과학혁명

<과학혁명> ‘과학’은 언제, 어떻게 탄생하였는가?

서양과학사에서 가장 중요하고 매력적인 16∼17세기 과학혁명
근대 초기 사상가들은 어떻게 근대과학의 토대를 형성하였는가

중세와 근대의 거멀못, 과학혁명
‘중세의 암흑이 걷히고 근대의 여명이 밝았다.’ 서구 역사상 중세 말을 지나 근대로 넘어가는 시기를 일컬을 때 흔히 쓰는 레토릭이다. 대략 서기 1500년부터 1700년 사이. 우리는 이때를 시간적 잣대에 따라 간편히 ‘근대 초기’라고 부르곤 한다. 그런데 이 시기의 정체성을 좀더 명확하게 이해할 수 있도록 해주는 인상적인 명칭이 있다. 바로 ‘과학혁명’이다.
중세를 지나 근대의 문을 연 이 시대는, 익히 알려진 대로 인류의 지성이 비약적으로 발전하는 계기가 된 시기였다. 그런데 이런 도약을, 과연 ‘어둠’과 ‘빛’이라는 극단적 단절의 뉘앙스로 받아들여야 할까? 이 책 『과학혁명』은 ‘연속성’과 ‘변화’라는 중요한 키워드를 우리에게 제시하며, 근대 초기에 대한 보다 정확한 이해의 길을 열어 보인다. 과학혁명 이전과 이후의 시기에 중요한 연속성이 존재함을 여러 사례를 통해 점검하고, 중세의 유산을 의미심장하면서도 놀라운 방식으로 발전시킨 16∼17세기 사상가들의 활약상을 살핀다.

르네상스, 그리고 15세기의 네 가지 사건
과학혁명을 이해하려면 중세와 르네상스부터 이해해야 한다. 과학혁명의 핵심 기반을 마련해준 이탈리아 르네상스가 발화하기 전, 중세인들은 이미 두 차례에 걸쳐 전조로서의 르네상스를 경험한 바 있다. 첫번째는 8세기와 9세기에 걸쳐 일어난 카롤링거 르네상스로, 학문과 문화의 융성을 바탕으로 고대 로마 사회의 영광을 재현하겠다는 움직임이었다. 두번째는 12세기 르네상스로, 농업 생산 증대와 사회정치적 안정에 힘입어 사상과 학문에 대한 열기가 팽배했다. 이는 13세기에도 이어지다가 14세기에는 거듭된 흉년과 흑사병의 창궐로 주춤했다. 하지만 단테, 보카치오, 페트라르카 등 중세 말 지성들이 그 끈을 놓지 않고 이어갔고, 15세기 이후 비로소 이탈리아의 르네상스가 만개했다. 이처럼 과학혁명은 중세와의 단절이 아닌 연속성 속에서 이해해야 한다.
한편 르네상스는 과학혁명의 핵심 기반인 인문주의를 탄생시켰다. 이 인문주의와 함께, 활자인쇄술의 발명, 지리상의 대발견, 그리고 기독교의 개혁이라는 역사적 사건들이 거의 동시대에 일어나면서 15세기 유럽 전역은 거대한 변화의 물결을 맞고 지평을 확장하게 되었다. 이 변화들은 16세기와 17세기 사람들의 삶의 방식을 근본적으로 바꾸는 계기로 작용했고, 이후 사상가들에게 완전히 다른 세상을 열어주었다.

근대 초기의 세계관, 연결된 세계
근대 초기 사상가들은 세계를 우주(cosmos), 즉 모든 것이 질서정연하게 배치된 곳으로 보았다. 그들이 보기에 물리적 우주의 여러 구성 요소들은 정밀하게 연결되어 있었고 인간 및 신과도 밀접하게 관련되어 있었다. 연결성과 상호의존성의 그물망 안에서 혼연일체가 되어 있고, 만물이 목적과 의미로 충만한 세계였다. 이러한 관점은 플라톤과 아리스토텔레스의 사상, 그리고 기독교 신학에서 비롯된 것이었다.
이러한 세계관과 가장 밀접한 관련이 있던 자연철학의 양상은 마기아 나투랄리스(magia naturalis), 즉 자연마법이다. 세계에 깃든 만물의 관련성을 통찰하여 실용적인 목적에 그 관련성을 이용하는 것이라 할 수 있다. 해와 해바라기 사이에서 보이는 듯한 인력, 나침반의 바늘이 북극성을 향하는 현상, 아편의 수면 유도 효과, 달이 조수에 미치는 영향 등과 같은 사물 및 현상의 숨은 속성을 탐구하여 이용하려는 노력이었다.
신을 정점으로 세상 만물이 위계적으로 연결되어 있다는 개념의 영향하에, 근대 초기 많은 성직자들은 자연을 연구했다. 아울러 과학자들은 자신의 연구를 신에 대한 헌신으로 여겼다. 이처럼 근대 초기 사상가들은 세계를 의미와 목적으로 가득찬 곳, 경이로움과 전망으로 가득찬 곳으로 여기며 중세 사상가들의 세계관을 계승했다. 우리가 종교와의 갈등으로 점철된 시대로만 알고 있던 근대는, 이처럼 종교적 기반 위에서 시작된 측면이 강하다.

천상세계와 지상세계를 두루 섭렵한 과학혁명
하늘의 숨겨진 구조를 차츰 밝혀낸 과정은 과학혁명의 핵심 이야기에 속한다. 1500년대까지 지식인들이 보기에, 우주는 두 영역으로 나뉘어 있었다. 지구에서 달까지의 모든 것이 존재하는 달 아래 세계(지상세계)와, 달에서부터 그 너머 모든 것이 존재하는 달 위의 세계(천상세계)가 그것이다. 이 구분은 아리스토텔레스가 한 것으로, 변하지 않는 하늘과 늘 변하는 지구라는 일상적인 관찰에 의해 이루어진 이분법적 구분이었다.
그런데 이 시기, 코페르니쿠스가 지동설로 대표되는 가히 혁명적인 우주 체계를 제시했다. 그리고 한 세기가 지난 17세기 초, 갈릴레이는 망원경 관찰을 통해 지구가 움직인다는 코페르니쿠스의 체계가 참임을 재차 확인했다. 이어 17세기 후반에는 뉴턴이 만유인력의 법칙을 발표함으로써 지상의 물리학과 천상의 물리학이라는 구별을 없애버렸다.
근대 초기 자연철학자들 중에는 하늘을 올려다본 이도 많았지만, 지상의 것들을 새롭게 바라본 이들도 많았다. 17세기 덴마크의 자연철학자인 닐스 스텐센은 지질 연구를 통해 지구 표면의 변화가 지층으로 보존되어 있음을 발견했고, 예수회 소속 자연철학자인 키르허는 지진과 화산 분출을 목격하면서 지구 내부의 구조를 추측했다. 영국의 물리학자 길버트는 자석의 양극을 발견하고 지구의 자기현상을 설명했다. 갈릴레이의 후학인 카스텔리와 토리첼리, 그리고 보일 등은 물과 공기의 압력에 관한 연구를 이어나갔다.

인체와 생명의 연구, 그리고 일상을 위한 과학기술
천상세계와 지상세계에 이어, 근대 초기 사상가들이 관심을 기울인 제3의 세계는 바로 인체였다. 근대 초기의 의사, 해부학자, 키미스트, 기계론자 등은 ‘소우주’라 불린 인체의 숨은 구조를 탐구하며 그 작동을 파악해나갔고, 건강을 유지할 새로운 방법을 찾고자 했다. 또한 신세계로의 탐사여행을 통해 이전과는 비교할 수 없을 만큼 생명체의 목록을 확장했다. 이는 현미경의 발명 덕분이기도 했다. 현미경을 통해, 과학자들은 일상적인 물체에도 어마어마한 복잡성의 세계가 펼쳐져 있음을 발견했다.
15세기 이후의 과학 연구 및 그 지식은, 당대인의 일상적 요구를 해결하는 데에도 크게 기여했다. 브루넬레스키는 혁신적인 설계와 기술로 피렌체 대성당에 돔을 얹었고, 폰타나는 권양기 등의 장비로 거대한 바티칸 오벨리스크를 옮겨 세웠다. 플랑드르의 지도 제작자인 메르카토르는 그의 투영법을 대중화해 항해자들에게 큰 도움을 주었다. 아울러 유럽 전역에 과학협회와 아카데미가 설립되고 서신 교환 연락망이 구축되면서 연구의 전문화와 지식정보의 공유가 확산되었다. 이로써 과학, 과학자가 고유한 사회적 지위를 얻으며 근대 초기는 점차 과학과 기술이 중심이 되는 근대적 세계로 변모해나갔다.
이 책 『과학혁명』은 이처럼 근대 초기 사상가들이 이 세계를 파악하고 이 세계에 관여한 방식에 관해 이야기한다. 또한 그들이 현대적 과학 지식과 기법을 뒷받침하는 여러 토대를 어떻게 세웠는지, 그리고 이전에 알아차리지 못했던 세계의 풍요로움과 아름다움을 어떻게 발견해냈는지도 간결하게 살펴본다.

♣ 책 속으로

- 16세기 유럽인들은 급격하게 변하는 새로운 시대에 살았다. 바쁘게 살아가는 요즘 시대와 마찬가지로, 당시에 그러한 상황을 불안의 원천으로 여긴 이들도 많았지만 새로운 기회와 가능성의 세계로 본 사람들도 있었다. 유럽의 지평선은 모든 면에서 한껏 넓어졌다. 유럽인들은 지나온 역사를 재조명했고, 물리적으로나 문화적으로 더 넓은 세계와 마주쳤으며, 이전의 사상을 새롭고 참신한 관점으로 해석했다. 당시의 세계는 그야말로 온갖 물건들이 풍성하게 갖추어진 시끌벅적한 시장의 풍경이었다.

- 근대 초기의 사람들은 우주적으로 상호연결된 세계를 다양한 방식으로 바라보았다. 그 세계에서는 인간과 신 그리고 모든 지식 분야들을 막론하고 모든 것이 전체와 미묘하게 연결된 일부였다. 어떤 측면에서 보자면, 생태학과 환경과학에서 일어난 최근의 발전은 근대 초기 자연철학자들이 품었던 이 상호연결된 세계의 보이지 않는 그물망을 회복시킨 것이라고 볼 수 있다. 그리고 근대 초기 사상가들은 중세의 사상가들과 마찬가지로 연결된 세계 및 의미와 목적으로 가득찬 세계를 바라보았을 뿐 아니라 불가사의, 경이로움 그리고 전망으로 가득찬 세계 또한 바라보았다.

- 신의 기하학적 청사진을 밝혀냈다고 여긴 케플러처럼 뉴턴도 자신을 (단지 과학적 지식이 아니라) 고대의 지식을 복구하기 위해 선택된 사람이라고 여겼다. 다른 모든 지식과 마찬가지로 기독교가 세월이 흐르면서 타락했다고 믿었던 뉴턴은 신학 및 역사 연구에 오랜 시간을 바쳐 ‘최초의’ 신학을 복구하려고 노력했다. 가령, 이 신학에는 그리스도의 신성이 배제되어 있었다. 또한 뉴턴은 고대의 연대기를 열심히 연구했다. 그렇게 한 데에는, 세상의 종말에 관한 성경 속 예언을 해석하기 위해 믿을 만한 날짜를 알아내려는 목적도 있었다. 이런 면에서 오늘날의 과학과는 다른, 자연철학의 광범위하고 포괄적인 관점이 다시 한번 드러난다. 뉴턴이 보기에, ‘자연철학의 과제는 우주의 완벽한 체계에 관한 지식을 회복하는 일이었고, 이 지식에는 창조주이면서 동시에 이 세계에 늘 관여하는 신에 관한 지식도 당연히 포함되었다’.

- 과학은 자연계에 관한 지식을 연구하고 축적하는 활동 이상의 것이다. 중세 후기부터 오늘날에 이르기까지 인류는 과학 지식을 점점 더 많이 사용함으로써 자연을 정복하고 변화시키며 오늘날 우리가 살아가는 새로운 세계를 창조했다. 그런 까닭에 오늘날의 세계는 어느 때보다도 더 자연계와 분리되고 말았다. 점점 더 많은 사람들이 기술로 만들어진 인공의 세계에 꼼짝없이 갇혀 살다보니, 우리의 삶이 그러한 인공물에 의존하고 있다는 사실도 그것이 고장났을 때에나 알아차린다. 이럴 때 우리는 마치 작물에 비가 내리지 않아 망연자실한 중세의 농부 같은 신세가 된다. 그러므로 우리는 자연계가 인공의 세계에 거추장스럽게 끼어들면 종종 깜짝 놀라는 반응을 보인다. 가령 태양 흑점의 폭발로 인공위성을 통한 통신이 두절될 때, 번개가 쳐서 전기가 끊길 때, 화산 분출로 항공교통이 중단될 때가 그렇다.

- 과학혁명은 연속성과 변화, 혁신과 전통이 함께 존재하는 시기였다. 근대 초기 자연철학자들은 출신지도 유럽 각지로 저마다 달랐고, 종파도 사회적 배경도 천차만별이었다. 성향도 선동적인 혁신가로부터 조심스레 전통을 따르자는 이들까지 다양했다. 이런 각양각색의 인물들이 함께 어우러져 지식, 제도 및 방법론을 전반적으로 발전시켰다. 이런 중요한 발전 덕분에 오늘날 전 인류의 삶에 직접적으로 영향을 미치는 과학의 시대가 펼쳐진 것이다. 당시의 자연철학자들이 간절히 알고 싶어했던 많은 것들을 현재의 우리는 알려줄 수 있을 것이고, 그들 또한 우리가 간절히 듣고 싶어하는 내용을 알려줄 수 있을 것이다. 그들의 시대는 우리에게 친숙하면서도 낯설고 우리의 것과 비슷하면서도 동시에 놀랍도록 다르다. 그러므로 다양한 측면들이 복잡하게 얽혀 있던 근대 초기야말로 전체 과학사에서 가장 매력적이고도 중요한 시기임이 분명하다.