과학철학 18. 과학적 진보의 개념과 논쟁: 연속성과 혁명성 사이의 역사적 변증법

과학적 진보의 전통적 모델: 누적적 성장론

과학이 진보한다는 생각은 근대 과학의 출현과 함께 형성된 강력한 믿음이다. 16-17세기 과학혁명 이후 서구 사회에서는 과학 지식이 점진적으로 축적되어 자연에 대한 이해가 지속적으로 향상된다는 진보적 관점이 지배적이었다. 이러한 누적적 성장 모델에 따르면, 과학은 이전 세대의 지식 위에 새로운 발견과 이론을 차곡차곡 쌓아가는 방식으로 발전한다.

프랜시스 베이컨은 이러한 누적적 관점의 초기 옹호자로, 그의 『신 오르가논』에서 귀납적 방법을 통해 자연에 대한 지식을 체계적으로 축적할 수 있다고 주장했다. 베이컨의 비유대로라면, 과학자들은 개미처럼 관찰 사실을 모으고, 거미처럼 이론적 체계를 구축하며, 벌처럼 경험과 이성을 결합하여 자연의 비밀을 점진적으로 밝혀나간다.

19세기 실증주의자들, 특히 오귀스트 콩트는 이러한 누적적 진보 개념을 '삼단계 법칙'으로 체계화했다. 콩트에 따르면, 인간 지식은 신학적 단계, 형이상학적 단계를 거쳐 실증적(과학적) 단계로 발전하며, 이는 필연적이고 불가역적인 진보의 과정이다. 콩트의 이러한 관점은 과학의 진보를 인류 문명 발전의 핵심으로 위치시켰다.

20세기 초 논리실증주의자들도 이러한 누적적 모델을 지지했다. 그들은 과학 이론이 관찰 진술로 환원될 수 있다고 보고, 이러한 환원 과정에서 이론들 간의 연속성과 비교가능성이 확보된다고 주장했다. 특히 카르납과 같은 철학자들은 과학 언어의 형식화와 통일과학의 구축을 통해 모든 과학적 지식이 체계적으로 통합될 수 있다고 믿었다.

누적적 진보 모델의 핵심 특징은 다음과 같다:

1. 연속성: 새로운 이론은 이전 이론의 성공을 설명하고 확장한다.
2. 증가성: 과학 지식은 시간이 지남에 따라 양적으로 증가한다.
3. 진리 접근성: 과학 이론은 점진적으로 진리에 가까워진다.
4. 합리적 선택: 이론 간 전환은 합리적 기준에 따른 의사결정의 결과다.

이러한 관점은 과학의 역사를 성공의 연속으로 그려내며, 과학적 방법의 우월성과 객관성에 대한 신뢰를 강화했다. 그러나 20세기 중반 이후, 과학사와 과학철학의 발전은 이러한 단순한 진보 모델에 심각한 의문을 제기하기 시작했다.

쿤의 혁명적 진보 모델

토마스 쿤의 『과학혁명의 구조』(1962)는 과학적 진보에 대한 전통적 견해에 결정적인 도전을 제기했다. 쿤은 과학 발전이 단순히 지식의 누적이 아니라, '정상과학'(normal science)의 시기와 '혁명적 과학'(revolutionary science)의 교대로 이루어진다고 주장했다.

쿤에 따르면, 정상과학은 특정 '패러다임'(paradigm) 내에서 이루어지는 과학적 활동으로, 과학자들은 패러다임이 제공하는 기본 가정, 방법론, 문제 설정 방식을 받아들이고 이를 바탕으로 '퍼즐 풀이'(puzzle-solving) 활동에 종사한다. 정상과학 동안에는 누적적 진보가 이루어지지만, 패러다임이 해결하지 못하는 변칙 사례(anomalies)가 축적되면 위기가 발생하고, 결국 새로운 패러다임으로의 전환, 즉 '과학혁명'이 일어난다.

쿤의 혁명적 모델에서 가장 논쟁적인 부분은 서로 다른 패러다임 간의 '공약불가능성'(incommensurability) 개념이다. 쿤에 따르면, 서로 다른 패러다임은 개념적 틀, 문제 설정 방식, 세계관 자체가 달라서 직접적인 비교나 번역이 불가능하다. 따라서 패러다임 전환은 논리적 증명이나 객관적 증거의 우위에 의해서만 결정되지 않으며, 게슈탈트 전환과 같은 인식적 변화를 수반한다.

쿤의 이론은 과학적 진보의 본질에 관한 근본적인 질문을 제기했다. 만약 이론들이 공약불가능하다면, 과학은 진리에 점점 가까워지는 것인가? 패러다임 전환이 반드시 '더 나은' 이론으로의 진보를 의미하는가? 이러한 질문들은 과학철학의 핵심 쟁점이 되었다.

쿤 자신은 후기 저작에서 과학의 진보를 부정하지 않았지만, 그 진보의 성격을 재정의했다. 그는 과학의 진보를 '진리로의 접근'이 아닌 '문제 해결 능력의 향상'으로 이해했다. 과학은 역사적으로 더 많은 퍼즐을 해결하고, 더 정확한 예측을 제공하며, 더 큰 설명력을 갖게 되었다는 의미에서 진보했다고 볼 수 있지만, 이것이 반드시 '궁극적 진리'에 가까워졌음을 의미하지는 않는다는 것이다.

라카토슈의 연구 프로그램 방법론

임레 라카토슈는 쿤의 혁명적 모델과 전통적인 누적적 모델 사이의 중도적 입장을 제시했다. 그의 '연구 프로그램 방법론'(methodology of scientific research programmes)은 과학의 연속성과 혁명적 변화를 모두 설명하려는 시도다.

라카토슈에 따르면, 과학은 개별 이론이 아닌 '연구 프로그램'의 단위로 발전한다. 연구 프로그램은 '견고한 핵심'(hard core)과 '보호대'(protective belt)로 구성된다. 견고한 핵심은 프로그램의 기본 가정이나 법칙으로, 연구자들이 쉽게 포기하지 않는 부분이다. 보호대는 핵심을 둘러싼 보조 가설들로, 관찰 결과와 충돌할 경우 수정이나 교체가 가능하다.

라카토슈는 연구 프로그램이 '진보적'(progressive)이거나 '퇴행적'(degenerating)일 수 있다고 주장했다. 진보적 프로그램은 새로운 현상을 예측하고 이를 경험적으로 확인하는 성공을 거두는 반면, 퇴행적 프로그램은 변칙 사례를 설명하기 위해 임시방편적 수정을 거듭하지만 새로운 예측을 생산하지 못한다.

이러한 관점에서 과학적 진보는 연구 프로그램 간의 경쟁과 대체로 이루어지지만, 이 과정은 쿤이 묘사한 것처럼 급진적이거나 비합리적이지 않다. 대신, 과학자들은 어떤 프로그램이 더 진보적인지를 판단하여 합리적 선택을 내릴 수 있다. 또한 라카토슈의 모델에서는 경쟁 프로그램들이 오랜 기간 공존할 수 있으며, 한때 퇴행적이었던 프로그램이 나중에 부활할 가능성도 열려 있다.

라카토슈의 접근은 과학의 역사적 발전에서 나타나는 연속성과 불연속성, 합리성과 비합리성의 요소들을 균형 있게 설명하려는 시도로 평가받는다. 그러나 '진보적'과 '퇴행적'을 구분하는 기준이 모호하고, 실제 과학의 역사가 이러한 모델보다 더 복잡하다는 비판도 존재한다.

라우든의 문제해결 접근법

래리 라우든은 과학적 진보에 대한 또 다른 대안적 모델을 제시했다. 그의 '문제해결 접근법'(problem-solving approach)은 과학의 목표를 '진리 추구'가 아닌 '문제 해결'로 재정의한다.

라우든에 따르면, 과학 이론의 가치는 그것이 얼마나 많은 경험적·개념적 문제를 해결하고, 얼마나 적은 변칙 사례와 개념적 어려움을 갖는지에 따라 평가된다. 이러한 관점에서 과학적 진보는 이론이 해결하는 문제의 수와, 그것이 생성하는 새로운 문제의 비율로 측정될 수 있다.

라우든의 접근법은 쿤의 공약불가능성 테제가 제기한 어려움을 피해갈 수 있다. 서로 다른 이론적 틀을 가진 과학자들도 어떤 이론이 더 많은 문제를 해결하는지에 대해서는 합의할 수 있기 때문이다. 또한 이 모델은 과학의 진보가 선형적이거나 누적적이지 않을 수 있음을 인정하면서도, 왜 과학이 전반적으로 더 나은 문제 해결 능력을 갖게 되었는지 설명할 수 있다.

라우든의 문제해결 모델은 과학의 실용적 성공을 강조하며, 과학적 실재론과 같은 형이상학적 논쟁에서 한발 물러선 입장을 취한다. 이는 과학의 진보를 이해하는 데 있어 인식론적·실천적 측면을 강조하는 현대 과학철학의 경향을 반영한다.

구조적 실재론과 이론 간 연속성

존 워럴(John Worrall)이 제안한 '구조적 실재론'(structural realism)은 과학적 실재론의 입장에서 이론 간 연속성과 불연속성의 문제를 해결하려는 시도다. 워럴은 과학사에서 이론이 교체될 때, 이전 이론의 내용이 완전히 버려지는 것이 아니라 수학적 구조나 형식적 관계의 측면에서 연속성이 유지된다고 주장했다.

예를 들어, 프레넬의 빛의 파동 이론이 맥스웰의 전자기 이론으로 대체될 때, 빛의 본질에 대한 이해(에테르에서 전자기장으로)는 변했지만, 수학적 방정식과 구조적 관계는 보존되었다. 이러한 구조적 연속성은 과학 이론이 교체되더라도 어떤 의미에서 진보를 이룰 수 있는지 설명한다.

구조적 실재론은 과학적 실재론의 직관(과학은 세계의 실재에 접근한다)과 반실재론의 우려(이론 변화의 급진성)를 조화시키려는 시도로, 과학적 진보에 대한 더 미묘한 이해를 제공한다. 이 관점에서 과학은 세계의 '구조'에 대한 지식을 점진적으로 축적해 나간다고 볼 수 있다.

진화론적 인식론과 과학의 발전

칼 포퍼, 스티븐 툴민, 데이비드 헐(David Hull) 등의 철학자들은 다윈의 진화론을 과학 발전의 모델로 차용한 '진화론적 인식론'(evolutionary epistemology)을 발전시켰다. 이 관점에서 과학 이론은 자연 선택과 유사한 과정을 통해 발전한다.

과학 이론들은 관찰, 실험, 비판이라는 '선택 압력'(selection pressure) 하에서 경쟁하며, 더 잘 '적응'한 이론들이 살아남아 다음 세대의 이론 발전에 영향을 미친다. 이러한 모델에서 과학적 진보는 누적적 지식의 단순한 축적이 아니라, 문제 상황에 대한 더 나은 적응으로 이해된다.

진화론적 모델은 과학의 역사가 완벽하게 합리적이거나 목적론적이지 않을 수 있음을 인정하면서도, 전체적으로는 환경(경험적 세계)에 대한 더 나은 적응을 향해 나아간다고 본다. 이는 과학적 진보의 비선형적 특성과 우연적 요소를 포착하면서도, 왜 과학이 전반적으로 성공적인지 설명할 수 있는 틀을 제공한다.

실용주의와 도구주의적 관점

존 듀이와 같은 실용주의 철학자들은 과학의 진보를 '진리로의 접근'보다는 '실용적 문제 해결 능력의 향상'으로 이해했다. 이러한 실용주의적 관점에서 과학 이론은 세계의 참된 묘사라기보다 특정 목적을 위한 도구로 간주된다.

과학적 진보는 이론이 더 정확한 예측, 더 효과적인 기술적 응용, 더 나은 통제력을 제공할 때 이루어진다. 이 관점에서는 이론의 '참됨'보다 그것의 유용성이 중요하며, 과학의 성공은 인간의 목표와 관심에 상대적으로 평가된다.

현대 철학자 배스 반 프라센(Bas van Fraassen)의 '구성적 경험주의'(constructive empiricism)와 같은 입장도 이와 유사하게, 과학의 목표를 '경험적 적합성'(empirical adequacy)에 두고, 관찰 불가능한 존재에 대한 형이상학적 주장은 유보한다. 이러한 관점에서 과학적 진보는 이론이 관찰 가능한 현상을 더 잘 설명하고 예측하게 되는 과정이다.

사회구성주의와 진보 개념의 상대화

토마스 쿤 이후, 특히 1970-80년대에 등장한 사회구성주의적 과학 연구는 과학적 진보의 개념 자체를 상대화했다. 데이비드 블루어(David Bloor)와 배리 반스(Barry Barnes)의 '강한 프로그램'(Strong Programme), 해리 콜린스(Harry Collins)의 '경험적 상대주의 프로그램'(Empirical Programme of Relativism) 등은 과학 지식이 사회적·문화적 맥락에 의해 구성된다고 주장했다.

이러한 관점에서 과학적 '진보'란 객관적 현실에 대한 더 나은 이해가 아니라, 특정 사회적 집단이 자신들의 관점과 이해관계에 따라 정의한 기준에 의해 평가되는 변화다. 무엇이 '더 나은' 이론인지는 자연에 의해 결정되는 것이 아니라, 과학자 공동체의 사회적 협상과 합의의 결과라는 것이다.

사회구성주의적 접근은 과학의 진보를 이해하는 데 있어 권력, 이해관계, 레토릭, 제도적 맥락 등의 중요성을 부각시켰다. 그러나 많은 비판자들은 이러한 접근이 과학의 인식론적 특수성과 성공을 적절히 설명하지 못한다고 지적했다.

페미니스트 과학철학과 상황적 지식

페미니스트 과학철학은 과학적 진보의 개념에 젠더적 관점을 도입했다. 산드라 하딩(Sandra Harding), 돈나 해러웨이(Donna Haraway), 에블린 폭스 켈러(Evelyn Fox Keller) 등의 학자들은 전통적인 과학이 남성 중심적 가치와 관점에 의해 형성되었으며, 이로 인해 특정 영역의 지식과 문제가 체계적으로 무시되어 왔다고 주장했다.

이러한 관점에서 과학적 진보는 단순히 기존 패러다임 내에서의 문제 해결 능력 향상이 아니라, 과학의 범위와 방법론을 확장하여 더 다양한 관점과 경험을 포괄하는 과정이다. 해러웨이의 '상황적 지식'(situated knowledge) 개념은 모든 지식이 특정한 사회적·역사적·육체적 위치에서 생산된다는 사실을 인정하고, 다양한 '위치'에서 생산된 지식들 간의 대화를 통해 더 포괄적이고 견고한 과학적 이해를 구축할 수 있다고 제안한다.

페미니스트 과학철학은 과학적 진보의 개념을 단순한 인식론적 차원을 넘어, 사회적 정의와 포용성의 문제와 연결시킨다. 이는 과학이 무엇을 위해, 누구를 위해 진보하는지에 대한 근본적인 질문을 제기한다.

현대 과학의 특성과 진보 개념의 재고

20세기 후반 이후 과학의 성격 자체가 변화함에 따라, 과학적 진보의 개념도 재고될 필요가 있다. 현대 과학은 다음과 같은 특징을 보인다:

1. 초학제적 성격: 전통적 학문 분야의 경계를 넘어선 연구가 증가하고 있다.
2. 사회적 맥락화: 과학이 사회적·윤리적·정치적 맥락 속에서 이루어진다는 인식이 강화되고 있다.
3. 복잡성과 비결정론: 기후 과학, 양자역학, 카오스 이론 등에서 보듯이, 비선형적이고 복잡한 시스템에 대한 연구가 중요해지고 있다.
4. 빅데이터와 계산 과학: 대규모 데이터 분석과 컴퓨터 시뮬레이션이 과학 연구의 핵심 방법이 되고 있다.

이러한 변화는 과학적 진보를 단일한 틀로 이해하는 것을 더욱 어렵게 만든다. 현대 과학은 때로 결정적 해답보다 불확실성의 정도를 줄이는 방향으로, 보편적 법칙보다 맥락 의존적 모델의 구축으로, 객관적 진리보다 다양한 관점의 통합을 통한 이해를 추구하는 경향을 보인다.

필립 키처(Philip Kitcher)와 같은 철학자들은 이러한 맥락에서 '잘 정돈된 과학'(well-ordered science)의 개념을 제안한다. 이는 과학의 목표와 방법이 민주적 과정을 통해 결정되며, 과학적 진보가 단순히 인식론적 차원이 아닌 사회적·윤리적 차원에서도 평가되어야 함을 의미한다.

과학적 진보와 과학 교육

과학적 진보에 대한 철학적 이해는 과학 교육의 방향에도 중요한 함의를 갖는다. 전통적인 과학 교육은 종종 과학의 역사를 '위대한 발견들'의 연대기로, 과학적 방법을 고정된 알고리즘으로 가르치는 경향이 있었다. 이는 과학의 진보를 단순한 누적적 과정으로 그려내는 관점을 반영한다.

그러나 현대 과학철학의 통찰을 반영한 과학 교육은 과학의 역동성, 잠정성, 맥락 의존성을 강조한다. 학생들은 과학 지식이 어떻게 구성되고, 검증되고, 수정되는지, 그리고 과학적 진보가 어떤 복합적인 요소들에 의해 형성되는지를 이해할 필요가 있다.

과학의 역사와 철학을 통합한 교육은 학생들이 과학을 암기해야 할 고정된 사실들의 집합이 아닌, 지속적으로 발전하는 인간의 지적 탐구로 이해하도록 돕는다. 이는 비판적 사고력을 기르고, 과학의 한계와 가능성에 대한 균형 잡힌 이해를 촉진한다.

결론: 과학적 진보의 다차원적 이해

과학적 진보에 관한 철학적 논쟁은 단일한 결론으로 수렴되지 않고, 오히려 더 풍부하고 다층적인 이해로 발전해왔다. 현대 과학철학에서 과학적 진보는 다음과 같은 다양한 차원에서 이해될 수 있다:

1. 인식론적 차원: 자연에 대한 더 정확하고 포괄적인 이해를 향한 진보
2. 방법론적 차원: 더 정교하고 효과적인 탐구 방법의 발전
3. 실용적 차원: 예측, 통제, 기술적 응용 능력의 향상
4. 개념적 차원: 더 일관되고 설명력 있는 개념 체계의 구축
5. 사회적 차원: 과학의 민주화, 다양한 관점의 통합, 사회적 문제 해결 능력의 향상

이러한 다차원적 이해는 과학적 진보가 선형적이거나 단일한 척도로 측정될 수 없는 복합적 과정임을 강조한다. 과학은 때로는 누적적으로, 때로는 혁명적으로, 때로는 진화적 방식으로 발전하며, 이 과정에는 인식론적 요소뿐만 아니라 사회적, 문화적, 제도적 요소들도 중요한 역할을 한다.

궁극적으로, 과학적 진보에 대한 우리의 이해는 과학 자체와 마찬가지로 잠정적이고 열려 있다. 과학이 발전함에 따라, 그리고 과학과 사회의 관계가 변화함에 따라, 우리가 '진보'라고 부르는 것의 의미도 지속적으로 재해석되고 재구성될 것이다. 이런 의미에서 과학적 진보에 대한 성찰은 과학 활동 자체의 필수적인 부분이며, 과학이 지향해야 할 방향에 대한 사회적 대화의 중요한 요소다.