[책꼽문] 책새벽-목 : 『최무영교수의 물리학 강의』 1~3강.
모임 정리
책새벽-목
작성자
neomay33
작성일
2023-10-28 11:18
조회
742
녹색아카데미 온라인 책읽기 모임 '책새벽-목' 시즌2에서는 현재 『최무영교수의 물리학 강의』를 읽고 있습니다.
매주 읽는 내용 중 참여하시는 분들이 꼽아주신 책꼽문과 질문을 모아 이곳에 정리해두려고 합니다. 책 읽으시는 데 참고해주시고요, 모임 공지는 웹사이트 맨 위 '일정' 메뉴를 참고해주세요.
1강 과학이란 무엇인가
p.31-32.
과학의 첫 번째 의미는 과학적 사고방식입니다. 과학적 사고란 비판적이고 합리적인 사고를 말하며, 과학적 사고방식은 과학 정신이라 할 수도 있습니다. ... 자연과학의 위력이란 기술의 응용에 있는 것이 아니라 과학적 사고에 있다고 할 수 있습니다.
p.33.
과학이 우리에게 주는 두 번째 의미는 과학을 통해서 삶의 새로운 의미를 추구할 수 있다는 점입니다. 자연과학이란 자연현상, 곧 우리 자신을 포함한 우주 전체를 근원적으로 이해하려는 시도로서, 자연과학을 탐구하다 보면 인간과 우주를 더 잘 이해할 수 있게 되므로 세계관 자체가 바뀌게 됩니다. 새로운 과학적 세계관으로 생각할 수 있게 되며, 이것이 '과학이 우리 삶에 주는 새로운 의미'입니다.
p.34-36.
(세 번째) 과학의 의미는 문화의 중요한 근간이라는 점입니다. ... 문화유산의 공통점은 인간의 활동을 통해 얻어진 산물이라는 점입니다.
인간은 과학 활동의 탐구 대상입니다. 과학 활동은 자연을 이해하려고 해석하려는 것인데, 인간도 자연에 포함되니 당연히 과학 활동의 대상이지요. 그런데 그와 동시에, 인간은 과학 활동의 주체이기도 합니다. ... 인간이 과학 활동의 주체라는 면에서 보면 과학도 다른 인간 활동과 마찬가지로 문화유산이라 할 수 있습니다. ...
.. 인간이 만든 창작물인 과학도 음악처럼 눈에 보이지 않는 소중한 문화유산이라고 할 수 있습니다. 이와 관련해서 자연과학은 사실 공학보다 인문학에 더 가까운 편입니다. 현대사회에서는 현실적으로 과학이 공학, 기술과 깊은 관련이 있지만 본질적으로는 문학, 철학, 예술 등 인문학과 가깝다고 할 수 있습니다.
p.51-57.
과학적 사고의 첫째 요소는 기존 지식에 대해서 '의식적으로 반성'하는 겁니다. ... 특정지식과 달리 보편지식에 대해 의식적으로 반성하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. ... 경험적으로 당연해 보이며 권위를 지닌 기존 지식에 대해 의식적으로 반성한다는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. ... 이것이 과학적 사고의 가장 중요한 출발이라고 할 수 있습니다.
과학적 사고의 둘째 요소는 '지식의 정량화'입니다. 아리스토텔레스에 따르면 무거운 것이 가벼운 것보다 먼저 떨어진다는데, 그렇다면 얼마나 빨리 떨어질까요? ... 정량적으로 생각하면, 아리스토텔레스의 말에 문제가 있다는 것을 깨닫게 되겠지요. ...
지식의 정량화를 위해서는 객관성과 더불어 측정이라는 개념이 필요합니다. 몇 배 더 빨리 떨어지는지 말하려면 실제로 재어 볼 수 있어야 합니다. 그러니까 측정 개념이 필요하지요. 이와 관련해서 '지식의 실증적 검토'가 과학적 사고의 셋째 요소입니다. ... 이른바 '검증'을 해야 하며, 이런 확인 과정을 실험이라고 부릅니다.
중요한 또 다른 요소는 '지식의 반증가능성'입니다. 어떤 지식의 예측을 실험을 통해 확인했다면 그 지식을 '참'이라고 결론 내려도 될까요? ... 1만 번 확인해 봤는데, 9999번 맞지만 한 번이라도 틀리면 그 지식은 참이 아니라 거짓입니다. 버려야 하지요. 그래서 확증은 할 수 없지만 반증은 단 한 번에 할 수 있습니다. ... 이같이 반증가능성을 지녀야 의미 있는 과학 지식이라고 할 수 있습니다. 반증가능성이라는 것은 반증할 수 있는 기회를 항상 열어 두고 있어야 한다는 말이지요.
과학적 사고의 마지막 요소는, 단편적 지식들을 '하나의 합리적 체계'로 설명하려고 시도한다는 겁니다. 특정지식은 개별 과학적 사실들을 말하는데, 이들을 묶어서 보편지식 체계를 만들려고 하지요. 보편지식을 간단하게 이론이라고 합니다. ...
물리학은 바로 보편지식 체계를 추구하는 학문이고, 다른 자연과학은 대부분 특정지식을 추구하는 학문입니다. 생물학이나 천문학, 지구과학 등 특정지식을 추구하는 자연과학은 현상과학 ... 보편지식을 추구하는 물리학은 이론과학 .... 대체로 20세기 후반에 생겨나서 요즘 많이 연구되고 있는 천체물리학, 화학물리학, 지구물리학, 생물물리학 같은 것들은 각 과학 분야의 특정지식들을 보편적 체계로 이해해 보려는 시도라 할 수 있습니다.
2강 과학적 지식
p.59.
과학적 사실의 성격을 조금 더 자세히 생각해 봅시다. 과학적 사실은 이론과 깊은 관련이 있습니다. 이론은 과학적 사실을 바탕으로 구성됩니다. ... 또한 과학적 사실은 과학이론으로 확인할 수 있어야 합니다. ...확인은 측정을 통해서 이뤄지는데, 직접 측정할 수도 있고 그렇지 않은 경우도 있습니다.
p.60
특정지식이 과학이론에서 영향을 받는 사실을 지적했는데, 그 반대로 가능합니다. 과학 이론을 확인하고 실증적으로 검토하는 과정에 특정지식을 이용하는 거지요. ...이미 알려져 있고 믿을 수 있는 과학적 사실, 곧 신뢰할 수 있는 특정지식이 있다고 합시다. 거기에다가 이론, 곧 보편지식을 더하면 새로운 과학적 사실에 대한 지식을 얻을 수 있습니다.
p.62
아무튼 케플러의 세 가지 법칙은 순전히 브라헤의 관측 자료를 분석해서 얻어 낸 겁니다. 참 놀랍지요. 엄청난 양의 자료를 끈기있게 분석해서 규칙성을 찾아냈으니까요. ... 귀납적 추론이라고 할 수 있지요. ... 뉴턴은 거꾸로 보편지식 체계를 만든 다음에 그런 체계에서 이러한 과학적 사실들을 어떻게 얻어 낼 수 있는지 생각했습니다. 연역적 방법이지요.
그런데 고전역학이라는 이론체계는 떠돌이별들의 움직임을 설명하는 데서, 다시 말하면 케플러의 법칙들을 설명하는 데서 지극히 혁명적입니다. 고전역학이라는 보편지식 체계에서는 불과 몇 줄의 추론을 통해 케플러의 법칙을 얻어낼 수 있는데, 거짓말처럼 놀라워서 이것을 고전역학의 꽃이라고 부르지요.
p.66.
이론이란 개념과 진술로 이뤄져 있는데, 개념과 기본진술(가설)은 임의 요소지만 그로부터 이끌어지는 진술은 논리적 정합성이 있어야 합니다.
그리고 우리의 감각 경험과의 연결도 중요합니다. 이론은 우리의 머리에만 있는 것이고 아무런 실재성이 없는데, 감각 경험을 통해서 현실 세계와 접하게 됩니다.
이론과 감각 경험은 관측, 다시 말해 측정을 통해서 연결됩니다. 측정(관측)이 유일하게 이론에 의미를 부여할 수 있는 과정이며 이것이 없다면 이론은 아무 의미가 없습니다.
p.74.
다양한 현상들 하나하나를 보면 서로 아무런 관계가 없는 과학적 사실들도 특정지식이지만 이런 것들을 다 묶어서 하나의 보편지식체계를 만드는데, 그것을 대칭성이 깨진다는 의미에서 상전이라는 현상으로 기술할 수 있습니다. 이른바 더 보편적인 이론체계로 만들어 가는 과정이 바로 이런것들을 추구하는 과정입니다.
p. 78~79.
그림 2-7을 볼까요. 왼쪽 맨 위를 보면 그저 그런 아저씨의 얼굴이지요. 그런데 오른쪽으로 시선을 옮기다보면 그저 그런 아저씨의 얼굴이 이상하게 변하더니 갑자기 아가씨의 옆모습이 됩니다. 대체로 쭉 가다보면 아저씨의 얼굴이 오른쪽 점선 부근에서 아가씨로 바뀌지요. 그런데 거꾸로 오른쪽부터 보세요. 아가씨인데, 왼쪽으로 옮겨 가 보면 왼쪽 점선쫌에서 아저씨로 바뀌지요. 어느 쪽으로 가느냐에 따라서 바뀌는 위치가 달라요. 아가씨나 아저씨를 선택하니까 대칭이 깨지는데 그 지점은 어디서 출발해서 가는지에 따라 달라집니다. ... 그리고 아예 세부를 안 그리면 아저씨와 아가씨의 차이가 없어집니다. 대칭이 남아 있는거에요. 대칭이 깨지지 않았으니 질서가 없습니다. 자세히 그린것은 질서가 있고 대칭이 깨진 거지요. 아저씨 아니면 아가씨로 선택이 되어 있으니까요.
3강. 과학의 발전과 시대정신
p.101~103.
우리는 언제나 분자 하나하나를 볼 수는 없습니다. 만지거나 보거나 하는 것들은 많은 수의 원자와 분자로 이루어진 물질이지요. 그런데 구성원이 많으면 그 사이의 상호작용 때문에 구성원 전체 흔히 '계'라 지칭하는 대상에 집단 성질이 생깁니다. 여러 구성원들이 서로 협동해서 생겨난다는 뜻에서 협동 현상이라 부르며, 구성원 하나하나와는 관계없는 집단 성질이 생겨나므로 이를 '떠오름'이라고 부르지요. 요즘은 창발이라는 한자어도 쓰더군요.
...그러면 협동 현상의 가장 궁극적인 떠오름이 뭘까요? 나는 생명이라고 생각합니다. 생명 현상을 보이는 기본 단위가 무엇인지는 어려운 문제지만 간단히 세포를 생각해 보지요. 세포는 여러 분자로 이루어져 있습니다. 물과 흰자질(단백질)을 비롯해서 지질, 탄수화물, 무기물 등 여러 가지로 구성되어 있는데, 명백하게도 이러한 분자 하나하나에는 생명이란 없습니다. 그저 분자일 뿐인데 그런 분자들이 많이 모여 세포라는 집단을 만들면 그들의 상호작용, 곧 협동 현상을 통해서 놀라운 생명 현상이 떠오릅니다. 참으로 놀랍고 신비로운 일로서, 떠오름 현상의 궁극적 예라고 할 수 있습니다.
떠오름 현상은 우리에게 과학에서 환원론 또는 환원주의에 대한 반성을 요청합니다. 전체를 이해하려면 전체를 하나하나 쪼개서 각 부분을 이해하면 된다고 생각했는데 그렇지 않다는 겁니다. 떠오름 현상은 구성원 하나하나와 아무런 상관이 없어요 구성원 하나를 아무리 연구해 봤자 그 구성원들이 많이 모였을 때 전체 전체의 집단 성질을 알 수는 없습니다. 이것은 환원론 관점이 잘못되었음을 보여줍니다.
질문
1. 떠오름 현상이 우주적규모에서도 일어나지 않을까? 그렇다면 그것은 어떤 걸까? 혹시 우주가 속도가 커지며 팽창한것과 관련있을까?
2. 떠오름현상이 규모(스케일)가 커지면 나타나는 현상이라고 하셨는데(양질전환) 어느정도 스케일이 되어야 질적변화가 일어나는지 연구된 게 있을까?
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