현대 과학의 이해 - 두번째 시간

현대과학의 이해 두번째 시간

현대과학의 시스템적 사고

물리학의 기계론 모형은 윌리엄 하비의 혈액 순환 현상에 처음 적용되어 뛰어난 성공을 거두었지만, 소화, 신진대사 등에는 잘 적용되지 아니했다. 그러나 생물이 복잡한 화학 과정을 포함하기 때문에 매우 복잡해 보일 뿐, 모든 생명 현상, 심지어 인간의 인지 작용, 감정, 도덕감도 결국 물리와 화학의 기본 법칙으로 환원시켜 설명할 수 있으리라는 믿음은 최근까지도 계속되었다. 그 결과 20세기에 유전 현상을 나타내는 근본 물질인 DNA의 분자 구조가 밝혀지고, 2001년 인간 유전체의 30억 개 염기 서열을 분석하는 개가를 올렸다. 그러나 환원주의 연구 방법의 한계는 생물의 발생과 분화, 체온과 같은 내부 항상성 유지, 뇌의 기억과 학습 능력과 같은 주제에서 곧 드러난다. 세포를 이루는 분자들의 특성에 대해 아무리 상세히 안다고 하여도 세포들이 전체로서 어떻게 통합되어 들어가 그러한 생명현상을 나타내는지는 이해할 수 없는 것이다.

20세기에는 과학과 산업의 발달이 가져온 폐해에 대한 사회적 각성으로 과학의 절대성에 대한 회의와 비판의 시각이 대두되었을 뿐만 아니라 과학 내에서도 기존의 환원주의적 연구 방법의 한계가 드러나고 새로운 과학관이 등장하기 시작했다. 과학 혁명이기에 확립된 환원주의 과학관은 생물을 포함한 전 우주의 복잡한 현상을 이루는 가장 작은 부분까지 쪼개 분석함으로써 전체에 대한 이해에 도달하려는 방법이다. 이 세상을 고립된 구성 재료들로 조립되어 정확하게 운행되는 기계로 보는 환원주의적 세계관에서는, 일어나는 모든 사건에는 명확한 원인이 있고 어느 한 시점의 상태를 상세히 알면 미래의 결과도 정확하게 예측할 수 있다고 본다. 자연을 객관적으로 정확하게 측정하고 미래를 예측할 수 있기 때문에 과학 연구는 정당화되어왔다. 2001년 발표된 인간 게놈 프로젝트 결과에서 가장 충격적인 사실은 인간의 유전자 수가 예상보다 훨씬 적은 3만여개라는 것이었다. 이것은 유전자들이 고립적으로 작용하는 것이 아니라, 유전자들이 다양한 방법으로 긴밀한 연결 관계를 맺는 과정에서 다양한 생명 현상이 나타남을 의미한다. 따라서 인간 유전체가 밝혀진 21세기 포스트 게놈 시대에 생물학자들의 관심은 개별 유전자에서 유전자들 전체의 상호 작용 패턴으로 이동하였다. 비로소 생물학에서도 시스템적 시각이 적극적으로 적용되기 시작한 것이다.

19세기 말에 시작된 생태학은 시스템적으로 연구되는 대표적인 생물학 분야이다. 생태학은 지구 가족의 구성원들을 연결하는 전체적 관계에 대해 연구하는 학문으로 20세기 말부터 산업화에 의한 환경 문제가 심각해지면서 주목받기 시작하였다. 최근에 확립된 시스템 생태학은 집단과 연결망이라는 개념을 제공하여 시스템적 사고를 더욱 풍부하게 발전시켜 주었다. 사회나 생태계에서는 구성 성분들이 고립된 것이 아니라 유기적으로 연결되어 상호 작용하고, 그 결과 각 성분이 가지고 있지 않은 새로운 특성이 전체적으로 창발 된다. 이러한 시스템에서 전체는 부분들의 합보다 크다. 따라서 그 시스템을 구성성분들로 쪼개면 시스템의 특성은 사라져 버린다. 예를 들어, 생명을 이해하기 위해 생명체를 DNA와 탄소, 수소, 산소 단위까지 쪼갤 경우 생명의 특성을 사라지게 된다. 1932년 양자론으로 노벨상을 받은 하이젠베르크는 부분이 모여 전체의 특성을 결정하는 것이 아니라 전체의 특성이 부분의 특성을 결정한다는 사실에 큰 충격을 받고 자서전의 제목을 《부분과 전체》라고 붙였다. 오늘날의 시스템의 개념은 국제 경제학, 군사 전략, 의학, 심리학, 뇌신경학, 생태학 등 모든 학문 분야에서 활발하게 적용되고 있다.

현대 과학 문화와 과학의 대중화 이해

생명 공학, 원자력, 컴퓨터 기술과 같이 사회에 파괴적 충격을 줄 위험성이 내포된 과학 기술은 과학 기술자들이 토론의 장을 마련하여 자신들의 연구에서 야기될 수 있는 문제들을 제기하고 해결하기 위해 노력해야 한다. 또, 소수의 과학자 판단에만 맡겨 두기에는 이들 과학 기술과 관련된 사회적 이해관계가 너무 복잡하기 때문에 사회의 다양한 계층의 사람들이 관심을 갖고 사회적 합의를 이루어 나갈 필요가 있다. 대한민국에서 최근에 생명 윤리 자문 위원회가 생명 공학 관련 문제에 대하여 전문가들이 정확한 정보를 제공하고, 시민들이 참여하는 토론회를 열어 부작용을 사전 방지하고, 바람직한 발전 방향을 제시한 것은 좋은 출발이었다. 이러한 실천은 과학 기술을 일상생활과 융합시키고 과학 문화를 형성하는 좋은 기회가 된 것으로 평가된다.

인류의 미래는 의회나 정당이 아니라 과학자의 실험실에서 탄생한다고 보는 견해가 있듯이, 현대의 과학 기술은 경제력, 군사력 등과 함께 국가 경쟁력의 중요한 원천으로 인식되고 있다. 그러나 과학의 발전을 위해서는 예산을 늘리고 과학자들이 노력하는 것만으로는 안 되고, 일반 대중이 과학 기술을 이해하고 존중하는 사회 수용 능력이 발전해야 한다. 이러한 인식에서 1990년대부터 과학 기술 문화에 대한 논의가 시작되었다. 이로부터 과학 기술자에게 연구 내용 및 성과를 사회에 설명하는 의무를 부과하여, 과학 연구와 대중 사이의 상호 이해를 증진하며 과학 기술의 원리 및 동향에 대한 국민의 흥미와 관심을 키우고, 과학 기술의 발전 방향에 대한 사회적 토론을 촉진하는 것 등을 내용으로 하는 과학 문화 사업이 펼쳐지고 있다. 전문화된 과학 기술 내용을 일반인들에게 보급ㆍ이해시키고, 새로운 과학 기술에 대한 대중의 수용 태세를 증진함으로써 과학의 발전에 이바지할 수 있기 때문이다. 이를 위해 설립된 한국 과학 문화 재단은 과학 문화 확산을 위해 과학 축전, 과학 경진 대회들을 개최하고, 과학 문화 기반 확충을 위한 과학상 제정, 우수 과학 도서 인증 사업, 학술회의 개최를 지원하고 있다. 또, 대중 매체 사업 운영 등의 구체적인 활동도 벌이고 있다. 과학 기술은 과학 기술자라는 특수한 집단에 의해 행해지는 활동으로 일반 대중의 생활 바깥에 있다는 인식을 계몽하는 것을 목표로 과학의 대중화 운동도 진행되고 있다.