과학적 사고방식이란 무엇일까?

[2019 우수과학도서] 2019 우수과학도서 - 인물과 실험으로 보는 스토리 물리학

인물과 실험으로 보는 스토리 물리학 ⓒ 글라이더

그들은 어떻게 과학적 사고를 발전시켰나?

지금은 과학적 지식이나 사고 방법에 대해 누구나 교육 받을 수 있을뿐만 아니라, 과학을 일상적으로 접할 수 있는 시대다.

하지만 과학적 사고방식이 인류의 태동과 함께 하지는 않는다. 오히려 인류가 개척하고 발명해낸 하나의 세계이고 오랜 시간에 걸쳐 구축되고 담어져 가는 체계이다.

이 책은 아리스토텔레스, 뉴턴, 맥스웰을 중심으로 고전물리학의 발전 과정을 집중적으로 되짚어보고 과학적 사고의 원형에 접근하고자 한다. 본문에서 다루는 실험을 이해하는 과정 중에 등장하는 여러 가지 배경 이야기들은 이런 과학적 방법의 발전 과정을 좀 더 입체적으로 느낄 수 있게 돕는다. 

물이 비커 사이에 걸쳐서 다리를 만들고, 평범하게 굳힌 유리가 총알을 맞고도 깨지지 않고, 마트에서 구한 사탕이 쪼개지면서 빛을 낸다. 이 책에서 다루는 실험들은 대단치 않은 겉모습에 비해서 극적인 효과를 주는 것들이다.

하지만 이 현상들의 핵심을 이해하는데 첨단 이론이 필요하지는 않다. 단편적으로 알고 있던 이미 배운 과학 지식들을 유기적으로 꿰어낼 수만 있으면 된다. 우리는 각각의 실험에서 이런 개념들의 유기적 연결과 그런 연결을 가능하게 하는 과학적 사고를 만난다.

대화를 통해 고전물리학의 변천 과정 알기

이 책은 곳곳에 물리학적 관점의 발전사가 등장하여 물리학의 배경에 대한 독자들의 이해를 돕는다. 특히 1부에서는 아리스토텔레스, 뉴턴, 맥스웰을 차례로 만나면서 자연에 대한 과학적 사고의 변천 과정을 집중적으로 살펴본다.

아리스토텔레스와의 대화에서는 원소설과 우주론을 중심으로 고대 그리스의 자연관을 탐색한다. 뉴턴과의 대화에서는 만유인력과 광학에 대한 뉴턴의 연구를 살펴보고, 아리스토텔레스의 자연관이 뉴턴의 기계론적 역학을 따르는 우주관으로 정립되는 전환을 확인한다. 맥스웰과의 대화에서는 전자기학과 기체 운동에 관한 맥스웰의 연구를 통해 역학적 세계관의 장이론(field theory)적 확장과 확률론적 역학관의 등장을 만난다. 뉴턴과 맥스웰을 통해 고전물리학의 정립 과정을 전반적으로 살펴보면서 관찰과 실험으로부터 수집한 정보를 활용하여 과학적 지식을 생산하는 이성의 사용법을 재확인한다.

책을 통해 고전 물리학 발전 과정과 과학적 사고를 배울 수 있다. ⓒ 게티이미지

교과서에 갇힌 과학을 탈출시킨 책

교과서에서 배우는 과학은 학습의 편의성을 위해서 파편화되어 다루어진다. 이 책은 대중에게 잘 알려지지 않은 신기한 실험이나 현상을 소개하여 과학에 대한 흥미를 우선 다시 일깨운다. 그 후 과학적 사고에 대한 거시적인 안목을 체험할 수 있도록 이 현상을 풀어간다.

가령 본문에서 다루는 ‘물이 만든 다리’ 실험은 처음에는 신기하고 원리를 이해할 수 없을 것처럼 보이지만, 알고 보면 고등학교 과학 시간에 배우는 개념들로 충분히 해석해낼 수 있음을 알게 된다. 나아가 부도체, 유전체, 유전분극, 물의 극성, 표면 장력 등의 따로 놀던 개념들이 전체적으로 엮이면서 비로소 현상이 이해되는 경험을 할 수 있다.

이 책은 과학적 사고에 대한 자연스러운 동기부여를 통해 독자가 스스로 사고하는 세계로 들어가도록 유도한다. 지식과 지식을 연결하기 위해 하나하나 따져 가며 논리를 전개했던 과학자들의 사고방식을 따라가다 보면 과학을 하는 맛을 알게 되고, 과학을 바라보는 눈을 키울 수 있을 것이다.

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