 사상가인 에피쿠로스, 혹은 루크레티우스에게서 우리는 결정론에 반(反)하는 유물론, 결정론을 도리어 파괴하는 수학을 발견하게 된다. 그것이 바로 클리나멘(빗겨남)의 물리학이다. 아마도 그것은, 우리에게 지금까지와는 다른 과학을 가리켜 보이는 자연과학의 ‘오래된 미래’일 것이다. 미셸 세르의 『물리학의 탄생』을 통해 그 전망을 헤아려보자.