부제: 교양인이 알아야 할 과학의 모든 것
원제 Die Andere Bildung: Was man von den Naturwissenschaften wissen sollte (2001)

도대체 우리는 아인슈타인이 알았던 것을 정말로 알고 있을까?

<교양>이라는 책으로 독일에서는 물론 한국에서도 널리 알려진 문학 교수 슈바니츠는 아인슈타인의 상대성 이론의 중요한 핵심을 한 문장으로 표현하면 "모든 것은 어떤 식으로든 상대적이다"가 된다고 자신의 책에 쓰고 있다. 그러나 1920년대에 상대성 이론을 짧고 알기 쉽게 설명해달라는 기자들의 요청에 아인슈타인은 이렇게 대답했다. "이 세상에서 모든 사물이 사라지더라도 시간과 공간은 남아 있으리라는 것이 예전 사람들의 생각이었다. 하지만 상대성 이론에 따르면, 그럴 경우 시간과 공간도 사물과 함께 사라진다."

이 두 대답 사이의 거리는 얼마나 큰가? 전자는 과학에 무지하거나 무관심한 대부분의 일반인들의 생각을 대변한다. 그리고 자연과학도가 아닌 일반인에게 후자의 설명은 그 자체만으로는 몽상가의 비현실적인 꿈 이야기처럼 들린다. 우리는 일상생활에서, 광고에서, 각종 방송 매체에서 아인슈타인이라는 이름을 접하며, 학교에서 그의 유명한 공식 E= mc2 을 배웠다. 하지만 정작 "에너지는 질량에 광속의 제곱을 곱한 것이다"라는 이 공식이 우리 자신에게 어떤 의미를 가지는지에 대해서는 정확히 알지 못한다. 어째서 그런 것일까?

콘스탄츠 대학교 과학사상사 교수인 에른스트 페터 피셔는 바로 이러한 문제, 즉 우리 사회에서 소위 교양이 있다는 사람들조차 자연과학에 대해서는 대단히 무지하며, 또 그러한 사실을 조금도 부끄러워하지 않고 오히려 자랑스럽게 인정하는 경향에 이의를 제기한다. 그리고 기술 문명 시대를 살아가는 현대인에게 자연과학에 대한 이해는 단순히 '교양' 차원을 넘어서 반드시 알아야한 하는 기초적인 소양에 가깝다는 점을 역설하기 위해 이 책 <또 다른 교양>을 썼다.

과학책이 아니라 과학을 어떻게 이해해야 하는지 보여주는 책

저자인 에른스트 페터 피셔는 매우 독특한 사람이다. 쾰른 대학교에서는 수학과 물리학을 전공했는데, 그 뒤 미국 캘리포니아 공과대학에서 생물학으로 박사 학위를 받았다. 그러고는 정작 교수 자격 학위(Habilitation)는 과학사로 받았다. 독일 아마존에서 에른스트 페터 피셔가 쓴 책을 검색해보면 무려 일흔여덟 권이 나온다. 지난 십 년 동안 칠십여 권의 책을 저술했다. 그중 4분의 1 정도만 공저 또는 편저이다. 어떻게 이렇게 엄청난 양의 책을 써댈 수 있는지 놀라울 정도다. 그중 대표적인 저작 몇몇을 꼽아보면, <조끼 주머니 속의 아인슈타인> <예술과 과학 속의 색깔 체계> <레오나르도 다빈치와 하이젠베르크> <우주로 가는 다리―핵물리학과 세계 평화 사이의 볼프강 파울리> <이중나선의 시작―제임스 왓슨과 새로운 생명과학> <희미한 밤하늘―과학의 창조성과 개방성> <아인슈타인이 피카소를 만나 영화관을 가다. 또는 현대의 발견> <미녀와 야수. 과학의 미적 차원> <인간과 우주> <사유의 경계> <부분 없는 세계> <생명에 대한 의문> <머릿속의 세계> 등이 있다.

피셔는 과학의 다양한 분야들을 넘나들며, 과학과 역사와 문명과 예술의 관계를 다채로운 방식으로 보여준다. 과학사학자로서 몇몇 주요한 과학자들의 평전을 쓰는 것 외에도 과학과 예술이 어떻게 만나는지, 인간이란 무엇인지, 생명이란 무엇인지 등등 경계를 넘나드는 글쓰기는 아마 피셔 같은 특별한 사람만 할 수 있는 일일 것이다. 그는 지금까지 집필한 과학서들로 많은 상을 수상했는데, 로렌츠 오켄 메달(2002), 트레비라누스 메달(2003), 에두아르트 라인 문화상(2003), 독일 물리학회에서 수여하는 자연과학 저술상(2004), 괴팅겐 과학아카데미 자토리우스 상(2004) 등이 있다.

이처럼 박학다식하고 다양한 분야에 관심이 많은 저자의 책인 만큼 <또 다른 교양>이 다루고 있는 분야 또한 폭이 넓은데, 거기에다 깊이 또한 만만치 않다. 그래서 물리학, 생물학, 과학사, 과학철학을 자유자재로 넘나드는 이 책의 한국어판 번역 역시 이론물리학과 철학을 전공한 전문가 4인의 공동 작업으로 이루어졌다. 뮌헨 대학교에서 이론물리학으로 박사 학위를 받은 신동신은 유럽 과학의 탄생을 다룬 제3장, 우주론을 다룬 제5장, 입자물리학과 양자역학을 다룬 제6장을 맡았으며, 과학철학 전공으로 독일 트리어에서 박사 학위를 받은 나정민은 생명의 정의와 탄생을 다룬 제7장 및 제8장, 진화 이론을 다룬 제9장 그리고 연금술과 점성술이 나오는 제4장을 맡았다. 독일 베를린 자유대학에서 철학 사회학 정치학을 전공한 정계화는 제10장부터 제13장까지를 번역했다. 그리고 서울대학교에서 이론물리학으로 박사학위를 받고 막스플랑크 과학사연구소 연구원을 거쳐 현재 서울대 기초교육원 교수로 있는 김재영이 전체 원고를 퇴고했다.

<또 다른 교양>은 현대 과학의 주요 분야들을 종횡무진으로 넘나들면서 과학자와 과학적 사건, 과학 용어와 개념 등을 매우 흥미진진하게 이야기한다. 그리하여 이 책을 읽는 동안 독자들은 단순히 과학 이론에 대한 지식의 습득을 넘어서, 우리가 이 세계를 어떻게 바라보아야 하는지에 대한 시각을 갖게 될 것이다. 에른스트 페터 피셔는 피타고라스와 코페르니쿠스에서 칸트와 낭만주의 철학의 연관관계를 보여주며, 도플러 효과와 괴테의 색채 이론, 인간 유전체 프로젝트와 릴케의 시를 연결시키면서 과학이란 끊임없이 반박되고 수정되면서 반증되는 역동적인 인간 정신의 산물임을 역설한다.

"교양인은 자신이 이해할 수 있는 과학을 필요로 한다. 왜냐하면 그들은 그런 과학적 지식을 통하여 외적으로는 세계를 향하여 조금은 넓어질 수 있으며 내적으로는 자신 안으로 조금 더 깊어질 수 있기 때문이다. 그러한 과정을 통해서 우리들 모두는 자신 속에 잠재된 과학적 지식의 이해 능력을 발견하게 될 것이다."

본서의 내용

1장과 2장에서 피셔는 현대인이 과학 교양을 갖추어야 하는 필요와 당위성을 이야기한다. 또한 우리 사회가 교양 교육에 열성적이지만 정작 ‘교양’의 범주를 인문학으로 제한함으로써 생겨나는 문제점을 날카롭게 지적한다. 현대를 살아가는 사람들이 이 세계를 정확하게 파악하고 이해하는 데는 깊이 있는 철학적 사유과 인문적 성찰이 필요하지만, 실질적으로 올바른 판단을 내리기 위해서는 그전에 먼저 과학적인 앎이 바탕으로 주어져야만 한다. 과학적인 이해가 선행되지 않았을 때, 그것은 공허한 탁상공론에 불과하기 때문이다. 반대로 과학적인 지식만을 갖고 있으면 인간의 중심에서 올바른 판단을 내릴 수 없다. 따라서 인문교양과 과학교양은 각자가 자신의 영역 안에만 머무는 것이 아니라 상보적으로 작용할 때에만 최상의 효과를 낼 수 있다.

3장은 코페르니쿠스를 중심으로 한 유럽 근대 과학의 태동기를 살펴본다. 문예부흥기의 역동적 변화들, 다빈치와 갈릴레오 뉴턴에 이르는 과학의 거장들의 일화들, “아는 것이 힘”이라고 설파한 베이컨의 철학이 나타난다. 4장에서는 현재에는 과학이 아니라 미신으로 치부되고 있지만, 인류의 상상력을 자극했던 연금술과 점성술에 숨겨진 과학적 원형상을 밝힌다.

5장과 6장에서는 현대 물리학의 꽃인 양자역학을 중심으로 이론물리학의 핵심적인 키워드들을 골고루 다룬다. 피셔는 우주와 천체라는 거시적인 세계와 양자로 이루어진 미시적인 세계를 동시에 아는 것이 우리가 자연의 법칙과 질서를 이해하기 위한 전제조건임을 분명히 한다. 즉 대단히 커다란 것은 대단히 극소한 것과 어떤 상관성을 갖는다. 우주의 경계에 대한 고찰을 통해서 아인슈타인은 3차원의 공간을 뛰어넘는 4차원을 제시한다. 이때 아인슈타인의 이론은 인간이 인식할 수 있는 이성의 능력 밖에 있는 무엇인가를 전제한다. 즉 우리는 4차원 공간의 3차원적 존재라는 것이다. 그리고 우리가 4차원을 느낄 수 없는 이유는 인간의 인식 능력이 3차원 이상을 파악하도록 진화되지 않았기 때문이라고 피셔는 말한다.

7장과 8장에서는 생명의 근원을 밝히기 위해 행해진 다양한 실험들과 과학적 노력을 예로 들어 설명한다. 노벨 화학상 수상자 오토 바르부르크가 무로부터의 생명 탄생을 증명하기 위해 실행한 실험, 무기물에서의 생명 탄생 실험을 수행한 스탠리 밀러, 생화학자 만프레트 아이겐의 초순환주기와 오파린의 생명체로부터 산소가 생성되었음을 밝히는 실험 등등을 예로 들면서 생명 탄생은 어떤 법칙이라기보다는 일종의 운동 상태임을 밝힌다.

9장과 10장에서는 다윈의 진화론을 둘러싼 다양한 논쟁들과 다윈 자신의 진화에 대한 생각들을 살펴보고, 진화론적 인식론, 진화론적 심리학, 진화론적 의학 등등 현대에 이루어지고 있는 다양한 분야에서의 진화론적 접근을 냉정하게 비판한다. 이 장에서 특히 흥미로운 것은 의학적 관점의 진화론이다. 요산성관절염이나 모부스 치매, 무코비스치도제 유전자 돌연변이 등등 질병을 일으키는 유전적 요소도 진화적 관점에서 살펴보면 긍정적 기능이 있으며, 그렇기 때문에 이러한 유전자들을 자연 도태되지 않는다는 사실을 밝히는 부분이다. 이러한 설명에 따르면 유전자의 진화는 단지 현재의 우리를 위해서만 이루어진 것이 아니라 오랜 기간에 걸친 유용한 생물학적 선택이었음을 알 수 있다. 또한 인간 유전체 프로젝트나 유전공학의 성과가 실생활에서 구체적으로 활용되기 위해서는 아직도 오랜 시간이 필요하며 무엇보다도 생명윤리에 대한 인식이 선행되어야 한다는 부분은 ‘배아줄기세포’ 논쟁으로 혹독한 교훈을 얻은 우리에게 시사하는 바가 매우 크다.

11장, 12장, 13장은 과학에서 일어나는 혁명적인 발견의 사례들을 살펴본다. 그로부터 인간 역사에서 위대한 발상의 전환이 이루어지는 과정에 숨겨진 비밀을 파헤치며, 앞으로 과학이 나아가야 할 길을 제시한다. 즉 과학은 더 이상 상아탑 속의 지식에 만족하기를 거부하고 사람들 속으로 나와 사람들과 함께 어울리며 소통할 수 있어야만 하고, 그런 의미에서 “원리적인 통일성을 드러내며 동시에 심미적인 관조의 대상이 되어야만 한다”고 저자는 강조한다.

교양인이 알아야 할 과학이란 무엇인가?

매일을 치열하게 살아가는 우리 시대의 사람들에게 과학 이야기란 아주 먼 마법 나라의 이야기처럼 느껴진다. 하지만 휴대전화와 인터넷으로 대변되는 현대의 과학기술 시대에 테라토마가 무엇인지 또는 배반포가 무엇인지 알고 있지 않다면 어느 순간부터 교양인의 대열에서 낙오해버리는 것 같은 느낌도 든다. 그렇기 때문에 절실하게 필요해지는 것이 우리 시대의 교양인이 편하게 읽을 수 있는 과학 이야기이다. 그러나 그렇다고 해서 진지한 과학의 문제에 맞닥뜨려 나름대로 심각하게 고민을 해보는 대신 ‘물 탄 술’처럼 밍밍한 책으로 적당히 만족하는 것은 싫다. 과학자들처럼은 아니더라도 인류 문명이 찾아낸 가장 세련된 지식 가운데 하나인 과학을 나름대로 향유하고 싶은 것이다. 이 책은 바로 그런 사람들을 위한 책이다.

특히 현대 사회에서 가장 중요한 의미를 갖는 과학 교양 지식은 단순히 유전체(게놈)나 벅민스터풀러린이 무엇인지를 제대로 아는 차원만은 아니다. 이 우주는 어떻게 생겨났는지, 생명이란 무엇인지, 배아줄기세포 연구가 지니는 존재론적 의미는 무엇인지, 양자역학이 말해 주는 세계상은 무엇인지, 진화 이론은 사회적인 맥락에서 어떤 얘기를 해줄 수 있는지 등의 근본적인 물음에 나름대로의 견해를 가지고 대답할 수 있어야 비로소 교양 있는 사람이라 부를 수 있을 것이다.

일찍이 근대 과학의 태동기에 프랜시스 베이컨은 “아는 것이 힘”이라면서 새로운 과학의 탄생을 예찬했지만, 지금도 이 명언은 흔들림 없는 지위를 지키고 있다. 바로 이 힘이야말로 진정한 의미의 교양일 것이다. 흔히 누군가 말하고 있는 것을 들으면서 ‘어, 내가 아는 거네!’ 하고 생각하다가 얘기가 더 깊이 들어가면 ‘아, 내가 모르는 거였구나!’ 하는 경우가 있다. 알고 있는 것과, 알고 있다고 생각하는 것에는 중대한 차이가 있다. 진정한 교양은 알고 있다고 생각하는 것을 정말로 알고 있는 것으로 만드는 능력에서 비롯한다. <또 다른 교양>은 바로 스스로 알고 그것을 통해 세계에 대해 판단할 수 있는 시각을 갖게 해주는 진정한 의미의 교양서이다.

저자 에른스트 페터 피셔(Ernst Peter Fischer)는 1947년생. 쾰른 대학교에서 수학과 물리학을, 캘리포니아 공과대학에서 생물학을 전공했다. 콘스탄츠 대학교 과학사상사 교수로 재직하고 있으며, 과학 저술가로 활동하고 있다. <아리스토텔레스 아인슈타인 주식회사> <아인슈타인> <미녀와 야수―과학의 미적인 순간들> <사유의 경계> 외 다수의 책을 썼다. 아내와 두 딸과 함께 보덴 호수에서 살고 있다.

여러 신문은 본서를 다음과 같이 소개하고 있다:
“생명의 근원부터 우주의 크기에 이르기까지 교양이라 할 만한 과학적 질문과 답을 담고 있다. 매트리스에 올려놓은 무거운 공으로 '휘어진' 공간을 설명하고, '엔트로피'를 다루면서 셰익스피어의 시를 이용하는 등 접근법이 독특하다.”-조선일보
“'교양인이 알아야 할 과학의 모든 것'이라는 부제가 붙은 이 책은 일반인들의 과학 전반에 대한 보다 깊은 이해를 도모하는 책이다. 지금껏 '교양'은 인문과 예술 영역에 한정돼 있었지만 이젠 자연과학 교양이 긴급한 시대가 됐다는 것이다.”- 문화일보
“진화론, 게놈 프로젝트, 초끈 이론, 빅뱅 이론 등 교양으로서 알아야 할 과학 상식을 듬뿍 담았다. 과학뿐 아니라 역사, 문명, 예술 등 다른 분양의 경계를 넘나드는 글쓰기의 세계가 풍성하다.”- 중앙일보

한마디로 본서는 교양인이 알아야 할 과학 상식을 정리한 백과사전이다. 이 책 <또 다른 교양>은 현대 과학의 주요 분야들을 넘나들면서 과학자와 과학적 사건, 과학 용어와 개념 등을 전해주는 책이다. 단순히 과학 이론에 대한 지식의 습득을 넘어서, 우리가 이 세계를 어떻게 바라보아야 하는지에 대한 시각을 갖출 수 있도록 도와준다. 한국어판 번역은 이론물리학과 철학을 전공한 전문가 4인의 공동 작업으로 이루어졌다.

저자는 기술 문명 시대를 살아가는 현대인에게 자연과학에 대한 이해가, 반드시 알아야 하는 기초적인 소양에 가깝다고 이야기한다. 피타고라스와 코페르니쿠스에서 칸트와 낭만주의 철학의 연관관계를 보여주고, 도플러 효과와 괴테의 색채 이론, 인간 유전체 프로젝트와 릴케의 시를 연결시키면서, 과학이란 끊임없이 반박되고 수정되면서 반증되는 역동적인 인간 정신의 산물임을 역설한다.

본서의 차례

제1장 단상: 과학이라는 창문으로 생각하기
교양인을 위한 과학 / 이 책의 구성/ 과학은 거울이 아니라 창문 / 열린 의문과 내재적 목적 / 과학에서의 가치 문제 / 분할체인 인간

제2장 이중 교양
교양에 대한 질문 / 오해 이상의 것 / 과학적인 세계상 / 불공평한 가치 부여 / 상상하는 지식인 / 아인슈타인의 통찰 / 상상을 통함 앎 / 인지를 통한 앎 / 새로운 학문 / 시간에 대하여 / 엔트로피의 결과 / 시간 여행 / 과학적인 교양

제3장 유럽 근대 과학의 탄생
코페르니쿠스적 전회(轉回) / 코페르니쿠스적 귀결 / 인간의 코페르니쿠스적 분열 / 가설과 그것의 실험 / 운동 속의 세계 / 운동의 법칙 / 빛의 운동 / 가설과 그것의 실험 / 운동 속의 세계 / 운동의 법칙 / 빛의 운동 / 자연 법칙에 대한 믿음

제4장 연금술의 실제와 점성술의 끈질김
연금술에 대한 개괄 / 첫 번째 진실 / 인간이 만들어지다 / 과학의 그늘진 뒤안 / 뉴턴과 비주류 학자들 / 꿈의 상징 / 두 번째 진실 / 별자리와 사회 / 세계의 조화 / 미시 세계와 거시 세계 / 하날에 있는 그림들

제5장 우주와 그 경계
하늘의 계층 / 우주의 크기 I / 우주의 크기 II / 밤하늘 / 왜? / 무경계인가 무한인가 / 순수이성의 한계 / 아인슈타인의 해답은 '연결' / 결과가 있는 가정 / 관성 에너지 / 점점 더 빨리 팽창하는 우주 / 우주의 질량 / 부족한 질량

제6장 '얽힌' 세계: 원자가 전하는 가르침
아인슈타인의 빛 / 모든 가치의 전도 / 불연속성의 발견 / 자연은 양자도약을 한다 / 물질의 안정성 / 정신분열증 같은 물리학 / 상보성이라는 관념 / 물(物)자체에 더 가까이 / 불확정성 / 아인슈타인의 항변 / 양자 세계의 얽힘 / 초감각적인 지각은 없다 / 양자 스무고개 / 얽힘을 이용한 계산 / 모욕당한 고전적 이해 / 무(無)로부터의 적용 / 수학적 기호 / 원자의 소멸 / 상징으로서의 원자

제7장 생명이란 무엇인가?
생명의 위계질서 / 이중나선 구조 / 이중나선 구조를 다룬 소설 <순서>에 숨은 의미 / 분자생물학으로 가는 길 / 유전자는 어디에서 오는가? / 유전자의 변환 / 초인을 만드는 새로운 학문 / 데카르트적 분석 방법에 관하여 / 유전적인 것은 유전자에서 오지 않는다 / 유전자를 향한 여정들 / 학제간 연구를 위한 용기 / 유전암호와 그 밖의 발견들 / 분자 이론의 도그마와 그 한계 / 진핵세포와 원핵세포 / 리보형 / 생명의 리듬 / 잘못된 이해 / 유전공학에서 정의되는 생명 / 새로운 유전학 / 일상생활 속의 유전학

제8장 생명의 근원
생명이란 무엇이었는가? ― 대답 없는 질문 / 우주로부터 오는 생물체는 없다 / 지구 위의 생명 / 밀러의 실험 / 아이겐의 초순환주기 / 생명의 탄생에 관한 두 가지 주장 / 어떻게 새로운 물질이 나타나는가? / 비논리적 특이성

제9장 생물학적 진화에 대하여
생존을 위한 노력 / 인간과 인간의 창조자 / 자연사(自然史)라는 개념 / 변이의 결과 / 우연에 대한 의문점 / 진화의 과정 / 진화의 설계 / 가족을 이루는 인간종 / 성선택 / 원숭이에서 인간으로 / 진화에 대한 유전학적 고찰 / 운동의 시작 / 운동의 전개 / 새로운 형태의 운동

제10장 진화론의 응용과 그 한계
진화론적 의학 / 감염 / 가장 빈번한 유전병 / 분자 단위의 질병 / 암에 관한 질문 / 새로운 환경의 노화된 세포 / 텔레비전 속의 사람들 / 진화론적 인식론 / 진화론적 인식론의 한계들 / 자연선택과 성 / 네가 나에게 하듯 나도 너에게 / 집단을 통한 생존 전략 / 깨지지 않는 전략 / 무거운 짐을 진 말

제11장 자연과학의 혁명
과학혁명의 구조 / 의학에서의 패러다임 전환 / 불충분한 연구 논리 / 혁명의 유래 / 계속되는 과학혁명? / 제도적인 혁명들 / 혁명적인 과학이란 무엇인가 / 과학혁명은 어디에서 오는가 / 원형적인 표장 / 내적 변화와 외적 변화

제12장 20세기 과학의 특수성
나는 정말 두렵다 / 과학적 가치의 전도 / 예술 모델 / 자연의 한 초안 / 원자와 유전자 / 가치의 전도는 계속된다 / 예측 불가능성 / 부정확성 / 예술과 과학의 결합

제13장 전망: 예술로서의 과학
과학문화 교양층이 만들어내는 길 / 심미적인 기능 / 전설이 되어버린 상아탑 / 일반 의식 속의 상아탑 / 과학의 구성적 조형화 / 예술이 과학을 위해 할 수 있는 일 / 과학과 사문화