과학적 사고와 인간 – Chapter 1. 과학 : 과학의 정의와 본성

[과학적 사고와 인간] Chpater 1. 과학 - 과학의 정의와 본성
과학

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1. 과학의 정의

(1) 철학과 과학의 관계 및 전통적 철학에서의 과학의 정의

  1. 철학과 과학의 관계

    • 아리스토텔레스
      • 시작이 반이다.
      • 인내는 쓰지만 그 열매는 달다.
      • 복은 우리 자신에게 달려있다
    • 과학
      • 아리스토텔레스
        • 4원소설 주장
        • 운동의 개념을 그 당시의 개념으로 설명
        • 세상의 원리를 탐구하면서 자연세계와 현상에 대해 탐구하는 과학이 시작됐다.
      • 어원 - Scientia(지식)
        • 과학에 정의는 철학의 변화에 따라 달라진다.
      • 초기 문명화 시대 - 과학 <-> 자연철학
      • 철학 = {과학(자연철학), etc}
        • 19세기 초, 철학의 개념에 자연과학이 포함되었다.
    • 철학
      • 철학이란?
        • 인간과 세상에 대한 근본 원리를 연구하는 학문
        • 다양하고 포괄적인 의미를 가진다.
        • 세상을 알아가는 이치
      • 우주와 세상이란?
        • 우주의 중심은 무엇이며, 우리가 살고 있는 지구는 어디에 있는가?
        • 그 속에 존재하는 인간을 포함한 생명체들은 어떻게 기원하게 되었는가?
        • 행성들은 어떻게 움직이며 모든 물체의 운동의 원리는 무엇인가?
  2. 전통적 철학의 과학

    • 자연세계에 대한 지식 체계
      •  경험주의
        • 귀납적 방법
        • 과학적 지식을 경험을 통해서 하나씩 배워가서 발견함
          • 한 마리의 백조의 색이 흰색이다.
          • 관찰 결과 10,000마리의 백조의 색이 흰색임
          • 따라서 백조의 색은 흰색이다.
        • 한계점 : 10,001번째 관찰한 백조가 흰색이 아닌 검은색일 확률도 있음 (귀납의 한계)
      • 합리주의
        • 과학지식은 인간이 원래 가지고 있는 이성에 의해 형성된다.
        • 논리적 추리 + 일반화 => 연역적으로 형성
        • 한계점 : 기본적으로 알고 있는 이성적인 직관이 잘못됐을 수 있다.
      • 실증주의
        • 논리실증주의(좀더 엄격) + 논리경험주의(좀더 느슨)
        • 경험의 확증 및 입증을 위한 실험을 강조한다.
        • 오늘날 과학의 탐구 방법으로 진화했다.
    • 경험주의 + 합리주의 + 실증주의는
      • 과학 활동 : 과학 활동
      • 전통적 철학에서의 과학 : 과학을 하나의 지식체계로 보는 관점
      • 과학을 알아가는 방법 : 확률적 검증 및 확증의 과정, 객관성 추구

(2) 현대철학에서의 과학의 정의

전통 철학에서 추구 했던 절대적 진리라는 것이 과연 존재하는가?

  • 현대철학의 시작, 관점의 변화에서 시작
    • 어떤 현상이나 자연이 정말 절대적인 진리 정답이 있는 것인가?
    • 진리의 탐구를 위해 실행했던 경험적 확증과 입증은 과연 가치가 있는가?
  • 20세기에 들어서 더욱 진보적이고 혁신적인 사상을 가진 여러 과학철학자들에 의해 새로운 과학의 정의가 제시된다.
  • Karl Popper(1902~1994) : 반증주의

    과학지식은 절대 확증을 또 입증도 할 수 없고 오로지 그것이 틀렸다는 것을 밝혀내는 반증을 통해서만 발전 가능하다.

  • Thomas Kuhn(1922-1996)

    • 경험론 부정
    • 과학의 발달: 토론과 합의에 의한 민주적 절차에 의해 수행
    • 과학은 총체적 조직체-패러다임(paradigm)로 운영
    • 패러다임: 과학적 연구의 지침이 되고 문제 해결의 방향과 방법의 제시
    • 사회적 특성 반영
  • 우주관에 대한 패러다임의 전환

    천동설과 지동설

  • 두 개의 다른 패러다임?
    물체의 운동
  • Kuhn패러다임의 변화로 인해서 과학이 달라지는 과학의 발달은 바로 점차적으로 이루어지는 것이 아니라 격변적, 혁신적, 혁명적으로 이렇게 발달하고 변화하고 있다.
    • 전패러다임 과학 (pre-paradigm science) : 미성숙 과학 (immature science)
    • 정상과학 (normal science) : paradigm의 출현
    • 위기 (crisis) : 변칙(anomalies)의 누적
    • 과학혁명 (scientific revolution) : 패러다임의 교체
  • 과학을 과학 지식과 지식이 형성되는 모든 활동을 포함하는 과정이라고 보는 관점
  • 전통적 과학관에 대한 혁명 또는 반란이라고 할 수 있으며 현대 과학의 새로운 정의를 제시

(3) 오늘날의 과학의 정의

대상 - 자연 및 자연 현상
과정 - 특별한 방식 : 과학적 탐구
결과물 - 지식 체계 : 물리, 화학, 생물, 지구과학

  • kaplan

    과학이라는 문제 해결 방법과 사실적 증거에 기초한 논리적 추리를 통한 지식의 조직적 체계다.

  • Edward Teller

    과학자들은 세 가지 책임이 있다. 첫째로는 과학자들은 세상에 대한 이해를 해야 하고, 둘째는 그 이해를 설명할 수 있어야 하며, 셋째로는 그것을 세상에 적용할 수 있어야 한다.

  • National Research Council

    과학은 과학자들이 세상을 이해하는 가장 적합한 설명을 하기 위하여 경험적 기준과 논리적 설명 그리고 세상에 대한 끊임없이 호기심을 이용한다는 것에 있어서 다른 학문들과 그 차이가 있다고 할 수 있다.

  • The National Academy of Sciences

    과학은 세상을 알아가는 특별한 방식이다. 과학적 설명이란 과학자들에 의한 관찰과 실험에 바탕을 둔 것에 제한한 것이라고 할 수 있으며, 경험적인 증거에 기초하지 않은 설명은 과학의 부분이라 할 수 없다.

  • 4가지 영역의 과학

    1. 지식 체계로서의 과학 (Science as a body of knowledge)
    2. 조사하는 방법으로서의 과학 (Science as a way of investigation)
    3. 사고하는 방법으로의 과학 (Science as a way of thinking)
    4. 기술과 사회와의 상호작용하는 과학 (Science and its interaction with technology and society)

  • 오늘날의 과학

    - 지식을 추구하는 활동 전체를 지칭
    - 다양한 과학의 정의
    - 과학의 다양한 측면에 대한 인식 + 사회적 활동으로서의 과학

     


 2. 과학의 본성

(1) 과학의 본성의 정의와 특징

  • 과학의 본성 Nature of Science: NOS

    무엇이 과학이고 무엇이 비과학일까?
    과학적 지식은 절대 불변의 지식일까?
    과학자들은 어떤 사람들일까? 그리고 어떻게 연구할까?
    과학은 우리 사회에서 어떤 영향을 줄까?
    과학은 우리 사회에서 영향을 받는 영역일까?

    특징 / 정의 / 과학의 인식론적 측면 / 사회적 영향 / 발달 과정 / 그 외의 다양한 모습

    • 과학의 본성에 대한 일반적 정의
      • Ledermann
        과학의 본성이란 과학의 인식론, 아는 방법으로서의 과학 또는 과학적 지식과 그 발전의 가치 및 이해이다.
      • McComas etc
        과학의 본성이란 과학이란 무엇이며, 과학이 어떻게 발전해 가며, 과학자들은 사회적 집단으로서 어떻게 활동해 가며, 어떻게 과학이 사회와 상호 작용을 해 나가는지 등과 같은 과학의 인식론적인 면들을 포함한 과학의 다양한 사회적 연구들을 혼합한 복합 영역이다.
    • NOS
      • 과학이라는 학문이 갖고 있는 정의, 특성, 방법의 특징, 사고의 특징, 과학의 사회문화적 영향 등과 같이 다양한 과학의 얼굴
      • 철학자, 역사학자, 사회학자, 그리고 과학 심리학자들에 의해 제시된 과학 지식의 형성 원리 및 과정, 그리고 과학이 하나의 학문의 영역으로 다른 학문과 사회에 미치는 다양한 문제들을 설명하면서 발달
      • 현대과학 : 과학지식 그 자체 + 지식을 추구하는 인간 활동 전체의 과정과 특징 및 본질
    • NOS 특징 1 : NOS 견해에 대한 불일치과학의 복잡하고 다면적인 본성 때문에 학자들마다 서로 다른 측면으로 본다NOS에 관한 구체적인 쟁점에 관하여 다양한 견해로 완전히 합의 불가능 하다학자 본인들이 처한 시대나 문화·사회적인 여건에 따라 서로 달리한다.진화론은(Evolution theory)은 과학적 이론인가?
      서구문화 vs 동양문화
    • NOS 특징 2 : NOS 개념은 잠정적이고 역동적
      • 과학의 정의는 철학적 사고의 발달과 함께 계속 변화
      • Ledermann전통적 과학철학의 사조에서부터 현재까지 변화하여 온 과학의 본성 개념은 계속 변해왔고,앞으로도 계속 변할 것이다.
    • 과학의 본성(NOS)과 과학의 탐구(Scientific Inquiry)의 구별
      • 과학의 본성 - 과학 활동 안에 내포된 인식론적인 측면
      • 과학의 탐구 - 과학 활동을 하는 데 있어서 자료를 수집하고 해석하는 등의 기술적인 측면

      과학의 본성을 이해하는 것은 개인의 과학적 탐구 기술에 영향을 준다.
      두 가지 개념이 구별되어야 한다는 것을 인식하는 것 중요하다.

(2) 4가지 영역의 과학의 본성

  • 자연 및 자연 현상
    • 대상
  • 특별한 방식(과학적 탐구)
    • 과학적 방법 : 과정(Process)
    • 자연 현상을 설명하고 또 그 속에 포함된 원리로 앞으로 일어날 자연현상에 대한 예상
  • 지식 체계(Body of Knowledge)
    • 천문학, 생명과학, 화학, 지질학, 물리학 등
    • 과학활동의 결과물(Product)
    • 각기 다른 종류의 지식의 형태인 사실, 이론, 법칙, 개념 등으로 구분
    • 지식체계로서의 과학 (Science as a system of Knowledge)

      자연 및 자연현상 => 특별한 방식 => 지식 체계 (전체적)

      • 과학지식의 임시성(가변성)
        천동설과 지동설
        태양계
      • 지식체계로서의 과학의 본성

        과학지식은 자연현상을 설명하고 예측한다.
        새로운 이론의 발견으로 인해 변할 수 있는 가변성이 있다.
        과학지식은 사실, 개념, 법칙, 이론 등으로 구분된다. 새로운 과학적 지식은 과학적 탐구의 과정으로부터 나온다.

    • 탐구하는 방법으로서의 과학 (Science as a way of Investigation)

      자연 및 자연현상 => 특별한 방식  => 지식 체계 (전체적)

      • 과학적 탐구 =? 과학의 실험 수행
        진화론
      • 관찰과 추론에 의존
        • 관찰 - 우리 인간의 오감시각, 청각, 후각, 미각, 촉각을 통한 대상의 경험
        • 과학자들은 많은 과학 활동의 경우에 특별하게 고안된 도구나 기구를 사용하기도 함
      • 경험적 증거에 기초
        • 경험적 증거: 인간 누구나 경험하고 인지할 수 있는 자료나 형식으로 표현되는 방식
        • 과학자들은 많은 경우에 본인들의 사고나 추론을 이 경험적 증거의 형태로 제시하기 위하여 수많은 실험을 수행하고 자료를 수집함
        • 경험적 증거에 기초하여 정리되고 새로운 개념이나 이론으로 발전함
      • 실험은 인과관계 규명에 중요
        • 실험 단계 : 가설설정 => 실험설계 수행 => 자료 해석 => 분석 => 결론도출

          문제의 어떤 원인과 결과를 파악하는 인과관계를 규명하는데 매우 중요한 하나의 방법

      과학적 탐구는 다양한 방법에 의해 이루어진다.
      관찰과 추론에 의존한다.
      경험적 증거에 기초한다.
      실험 또한 하나의 중요한 방법으로 인과관계를 규명하는데 중요하다.

    • 사고하는 방법으로서의 과학 (Science as a way of Thinking)

      • 과학적 사고의 두 얼굴
        • 인간 본연의 사고의 특징
        • 인간 사고의 한계를 극복하기 위한 사고
      • 상상력과 호기심에서 출발
        여러과학자

        • 대륙이동설
          • 지구의 대륙이 한 덩어리가 아닐까?
          • 증거를 찾기 위한 자료 수집
          • 대륙이동설 제시

      인간의 다양한 정신 활동을 반영한다.
      상상력과 창의력이 중요하다. 과학자들이 철저히 객관적이긴 불가능하다.
      비판이나 회의적 태도가 중요하다.
      개인적 편견을 지양하고 소통하려는 마음 자세가 필요하다.

    • 과학과 기술, 그리고 사회와 상호 작용하는 과학의 본성 (Interactions among Science, Technology, and Society)

      • 과학 = {사회, 문화, 경제, 정치, etc 학문}

        Q : 갈릴레오는 왜 법정에 서야만 했는가?A : 당시에는 지동설이 사회의 근간이 되는 기독교 사상의 큰 문제를 일으키는 과학이었기 때문

        Q : 단윈은 진화론의 발표를 왜 40년간 망설였는가?
        A : 많은 문제와 논쟁과 그 사회적인 방향을 일을킬 거라는 것을 예쌍했기 때문

      • 과학은 항상 긍정적인 결과를 주었는가? => NO
      • 과학은 인류의 모든 문제를 해결할 수 있는가? => NO

사회 및 문화의 영향을 받는다.
사회에 긍정적으로 또는 부정적으로 모두 사용될 수 있다.
사회의 모든 문제를 해결할 수는 없다.
과학의 발달에는 성, 인종, 그리고 문화에 관계없이 다양한 사람들이 공헌했다.
기술과 공학은 다른 영역이나 상호 연관성이 있다.