과학이론의 실험반증 불가능성에 대해

실험적으로 테스트할 수 없는 과학이론을 어떻게 바라봐야 하는지에 대해 글을 올려야지 예전부터 생각했다. 요즘의 입자물리학(끈 이론, 다중우주 이론 등)이 점점 실험할 수 없는 영역으로 가고 있는데, 과연 이 이론이 맞다는 것을 어떻게 판단할 수 있을까. (사실 가속기에서 실험할 수 있는 에너지 영역도 이미 우리 주변에서 일상적으로 볼 수 있는 영역을 훨씬 벗어난다. 이 부분은 일단 차치하자.)

얼마 전 New Scientist(2016년 2월 27일호)에 이 문제에 관한 기사가 실렸다. 최근의 힉스 입자 발견을 끝으로 CERN의 LHC에서 새로운 현상-입자-가 발견될 희망이 점점 줄어들고 있다. 중력과 양자역학을 통일하는 만물의 이론Theory of Everything으로 제시되었던 끈 이론은 아직 실험가능한 영역에서 예측치를 내놓지 못하고, (잘 모르지만) 대안으로 고려되는 고리양자중력(loop quantum gravity) 이론도 아직 큰 지지를 받지 못하는 모양이다. 이러한 상황에서 이론 물리학자들은 적어도 현 상황에서는 실험적으로 테스트가 불가능한 이론이 맞는지를 어떻게 판단하는지에 대해 논의를 벌이고 있다. 독일 뮌헨의 루트비히 막시밀리안 대학의 리하르트 다비트Richard Dawid 교수는 다음의 두 가지 기준을 제시했다. 첫 번째는 TINA(There Is No Alternative)라 불리는 기준이다. 문제를 설명하는 다른 대안이 없으면 일단 그 이론이 맞을 수 있다는 것이다. 두 번째는 실험으로 테스트된 이론과 잘 연결되는지의 여부이다. 그 이론 자체는 실험으로 테스트할 수 없더라도 다른 잘 확립된 이론과 부합하면 맞다고 볼 수 있다는 것이다. 아마 끈 이론 연구자들이 이러한 기준을 환영하는 모양이다. 하지만 모든 이론 물리학자들이 이러한 기준을 받아들이는 것은 아닌 것 같다.

이론 연구자들은 예전의 원자와 같은 예를 들면서, 당장 실험이 가능하지는 않더라도 언젠가는 실험이 가능해질 수 있으니 연구를 지속해야 한다는 입장이다. 하지만 원자는 당시 그 존재를 직접 테스트할 수 없더라도 ‘원자’라는 모델을 통해서 많은 자연현상을 설명할 수 있었다. 향후 끈 이론을 통해 현재 ‘주변’에서 이해되지 않는 자연현상이 이해될 수 있는 가능성이 있을까. 그렇지 않을 것이다. 이런 연구를 하지 말아야 한다는 것은 아니다. 순전한 지적 호기심을 위해 연구를 할 수는 있다. 하지만 좀 더 솔직해지면 좋겠다. 마치 오디오 애호가들이 정말 아주 미세한 음질의 향상을 위해 엄청한 돈을 투자하는 것처럼, 입자물리학도 이제 궁극으로 접근하면서 투자에 비해 우리에게 돌려주는 것은 점점 작아지고 있다. 

<퀀텀스토리>를 쓴 짐 배것은 현재의 실험으로 판별이 불가능한 과학이론에 회의적인 시선을 던지는 대표적 과학저술가 중의 하나이다(위에서 언급한 기사도 그의 글). 이런 관점을 보여주는 그의 책 하나를 다음에 리스트 한다.

연속된 성공에 대한 교훈

괴물로 변해가는 일본 - 전쟁 국가 일본의 광기 ㅣ 전쟁으로 보는 국제정치 정치 3
이성주 지음 / 생각비행 / 2016년 12월

1937년의 중일 전쟁부터 시작해서 태평양 전쟁으로 끌려 들어가는 일본 내 정치 상황 및 국제 정세에 대해 흥미롭게 읽었다. 

간단한 첫 번째 교훈은 군부에 대한 문민통제의 필요성이다. 사실 전쟁의 승패에 대해 가장 정확히 판단할 수 있는 집단은 군부이다. 군부는 또한 전쟁의 참혹성에 대해 가장 정확히 얘기할 수 있는 집단이기도 하다. 하지만 당시의 일본 군부는 러일 전쟁에서 이어온 승리의 방식에 취해 전쟁에 대해 대단히 낙관적인 전망을 했다. 또한 저자가 강조하듯이 외교적 해결책을 거의 전적으로 무시했다. 일본 내각은 이러한 군부에 휘둘렸으며 오히려 군사적 해결책을 적극 주장하기도 했다. 냉정하고 이성적인 인사가 아니라 호전적인 인사가 군 지휘부를 차지하고 있을 때, 문민통제의 상실은 일본과 같은 비극을 가져온다.  

또하나 드는 생각은 성공을 거듭할수록 그 다음을 경계해야 한다는 것이다. 당시 일본은 러일 전쟁의 승리로 조선과 만주를 차지하고 중국에 대한 야심을 드러내고 있었다. 러시아와 영국을 제외한 유럽을 차지했던 독일과도 비슷하게, 일본은 이러한 성공이 순전한 자신의 실력이라고 생각했다. 물론 실력도 있었다. 하지만 운도 크게 작용했다는 것은 무시했다. 그리고는 같은 방식으로 성공을 밀어 부쳤다 - 전쟁을 통해. 냉정하게 판단하는 인사들도 있었지만, 정황상, 정치구조상 이러한 의견은 묵살됐다. 오늘날도 비슷한 교훈을 얻어야 한다고 생각한다. 기업이 한 가지 전략으로 성공했을 때 그 다음을 경계해야 한다. 개인에게도 비슷한 교훈을 적용할 수 있지 않을까. 그래서 혁신이 중요하고 또 동시에 어렵다.  

저자가 지적하듯이 태평양 전쟁은 시작하기도 전에 패배한 전쟁이었다. 일본과 미국 사이에 존재했던 모든 실력차(경제력, 인구, 과학기술, 사회구조 등)가 이를 예견했다. 특히 가장 중요한 전략물자인 석유(그리고 유조선)에 대한 저자의 지적을 읽으니 도대체 무슨 생각으로 일본이 전쟁을 시작했는지 논리적으로는 이해가 가지 않는다. 하지만 일본은 예전에 했던 대로만 하면 승리하리라는 대단히 낙관적인 생각만을 가지고 전쟁을 시작했으며, 결국 무수한 물적, 인적 피해를 남기고 패배했다. 역사에 '만약'은 없다지만, 만약 냉정한 판단으로 일본이 미국과의 전쟁을 피했다면 어떻게 되었을까. 과연 오늘의 우리는 어떤 상황에 처해 있을지 여러가지 생각을 하게 한다. 

동물원 - 말하지 못한 내 사랑

또다시 연말, 이제는 시간이 너무 빨리 흐르네요. 지난 추석에 있었던 일인가 싶었는데, 기록을 보니 작년 추석의 일이에요. 1년이 어디로 간 것인가요. ㅋ 잠시 추억에 잠기며...

최근 읽은 2권의 전쟁사 책

두 권 모두 매우 얇은 문고판 입문서이다. <한국전쟁사>는 120페이지, <World War II>는 136페이지이다. 서로 다른 주제를 다뤘지만, <World War II>가 더 충실하다는 데에 한 표 던진다. <한국전쟁사>는 살림지식총서 495권, <World War II>는 옥스퍼드 대학교에서 나온 A Very Short Introduction 시리즈 422권이다. 살림지식총서와 A Very Short Introduction 시리즈가 표방하는 바가 비슷한 것 같은데, 아무래도 전문가의 풀이 얕은 우리나라 시리즈가 조금 부족해 보이는 것은 어쩔 수 없다. 

A Very Short Introduction 시리즈가 번역되어도 좋겠다는 생각을 했는데, 찾아보니 번역된 것이 있었다(교유서가 첫 단추 시리즈). 아직 매우 적은 수량이지만, 참고 삼아 다음에 리스트 한다.

<제1차 세계대전>의 원서는 134페이지, 번역서는 232페이지이다. 

읽고 생각하기에 관한 두 권의 책

읽고 생각하기에 관한 두 권의 책을 모아 놓는다. 유시민 작가의 책은 본인이 젊었을 때 읽었던 책을 다시 읽으며 느낀 감상과 생각을 모은 글이다. 연륜이 쌓이고 생각이 바뀌면서 다르게 읽힌 부분들이 고개를 끄덕이게 한다. 선정한 책들은 역시 사회와 역사에 관한 것들이 많다. 다음은 사마천의 사기열전을 읽으면서 했던 정치에 관한 생각이다.

유방과 한신은 야수적 탐욕이 판치는 정치.사회적 혼란과 전쟁의 한복판에 몸을 던졌다. 때로 짐승의 비천함을 감수하고 때로 스스로 야수가 되어 싸운 끝에, 야수의 탐욕이 지배하는 혼란의 시대를 역사의 뒤안길로 밀어냈다. 그리하여 수없이 많은 민중의 아들이 고향으로 돌아가 창과 칼을 녹여 쟁기를 만들게 했다. 민초들이 공포감에서 벗어나 생업에 힘쓰면서 아이들을 배불리 먹이고 늙은 부모를 편안히 모실 수 있는 기회를 제공했다. 비록 그 평화의 시기가 몇백 년에 지나지 않았다 할지라도, 이것은 공자와 맹자 같은 고귀한 성인도 이루지 못한 위대한 일이었다. (180페이지)

정인경 선생의 책은 아무래도 자연과 우주에 관한 책들을 많이 다룬다. 물론 역사와 철학에 관한 책도 나오지만, 무엇보다도 과학에 관한 책들을 통해 인간과 우주에 대해 성찰함이 저자의 목적일 것이다. 상당히 다양한 생각이 종횡으로 나오는데, 그중 하나, 뉴턴의 만유인력 법칙이 갖는 의미에 대해 다음에 옮겨 놓는다.

... 물체의 운동을 질량, 가속도, 힘으로 설명한다는 것은 아리스토텔레스의 형이상학에서는 상상도 할 수 없는 일이었다. 뉴턴은 사물의 본성에서 운동의 원인을 찾았던 형이상학에서 과감히 탈피했다. "나는 여기서 이러한 개념을 순전히 수학적인 것으로 사용하며, 그 힘의 물리적 원인이 무엇이며 어디로부터 나오는 것인지 고려하지 않을 것"이라고 말했다. 뉴턴은 이전의 철학이 했던 연구의 목표와 방법을 따르지 않겠다는 뜻을 분명히 한 것이다. 운동의 원인을 알지 못해도 그 원인의 결과를 명백히 설명할 수 있다. (123페이지)

이와 같이 저자와 함께 책을 읽으며 그 의미를 살피는 것은 역시 원전에 관한 소개와 입문의 의미를 갖는다고 할 것이다. 모든 원전(특히 과학 원전)을 읽기가 현실적으로 어렵다고 할 때, 그래도 소개된 책 중 일부라도 나중에 관심을 갖고 읽을 수 있다면 더 바랄 나위가 없으리라. 더불어, 생각하는 지경이 조금 더 넓어진다면...