과학은 미래로 흐른다

과학은 미래로 흐른다 - 빅뱅부터 현재까지, 인류가 탐구한 지식의 모든 것
에른스트 페터 피셔 지음, 이승희 옮김 / 다산사이언스(다산북스) / 2022년 1월

메타버스 시대에 꼭 필요한 7가지 과학지식을 담은 이 책은 "세계적인 과학사가 에른스트 페터 피셔가 엄선한 최소한의 페이지로 최대의 지적 기쁨을 선사하는 과학교양서" 라고 책 소개에 기재되어 있는데 개인적으로는 조금 어렵게 다가왔다. 책 자체로 그냥 봤을 때는 이 소개 글 대로 최소한의 페이지로 최대의 지적 내용을 확인할 수 있으리라 기대했는데 너무 압축된 내용이라 그런지 해석에 있어서 몇 가지 참고 자료를 찾아보고 생각하는 시간이 필요했다. 

<목차>
Chapter 1 · 빛과 에너지
Chapter 2 · 우주 속의 지구
Chapter 3 · 생명에 대한 시선
Chapter 4 · 호모 사피엔스와 인간 게놈
Chapter 5 · 역사의 변혁
Chapter 6 · 인간과 기계
Chapter 7 · 예술을 위한 시간, 혹은 과학에서 진리로

목차에서 확인할 수 있듯이 총 7가지 주제를 가지고 굉장히 오랜 과거에서부터 현재까지의 방대한 내용과 자료를 담고 있다. 챕터 1부터 7까지 읽다 보면 시간상 흐름도 과거에서 미래로 흘러가는 양상을 띄고 있다. 개인적으로 가장 흥미로웠던 챕터는 챕터 3과 챕터 4 부분이었다. 많은 내용이 생략되어 있으나 전반적으로 자연과학의 형성과 효과에 대해 다루고 있으니 읽기 전 참고하면 좋을듯하다. 더불어 이 책에서 전하고자 하는 바는 아래 내용으로 요약할 수 있을 것 같다.

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지식은 인간을 변화시킨다. 개별 인간뿐 아니라 모두를 함께 바꾼다. 그리고 인간은 지식으로 세계를 변화시킨다.
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챕터 안에 담긴 내용들은 꼬리에 꼬리를 무는 양상으로 내용이 넓게 퍼져 나간다. 앞선 지식을 바탕으로 이후 또 다른 과학자가 이를 활용하여 발전시킨 새로운 지식과 과학의 발전에 대해 서술하는 형태다. 뉴턴과 칸트, 아인슈타인은 이 책에서 자주 언급되는 인물들 중에 하나다. 저자가 중요하게 생각하는 인물 중에 하나라는 생각이 든다. 그럼 챕터별로 살펴보자.

Chapter 1 · 빛과 에너지

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에너지는 보존되면서도 다양한 형태를 통해 세계를 변화시킨다. 에너지가 활동하는 비밀스러운 시간은 멈추지 않는다.

21페이지 中
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세계는 환상이라는 내면의 빛을 통해서도 나타날 수 있게 되었다. 세계는 이제 인간의 발명품이 되어 알베르트 아인슈타인의 이론처럼 추상적으로 표현된 과학과 파블로 피카소의 추상화 같은 작품 속에서 그 모습을 드러낸다.

22페이지 中
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리제 마이트너는 아인슈타인의 ' E=mc2' 공식을 이용해 '원자폭탄'을 만드는데 이용했다.

막스 플랑크의 양자도약은 '양자역학'이 탄생하는 계기가 되었다. 양자역학이 세계관을 완전히 바꿈으로써 인류에 중요한 역할을 하였다.
양자역학은 원자와 빛에 관한 학문이지만 철학적 사고에 새로운 영역을 개척했고 트랜지스터와 같은 기술을 발전시키는 등 일상에 깊이 스며들어 세계 경제에 막대한 기여를 했다.

철학적으로 빛의 이중성은 '상보성'이란 개념으로 토론되었는데 이 개념을 닐스보어가 물리학에 도입했다.

이 내용에서 보면 꼬리에 꼬리를 물듯이 앞선 지식이나 과학의 발전을 이용해 후에 다른 과학자가 새롭게 변화 및 발전시켜 효과를 나타내었다는 방식으로 서술하고 있다.

Chapter 2 · 우주 속의 지구

코페르니쿠스는 지동설을 주장했으나 그 증거를 제시하지 못했다. (지동설: 태양이 우주의 중심에 위치하고 그 주변을 지구와 달, 다른 해성들이 공전한다는 설) 그러나 칸트는 코페르니쿠스가 도입했던 지구의 두 번째 회전에 대해 생각하면서 코페르니쿠스적 혁명을 완성했다.

첫 번째 회전은 태양 주위를 돌며 1년이 걸리는 반면 두 번째 회전은 지구가 자신을 축으로 회전한다. 이 지구의 자전은 낮과 밤을 만든다. 

Chapter 3 · 생명에 대한 시선

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유전자는 그냥 존재하지 않고 생성되고 만들어지며 그렇게 끊임없이 새로운 생명을 만들어내는 동자로서 활동한다. 구체적으로 파악하기 힘든 이런 성격 때문에 생명이 자신의 특질을 얻는 행위를 동사로 표현하고 말할 때 유전자의 역동성을 더 잘 이해할 수 있다는 제안이 나오게 된다. 유전자는 유전한다.

98~99 페이지 中
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<다윈의 폭넓은 사유에 대한 역사적 평가 세 가지>

첫째. 당시 물리학에서 주도권을 넘겨받기 시작했던 확률이라는 사고법이 다윈의 이론 덕분에 생물학에도 들어왔다.
둘째. 다윈이 완전하게 창조된 영원한 피조물이라는 그리스도교의 관점을 의도적으로 무시하면서 생명의 운동과 변화, 그리고 생명 형태의 다양성이라는 생각을 이용했다는 점이다.

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단세포에서 다세포로 가는 과정에서 특별하고도 새로운 일이 생겨났다. 그것은 바로 죽음이다.

109~110페이지 中
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죽음을 통해서 생명이 지속적으로 진화한다는 개념으로 이해하면 될듯하다.

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인간과 관련해서 보면 처음에는 무기체가 있었고, 그다음 유기체가 나왔으며 유기체의 도움으로 정신적인 것이 나타났다. 그리고 마지막으로 영적인 것이 등장한다. 오늘날 이 형성 과정을 '정보'라는 개념으로 포현하는 일이 가능하다.

115페이지 中
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생명은 끊임없이 움직이며 진화하고 있음에 대해 "무기체-유기체-정신적인것-영적인것-정보라는 개념으로 표현 가능"으로 나열해서 설명하고 있다.

Chapter 4 · 호모 사피엔스와 인간 게놈

칸트는 '인간은 무엇인가'라는 대단히 오래된 질문에 보편적 대답을 찾으려고 노력했다. 칸트는 이 거대한 주제를 세 개의 질문으로 나누자는 구체적인 제안을 한다.

'나는 무엇을 알 수 있나'
'나는 무엇을 해야 하나?'
'나는 무엇을 희망해도 되나?'

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21세기는 '고고유전학'이라는 호모 사피엔스로 가는 특별한 문을 찾았다. 이 연구는 전체 유전물질의 측정과 해석을 이용하는데 이 전체 유전물질을 게놈이라고 부른다. 모든 생명체의 유전물질은 기다란 DNA 분자들로 구성되며 이 분자들은 자신들의 생물학적 효능을 구성 물질의 순서(시퀀스)에 의해 얻는다.

130페이지 中
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유전적으로 가장 차이가 나는 사람들도 여전히 세포 안에는 99.8% 동일한 유전자 서열을 공유한다. 유전자 텍스트에서 차이를 만드는 글자는 약 400만 개 정도다. 인간의 유전자는 단지 작은 차이만을 보여줄 뿐이다. (...) 유전학에는 게놈으로 정의될 수 있거나 더 우월한 존재로 규정될 수 있는 어떤 인간 집단도 없다.

131~132페이지 中
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인종으로 사람을 차별하고 멸시하는 행위는 유전학적으로 봤을 때는 의미 없는 행동이라는 것을 알 수 있다. 약간의 차이만 있을 뿐 우리는 누가 더 우월하다 말할 수 없다. 이외에도 언어, 문자, 종이의 발달에 대해서도 서술되어 있어 참고하면 좋을듯하다.

Chapter 5 · 역사의 변혁

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철학은 '전환' 대해 말하기를 좋아하고, 정치는 '변화'라는 개념을 선호한다.
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이 '전환'과 '변화'의 영향으로 수십 년 동안 수백만 개의 사례에 적용되었는데 컴퓨터 산업, 인공위성, GPS, 자기공명 영상, 생명공학, 구글 검색엔진, 인터넷 등이 그것이다.

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미국 혁명, 프랑스혁명, 독일혁명, 이란혁명 등은 보편 인권의 선언과 함께 새로운 의식의 단계를 대표하고 대단히 중요한 진보를 가져왔다. (...)

이를 통해 인간을 소외하는 통치 구조를 극복할 수 있었고 인간을 무시하는 체제가 전복될 수 있었다.

161페이지 中
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인간 이해를 통해 인간이 역사를 만든다는 생각으로 이끌면서 이후 인간은 세계를 움직이는 존재라는 인식이 생기고 이 인식에 따라 스스로 변해갔는데 이렇게 인류는 역사 과정을 움직이는 '원동자'가 된다.

163페이지 中
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우주는 점점 더 빨리 확장하는데 전문가들은 이것이 비밀스러운 암흑에너지 때문이라고 말한다. 여기에서 암흑에너지는 인류가 역사를 추동하는 혁명을 말하는데, 이 첫 번째 혁명은 바로 '언어 발달을 통한 인지적 전환'을 의미하며 인간을 생물학적 특성으로부터 독립하게 만든 전환이다. 이를 통해 인간은 실재를 묘사할 수 있었을 뿐 아니라 가능성도 발명하고 설명할 수 있었다. 이때부터 단 하나의 역사가 아닌 여러 이야기가 존재하게 되었다.

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대학교라는 단어는 라틴어 '우니베르시타스'에서 나왔으며 교사와 학생의 공동체를 의미한다. 대화를 통한 교육이 진행되던 이 대학교들에서 '중세의 과학 혁명'이 시작되었다. 1050~1250년 동안 진행된 이 혁명은 고대의 과학적 사고인 '자기 참조 특성'이 두드러진다.

174페이지 中
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<역사의 변혁> 챕터에는 각종 혁명을 통한 '의식의 변화', 언어발달을 통한 인지적 전환으로 인해 인류가 역사를 추동하는 '혁명의 변화', 그리고 《대학교》라는 교육기관을 통한 '과학혁명'의 변화에 대해 이야기하고 있다. 이외에도 신앙과 지식 영역의 갈등으로 인해 발생한 '르네상스'와 '종교개혁'에 대해서도 서술하고 있는데 '르네상스'는 과거를 지향했으며 고대 문화의 부흥을 추구했고, '종교개혁'은 명백한 쇄신 운동이며, 결국 서방 교회의 분열을 이끌어 내게 된다. 이 두 운동의 배경에는 1455년에 시작된 유명한 미디어 혁명이 있는데 이러한 각종 혁명을 통해 다양한 변화의 움직임에 대해 이야기하고 있다.

Chapter 6 · 인간과 기계

■증기기관의 발명은 1차 세계대전과 2차 세계대전을 더욱 고무시켰다.
■진공관은 전화기를 발명하게 했다.
■전자 진공관은 라디오의 발명을 가져왔다.
■내연기관의 발전으로 자동차 유행을 가져왔다.

정보라는 개념이 중심에 자리 잡게 되어 산업혁명을 일으키게 되는데 이것을 디지털 혁명이라고 한다. 세계에서 가장 두드러지게 나타나는 디지털 혁명의 체현은 독일에서는 '핸디'라고 부르는데 마르틴 하이데거 철학의 한 개념에 비추어 보면 "핸드폰"에 대한 이중의 의미를 발견할 수 있다.

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'손앞에 있음'과 구별되는 '손안에 있는' 존재!
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위 이중적 의미만으로도 현대의 '핸드폰'을 떠올리는 것은 그리 어렵지 않다. 산업혁명 이후 핸드폰의 발전 속도와 과정을 살펴보면 짧은 기간 안에 얼마나 많은 것들이 변화했는지 알 수 있다. 가히 가장 두드러진 디지털 혁명이라고 부를만하다.

Chapter 7 · 예술을 위한 시간, 혹은 과학에서 진리로

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아인슈타인은 예술과 과학은 당연히 공통점이 있으며 이에 대해 그가 쓴 <나의 세계관>에서는 양쪽 모두 '비밀스러움의 경험'은 존재하며, 이 경험은 '진정한 과학과 예술이 태어날 때부터 늘 함께 하기때문이다.' 라고 기재하였다.

235페이지 中
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칼 포퍼는 신화에서 과학과 예술의 공통 기원을 보았으며 심지어 이를 '혈연관계'라고 표현했다. 왜냐하면 둘 다 '우리의 기원과 운명, 그리고 세계의 기원과 운명을 해석하려는' 시도에서 태어났기 때문이라고 말했다.

235페이지 中
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미국 작가 레이먼드 챈들러는 "진리에는 두 가지 종류가 있으며 길을 제시하는 진리와 마음을 따뜻하게 해주는 진리가 그것이다. 첫 번째 진리는 과학이며 두 번째 진리는 예술이다" 라고 말했다.

236페이지 中
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예술과 과학을 우리는 따로 두고 생각하는 경우가 있지만, 사실 과거로 거슬러 올라가 보면 오랫동안 쌍둥이같이 닮은 듯 다른 얼굴로 둘은 서로 영향을 주고받으며 성장하고 발전해 왔다는 것을 알 수 있다. 

우리가 메타버스 시대로 도약하는데 꼭 필요한 과학기술을 7가지 주제를 통해 살펴보면서 과거의 발전과 흐름을 통해 미래를 들여다볼 수 있는 시간을 가질 수 있었다. 압축적으로 서술되어 있는 과학지식이나 역사의 흐름은 세부적으로 나누어 각 영역별로 참고하면 더 좋을듯하다. 무엇보다 이 7가지 챕터에서 언급되는 주제들은 앞으로 중요하게 다루게 될 영역이므로 과거의 흐름부터 어떻게 변화해왔고 어떤 관계를 맺고 있는지를 파악해 앞으로 미래에는 어떤 형태로 변화하고 쓰이게 될지 가늠해보고 상상해보는 재미도 있을듯하다. 분명한 건 과거의 발전 속도보다 앞으로 펼쳐질 21세기의 변화가 더 빠르고 고도화될 것이므로 이를 지켜보고 적응해 나가는 것도 중요한 한 부분일 것 같다.