[목 차]
들어가며: 현대 과학의 씨앗이 된, 위대한 실패들의 이야기
1부. 살아 숨 쉬는 존재들에 대하여, 생명과학이 밝힌다!
1장. 생명 사이에도 급이 나뉜다고? - 자연의 사다리
2장. 만물이 존재의 목적을 타고난다고? - 목적론
3장. 창고에서 쥐가 저절로 생겨났어! - 자연발생설
- 주요 개념 새기기
2부. 물질의 구성과 변화에 대하여, 화학이 추적한다!
4장. 세상은 네 가지 원소로 이루어져 있어! - 4원소설
5장. 납을 금으로 바꿀 수 있다고? - 연금술
6장. 물질을 무한히 작게 쪼갤 수 있다고? - 연속설
- 주요 개념 새기기
3부. 세계의 힘과 움직임에 대하여, 물리학이 답한다!
7장. 시간과 공간의 절대적 기준이 있다고? - 절대 시간과 절대 공간
8장. 물체끼리 맞닿아야만 힘이 발생한다고? - 힘의 작용
9장. 빛도 결국 입자나 파동 중 하나야! - 빛의 입자설과 파동설
- 주요 개념 새기기
4부. 지구와 별들, 우주에 대하여, 지구과학이 탐험한다!
10장. 지구가 쭈그러들면서 산맥이 생겼다고? - 지구수축설
11장. 별들의 움직임이 인간의 운명을 결정해! - 점성술
12장. 자연의 변화는 차근차근 진행돼! - 점진적 진화론
- 주요 개념 새기기
5부. 인간의 몸과 마음에 대하여, 의학이 파헤친다!
13장. 아플 땐 몸에서 피를 빼면 돼! - 사혈
14장. 자궁이 움직이면서 병을 일으킨다고? - 히스테리
15장. 인간만이 영혼을 가지고 있다고? - 의식의 존재
- 주요 개념 새기기
나가며: 틀리고 실수하며 나아가는 과학의 여정
도판 출처
[본 문]
옛 시대의 이론들을 살펴보는 이유는, 첫째로 이런 이론들이 당대의 사고 과정을 잘 보여 주기 때문입니다. 당시로선 현상에 대한 가장 합리적이고 과학적인 설명이었던 이 이론들을 통해 인류가 어떻게 세상을 이해하려 노력했는지 엿볼 수 있죠. 둘째 이유는 이런 이론들의 오류가 어떻게 극복되었는지를 살펴보면 과학의 발전 과정을 이해할 수 있기 때문입니다. 기존 이론의 한계를 발견하고 새로운 증거를 찾아 더 나은 설명을 제시하는 과정, 그것이 바로 과학의 본질이니까요. 어쩌면 틀린 이론이 새로운 이론을 찾는 디딤돌 역할을 했다고 볼 수도 있겠죠.
본문 6쪽 (들어가며: 현대 과학의 씨앗이 된, 위대한 실패들의 이야기)
식물, 동물, 인간 정도로 생명을 분류했다면 아리스토텔레스가 분류학의 창시자라는 명성을 얻지 못했을 겁니다. 자연의 사다리는 굉장히 촘촘했어요. 아리스토텔레스는 동물을 인간처럼 붉은 피를 가진 유혈 동물과 그렇지 않은 무혈 동물로 나누었고, 유혈 동물을 다시 새끼를 낳는 동물과 알을 낳는 동물로 나누었죠.
새끼를 낳는 동물, 즉 오늘날 포유류로 불리는 동물들은 알을 낳는 동물보다 새끼가 살아남을 확률이 높고 체온이 항상 따뜻하게 유지됩니다. 당시 아리스토텔레스는 만물이 네 종류의 원소, 즉 불, 공기, 물, 흙으로 이루어져 있으며 따뜻한 불에서 차가운 흙 순서로 위계가 존재한다는 4원소설을 믿었어요. 4원소설에 대해서는 뒤에서 더 자세히 살펴보겠지만, 이에 기반해 새끼를 낳는 동물은 따뜻한 속성을 지녔고, 따라서 아리스토텔레스는 포유류가 인간 다음으로 완벽하다고 생각했습니다. 자연의 사다리에서 인간 바로 아래에 포유류가 자리했다는 뜻이지요.
본문 18~19쪽 (1장. 생명 사이에도 급이 나뉜다고? - 자연의 사다리)
아랍의 학자들은 증류기, 저울 등 정밀한 도구를 활용한 실험 중심의 연금술을 발전시켰어요. 이들의 영향력을 오늘날에도 확인할 수 있는데요, 연금술을 뜻하는 단어 ‘alchemy’와 연금술사를 의미하는 ‘alchemist’ 속 ‘al’은 아랍어로 영어의 정관사 ‘the’와 같은 의미입니다. 두 단어 모두 아랍어에서 비롯됐다는 뜻이지요. 이뿐만 아니라 알코올(alcohol)이나 알칼리(alkali) 같은 수많은 화학 용어와 개념이 이 시기 아랍 연금술사들에 의해 만들어졌답니다.
본문 93~94쪽 (5장. 납을 금으로 바꿀 수 있다고? - 연금술)
그러던 중 1801년 영국의 과학자 토머스 영이 빛의 본질을 밝히는 결정적인 실험을 합니다. 그는 한 광원에서 나온 빛을 나란한 두 개의 좁은 틈(슬릿)에 통과시켰어요. 뉴턴의 입자설이 맞다면 빛 입자들이 각각의 슬릿을 통과해 스크린에 두 개의 밝은 무늬만 만들어야 했습니다. 하지만 실험 결과는 전혀 달랐죠. 스크린에는 여러 개의 밝은 줄무늬와 어두운 줄무늬가 번갈아 나타난 거예요.
이런 현상은 파동으로만 설명할 수 있었습니다. 물결파의 경우를 생각하면 쉽게 이해할 수 있죠. 연못에 돌을 두 군데 던지면 동심원 모양의 물결파가 퍼져 나가다 서로 만나요. 이때 두 파동의 마루와 마루가 만나는 지점에서는 물결이 더 높아지고, 마루와 골이 만나는 지점에서는 물결이 서로 상쇄됩니다. 이를 파동의 간섭이라고 해요. 영의 실험에서 나타난 밝고 어두운 줄무늬도 이런 파동의 간섭으로 설명할 수 있었습니다.
본문 158~159쪽 (9장. 빛도 결국 입자나 파동 중 하나야! - 빛의 입자설과 파동설)
하지만 이론적 토대가 무너졌다고 해서 점성술의 인기가 쉽게 사그라들지는 않았습니다. 과학계 바깥에서는 여전히 사랑받으며 나름의 방식으로 생명력을 이어 갔죠. 특히 흥미로운 사실은 천문학 혁명의 주역들조차 점성술과 완전히 결별하지 못했다는 점이에요. 당대 최고의 관측천문학자였던 튀코 브라헤나, 행성 운동의 법칙을 발견한 요하네스 케플러와 같은 이들도 국왕의 점성술사로 활동했답니다. 과학자이자 점성술사라는 이중적인 정체성을 가지고 있었던 거죠. 하지만 시간이 흐르면서 점성술과 과학의 거리는 점점 멀어집니다. 실제로 오늘날 점성술은 재미로 보는 운세나 미신으로 치부되곤 하지요. 우주에 대한 이해가 깊어질수록, 점성술이 상정했던 우주와 인간의 신비로운 연결고리는 설 자리를 잃어 온 겁니다.
본문 195~197쪽 (11장. 별들의 움직임이 인간의 운명을 결정해! - 점성술)
21세기에 접어들어서는 호르몬, 신경전달물질 등 인체 내 생화학 물질에 대한 이해가 깊어지면서 정신의학은 또 한 번의 도약을 앞두고 있어요. 호르몬이 감정 변화에 관여하는 기전, 세로토닌 등 신경전달물질의 불균형이 초래하는 증상 등에 대한 성과가 축적됩니다.
그 결과 오늘날 정신의학자들은 히스테리를 특정한 원인을 가진 독립적인 증상이라 여기지 않습니다. 1980년 히스테리는 DSM에서 빠지고, 대신 불안장애나 우울증, 전환장애, 조현병 등 서로 다른 원인에 따른 다양한 정신 질환으로 나눠졌죠. 이런 구분을 하기 힘들었던 과거에 여러 증상을 뭉뚱그려 히스테리라고 했던 거예요.
본문 240~241쪽 (14장. 자궁이 움직이면서 병을 일으킨다고? - 히스테리)
이런 관점에서 보면 이 책에서 다룬 ‘틀린’ 이론들도 다시 보입니다. 그들은 틀렸지만, 그 오류를 통해 우리는 더 나은 질문을 할 수 있게 되었고, 더 깊은 진실에 다가갈 수 있게 되었으니까요. 앞으로도 우리는 계속해서 틀릴 거예요. 하지만 그 실수들이 모여 언젠가는 진실에 더 가까이 다가갈 수 있을 겁니다. 마치 밤하늘의 별들처럼, 우리가 찾은 작은 진실들이 모여 우주의 신비를 밝히는 길잡이가 될 테니까요.
본문 275쪽 (나가며: 틀리고 실수하며 나아가는 과학의 여정)
4원소가 만물을 구성하고 별들이 운명을 결정하던 시대…
현대 과학의 씨앗이 된 위대한 실패들의 이야기
인간은 자신을 둘러싼 이 세상의 수수께끼들을 한 방에 풀어 줄 답안지를 갈망해 왔다. 거대한 산과 바다는 어떻게 생겨났을까? 번쩍이는 황금은 어떻게 만들어지는 것일까? 갑자기 찾아온 질병은 누가 내린 것이며 어떻게 없앨 수 있을까? 눈앞의 사물과 현상을 명쾌하게 설명해 낼 이론을 찾기 위해 부단히도 노력했지만 수많은 시행착오가 있었다. 그럴싸했던 이론들 사이에서 모순이 발견되는가 하면, 새로운 연구 결과가 기존의 상식을 뒤흔들기도 했다. 확고불변해 보이던 ‘진리’조차도 부서지고 뒤집혀 왔다.
이와 같은 시행착오와 전복은 현대의 과학에 이르기까지 되풀이되고 있는 역사이며, 따라서 지금은 진실이 아니라고 밝혀진 이론이라 해도 열등하고 어리석은 것으로 치부할 수 없다. 바로 이러한 관점에서 저자 박재용은 진지한 탐구의 결과물이자 현대 과학의 밑거름이기도 한 과거의 이론들을 조망하며 청소년의 과학 학습에 호기심과 재미를 더해 줄 서사로 엮어 낸다. 왜 그런 이론들이 등장했는지, 무엇이 사람들의 마음을 휘어잡았는지, 그리고 어떻게 당시의 권위를 잃고 사라져 갔는지를 짚어 나간다. 그 과정에서 드러나는 것은 과학이 언제나 합리적이고 정확한 해답을 찾아내는 것이 아니라, 수많은 곁길과 우회를 거쳐 조금씩 진리에 다가선다는 사실이다. 옛 이론들을 되짚으며 우리는 현대 과학의 뿌리가 어디에 있었는지, 그리고 과학이라는 이름 아래 인류가 쌓아 온 지식과 정신이 어떤 것인지를 깨닫게 된다.
최신 이론에 자리를 내주기 전까지 세상을 휘어잡던,
이상하고 신비로운 그때 그 시절의 ‘진리’들
이 책에서는 총 15개의 옛 이론을 생명과학, 화학, 물리학, 지구과학, 의학 등 분야에 따라 5개의 부로 묶어 소개한다. 먼저 1부 ‘살아 숨 쉬는 존재들에 대하여, 생명과학이 밝힌다!’에서는 생물들 사이에 위계를 설정한 자연의 사다리 개념, 만물이 존재의 목적을 타고난다고 본 목적론, 특정한 조건 속에서 작은 생물이 저절로 생겨난다는 자연발생설을 살펴보고 각각이 어떤 과정을 거쳐 현대의 최신 이론으로 이어졌는지를 소개한다.
2부 ‘물질의 구성과 변화에 대하여, 화학이 추적한다!’에서는 만물이 물·불·흙·공기로 이루어져 있다는 4원소설, 물질의 성질을 바꾸어 금을 만들고자 했던 연금술, 물질을 작은 크기로 무한히 쪼갤 수 있다고 본 연속설 등을 살펴본다.
3부 ‘세계의 힘과 움직임에 대하여, 물리학이 답한다!’에서는 시간과 공간이 불변한다고 본 절대 시간과 절대 공간 개념, 물체끼리 직접 닿아야만 힘이 작용할 수 있다는 주장, 빛의 본질을 밝히고자 했던 입자설과 파동설 등을 하나씩 짚어 본다.
다음으로 4부 ‘지구와 별들, 우주에 대하여, 지구과학이 탐험한다!’에서는 뜨거웠던 지구가 식어 수축하는 과정에서 지표면에 다양한 지형이 형성되었다는 지구수축설, 천체의 움직임으로 인간의 운명을 헤아린 점성술, 자연의 변화가 느리고 꾸준한 방식으로만 진행된다는 점진적 진화론 등을 살펴본다.
마지막 5부 ‘인간의 몸과 마음에 대하여, 의학이 파헤친다!’에서는 몸에서 피를 빼내 질병을 치료하고자 한 사혈 요법, 여성의 정신 질환이 자궁의 움직임 때문이라고 본 히스테리 개념, 그리고 인간만이 의식과 지성을 지닌다고 본 옛 영혼론 등을 살펴본다.
생명과학, 화학, 물리학, 지구과학, 그리고 의학까지
진리로 나아가는 과학의 시행착오는 지금도 진행 중!
부서지고 뒤집혀 온 옛 이론들의 이야기에서 알 수 있듯, 과학이란 확고불변한 하나의 진리가 아니라 끊임없이 질문하고 검증하며 스스로를 갱신해 나가는 과정 그 자체다. 과거의 ‘틀린’ 이론들은 진리를 향한 끈질긴 도전의 흔적이자 지금의 과학이 서 있는 발판이기도 하다. 저자는 이 책을 통해 그 같은 관점 변화를 유도하며, 과학의 본질은 ‘정답’을 맞히는 것이 아니라 ‘질문’을 멈추지 않는 데 있다는 점을 일깨운다.
저자 박재용은 과학 저술가이자 커뮤니케이터로서 복잡한 과학사와 개념들을 쉽고 명쾌한 언어로 능숙하게 풀어낸다. 청소년 독자들이 흥미로운 과학적 사실과 사례들을 통해 자연스럽게 교과 지식과 연결될 수 있도록, 각 이론이 다루는 과학 분야와 개념들을 이야기 속에 녹여내 선보인다. 더불어 만화 『화의 방향』과 『뫼비우스 콜렉션』 등을 펴낸 작가 란탄의 귀엽고 위트 있는 만화와 삽화는 자칫 무겁고 지루할 수 있는 과학사 이야기에 산뜻함과 친근함을 더해 준다. 이 책을 통해 과거와 현재의 연구를 두루 살펴보면서 과학이 얼마나 역동적이고 흥미진진한 세계인지를 깨닫고, 그 시행착오와 도전이 여전히 우리 곁에서 이어지고 있음을 실감할 수 있을 것이다.