오늘 우리는 고도의 과학문명시대에 살고 있다. 불과 50년 전에는 상상도 하지 못했던 통신기술(IT), 생명공학기술(BT), 나노기술(NT)로 우리의 생활은 편리하고 빠르고 넓게 확장되고 있다. 줄기세포 시술로 인체가 다시 젊어지고 120세 한계 수명까지 살 수 있는 시대가 오고 있다. 그러나 한편으로는 현대 과학기술이 주는 편리함과 안락함이 큰 만큼 인류는 과학기술이 남긴 환경오염과 인간성 퇴화로 지구의 종말을 염려하기도 한다. 환경이 주요 화두가 되고 녹색성장이 강조되는 시대가 된 것이다. 중국과학문명사(Science and Civilisation in China)를 저술한 조셉 니덤(Joseph Needham)은 그의 책 서문에 의미 있는 글을 남겼다.
“초기 중국인들은 그리스인들 못지않게 자연에 대한 깊은 통찰력을 가지고 있었다. 중국에서 아리스토텔레스가 나오지 않은 것은 아마도 훨씬 이른 시기에 현대 과학기술로 발전하는 것을 막는 어떤 방해 요소가 있었던 것 같다. 도교사상이외에도 중국에는 합리적 자연주의와 계몽적 회의론의 조류가 늘 있어왔고, 이것은 같은 시대 유럽에서 현대 과학기술이 성장하는 동안에도 중국에서 크게 작용했다는 사실이다.”
중국의 합리적 자연주의와 계몽적 회의론은 과학기술의 발전이 우주질서와 마찰을 빚고 인간 윤리를 거슬리는 수준에 이르면 거기에서 더 나아가는 것을 포기했다는 것이다. 그래서 중국은 나침반, 화약, 인쇄술 등 인류사를 변화시킬 수많은 발명을 해놓고도 이들을 실용화하지 못했다. 1950년대에 니덤이 보는 이러한 관점은 어쩌면 서양의 과학기술로 환경이 파괴되고 인간성이 몰락하는 오늘의 문제를 동양철학에서는 오래전부터 예견하고 있었다는 것을 암시하는 것이 아닐까?
서양의 과학기술이 분석적이며 단순화된 가설과 증명에 근거한 반면 동양은 통합적이며 인간과 자연의 조화에 가치를 두고 있다. 세분화, 고도화된 현대과학이 융합을 통해 새로운 활로를 찾으려고 하는 것은 동서양 과학철학 패러다임의 조화라고 볼 수 있다.
저자는 다양하게 발전해온 현대 과학기술의 역사와 특징을 간결하게 추려서 기술하고 있다. 융합을 위한 통섭의 자료를 제공하고 있다. 환경 파괴와 인간성 몰락으로 주춤하고 있는 현대과학의 진로를 찾기 위해서 새로운 융합과 과학철학의 태동이 요구되고 있다. 이러한 때에 과학기술의 역사를 쉽고 간결하게 재조명하고 이들 간의 대화와 네트워크의 가능성을 발견하게 하는 것은 대단히 의미 있는 일이다. 저자는 이 책을 읽은 젊은이들이 새로운 과학기술에 눈뜨고 2l세기를 선도하는 과학자들이 많이 배출되기를 바라고 있다. 한류로 세계를 이끌 듯이 이제 과학기술로 세계를 이끌어가는 한국인의 시대를 염원하고 있다.
2013년 3월
고려대학교 명예교수
한국식량안보연구재단 이사장 이 철 호

오늘 우리는 고도의 과학문명시대에 살고 있다. 불과 50년 전에는 상상도 하지 못했던 통신기술(IT), 생명공학기술(BT), 나노기술(NT)로 우리의 생활은 편리하고 빠르고 넓게 확장되고 있다. 줄기세포 시술로 인체가 다시 젊어지고 120세 한계 수명까지 살 수 있는 시대가 오고 있다. 그러나 한편으로는 현대 과학기술이 주는 편리함과 안락함이 큰 만큼 인류는 과학기술이 남긴 환경오염과 인간성 퇴화로 지구의 종말을 염려하기도 한다. 환경이 주요 화두가 되고 녹색성장이 강조되는 시대가 된 것이다.
중국과학문명사(Science and Civilisation in China)를 저술한 조셉 니덤(Joseph Needham)은 그의 책 서문에 의미 있는 글을 남겼다.
“초기 중국인들은 그리스인들 못지않게 자연에 대한 깊은 통찰력을 가지고 있었다. 중국에서 아리스토텔레스가 나오지 않은 것은 아마도 훨씬 이른 시기에 현대 과학기술로 발전하는 것을 막는 어떤 방해 요소가 있었던 것 같다. 도교사상이외에도 중국에는 합리적 자연주의와 계몽적 회의론의 조류가 늘 있어왔고, 이것은 같은 시대 유럽에서 현대 과학기술이 성장하는 동안에도 중국에서 크게 작용했다는 사실이다.”
중국의 합리적 자연주의와 계몽적 회의론은 과학기술의 발전이 우주질서와 마찰을 빚고 인간 윤리를 거슬리는 수준에 이르면 거기에서 더 나아가는 것을 포기했다는 것이다. 그래서 중국은 나침반, 화약, 인쇄술 등 인류사를 변화시킬 수많은 발명을 해놓고도 이들을 실용화하지 못했다. 1950년대에 니덤이 보는 이러한 관점은 어쩌면 서양의 과학기술로 환경이 파괴되고 인간성이 몰락하는 오늘의 문제를 동양철학에서는 오래전부터 예견하고 있었다는 것을 암시하는 것이 아닐까?
서양의 과학기술이 분석적이며 단순화된 가설과 증명에 근거한 반면 동양은 통합적이며 인간과 자연의 조화에 가치를 두고 있다. 세분화, 고도화된 현대과학이 융합을 통해 새로운 활로를 찾으려고 하는 것은 동서양 과학철학 패러다임의 조화라고 볼 수 있다.
저자는 다양하게 발전해온 현대 과학기술의 역사와 특징을 간결하게 추려서 기술하고 있다. 융합을 위한 통섭의 자료를 제공하고 있다. 환경 파괴와 인간성 몰락으로 주춤하고 있는 현대과학의 진로를 찾기 위해서 새로운 융합과 과학철학의 태동이 요구되고 있다. 이러한 때에 과학기술의 역사를 쉽고 간결하게 재조명하고 이들 간의 대화와 네트워크의 가능성을 발견하게 하는 것은 대단히 의미 있는 일이다. 저자는 이 책을 읽은 젊은이들이 새로운 과학기술에 눈뜨고 2l세기를 선도하는 과학자들이 많이 배출되기를 바라고 있다. 한류로 세계를 이끌 듯이 이제 과학기술로 세계를 이끌어가는 한국인의 시대를 염원하고 있다.

2013년 3월
고려대학교 명예교수
한국식량안보연구재단 이사장 이 철 호

 

추천의 글 4
머리말 6

서론>> 거대과학의 산물 15

제1장>> 뉴턴과학의 완성 25
1. 여명기 27
2. 그리스-로마 29
3. 중세유럽 33
4. 인쇄술 35
5. 화포 39
6. 항해시대 44
7. 신대륙 아메리카? 46
8. 향신료 무역 49
9. 도자기 51
10. 먹거리 53
11. 뉴턴과학 56

제2장>> 산업혁명과 열역학 61
1. 증기기관 63
2. 방직공업 65
3. 제철 68
4. 기차 72
5. 대량 생산 75
6. 석유 76
7. 내연기관 80
8. 자동차 82
9. 비행기 87

제3장>> 분자의 화학반응 93
1. 독일 과학 95
2. 화약 97
3. 염료산업 100
4. 유기농업 102
5. 항생제 106
6. 페니실린 109
7. 합성섬유 113
8. 광합성 116

제4장>> 전자기력의 이용 123
1. 전기 125
2. 전자기 127
3. 테슬라 133
4. 반도체 135
5. 텔레비전 138
6. 컴퓨터 142
7. 통신 146
8. 인공위성 150

제5장>> 원자력과 소립자 155
1. 자유라디칼 157
2. 전자 159
3. 레이저 163
4. 유전공학 167
5. 동물 복제 173
6. 발효산업 175
7. 대체의학 179
8. 퍼스널 컴퓨터 184
9. 인터넷 186
10. 복잡성과학 191

결론>> 21세기 한국의 미래 모습 195
참고문헌 201

원래 인류는 사냥꾼이자 채집가였다. 그러다 기원전 8000년경 무렵 마지막 빙하가 물러가면서부터 농작물을 심고 야생동물을 키우는 재능을 계발했다. 그러면서 자연히 사람들은 일정한 거주지에 정착하며 살기 시작했는데, 이런 거주지는 점차 도시로 성장했다. 정착 생활로 인해 자원의 공유가 생겨나고 초보적인 과학이 싹트기 시작했다.
저장한 곡물이나 가축을 세고, 작물의 무게나 땅의 크기를 측량하고 기록해야 했으므로 숫자 체계도 생겼다. 이 숫자 체계는 처음에는 기호에 불과했지만 점점 기록체계로 발전했다. 기원전 2500년경 수메르인들이 기호의 위치에 따라 의미체계를 만들어낸 것이 그 시작이었다. 이 숫자 자리 표기법 덕분에 셈과 수학적 계산이 상당히 쉬워지고 수학적 사고는 더욱 복잡해졌다. 현재 우리는 십진법을 사용하지만 이들은 육십진법을 사용했다. 이 육십진법의 흔적은 지금까지도 우리의 일상생활 곳곳에 남아 있다.
일례로, 한 시간은 60분이고 1분은 60초이며 원은 360도이다.
생활에 규칙적인 패턴을 보이는 것들이 있다. 바로 태양(해)이 매일 뜨고 지는 것과 달과 별이 밤에 움직이는 방식이다. 태양의 위치와 계절의 순환은 인간 생활에 직접적인 영향을 주었기 때문에 기록의 대상이었다. 그래서 천문학이 체계화 한 최초의 과학이 된 것은 당연했다. 고대 이집트에서는 새해는 매년 나일 강 범람의 문제와 함께 시작되었다. 나일 강 범람은 농업을 하는 데에 가장 중요한 사건이었기 때문이다.
그래서 이들은 365일 역법을 썼다. 같은 시기에 중국 사람들도 천문학적 사건들을 세련된 방식으로 자세하게 기록했다.
불을 발견하고 농업혁명이 일어나기까지는 약 100만 년이 걸렸고, 거기서 산업 혁명이 일어나기까지는 다시 약 1만 년이 걸렸다. 그러나 그보다 훨씬 더 짧은 지난 100년 사이에 과학기술은 세상을 완전히 다른 모습으로 바꾸어놓았다. 20세기의 과학문명은 지난 수천 년 동안 인류가 이룩했던 모든 업적을 능가했다. 오늘날 우리의 일상생활이나 사회생활에는 과학기술의 혜택을 받지 않은 분야가 거의 없으며, 과학기술의 힘을 빌리지 않고 움직이는 분야가 거의 없다. 과학기술은 한 나라에서 국방의 힘이 되고, 경제의 힘이 되고, 외교의 힘이 되어 국력에 커다란 기반이 되고 있다. 산업혁명은 서유럽을 생존경제에서 성장경제로 진입하게 한 대변혁이었다.
산업혁명의 주요인은 급속도로 이루어진 기술혁신이었다. (이 산업혁명으로 서구 경제는 동아시아에 우위를 확보했다.)
전근대사회와 산업혁명 이후의 기술발전의 차이는 신기술을 발명·발견하는 방법의 차이에서 나온다. 전 근대사회에서는 장인이나 농부들이 기존 기술에 약간의 변형을 가하는 것으로 기술개혁이 이루어졌다. 학식이 낮은 장인이나 기술자들이 경험을 토대로 시행착오를 거치며 이루는 경험 의존적인 기술발전이었다. (이 경우 인구가 많은 나라일수
록 그러한 경험이 많을 것이므로 신기술을 개발할 확률도 높다. 따라서 15세기까
지 중국의 인구가 유럽의 두 배였던 점을 고려한다면, 그 당시의 기술발전은 중국
이 유럽을 상당히 앞섰음을 알 수 있다.)
18세기 영국에서 일어난 산업혁명은 기술개혁이 가속적이고 지속적이었다.
이것이 가능했던 이유로는 첫째, 경험 의존에서 실험 의존으로 기술의 발명과 발견
방법이 바뀐 것을 들 수 있다. 실험실에서는 여러 실험을 한꺼번에 할 수 있으므로
인구의 크기나 시간의 제약을 받지 않기 때문에 빠르게 기술개혁이 이루어질 수 있었다. 둘째, 과학이 실험에 응용된 것이다. 17세기에 들어와 정립되기 시작한 근대과학 이론을 바탕으로 자연현상에 대한 수학적 가설을 세우고 가설의 진위 여부를 인위적 통제가 가능한 실험이나 반복 가능한 시험을 통해 검증할 수 있었다.
이러한 과학적 실험 방법은 기술개혁을 가속화하고 지속하게 했다.
내연기관을 이용하여 개발한 자동차, 트랙터, 비행기 덕택에 어디든지 갈 수 있고 무엇이든지 할 수 있었다. 또한 자동차산업은 계속해서 석유, 고무, 철판, 플라스틱 등의 생산 규모를 키웠고, 이들은 즉시 수많은 다른 용도로 사용되었다.
그러는 동안에는 세계의 과학은 모두 독일과 영국 및 프랑스에 집중되었으며, 나머지 유럽과 미국의 과학연구소는 지역적 분파에 불과했다. 전파탐지기(레이더)와 텔레비전, 플라스틱과 인공섬유, 합성 비타민과 호르몬, 그리고 항생제 등은 모두 이 무렵인 20세기 전반에 개발되기 시작했다.
자연현상은 무수한 반면 이들을 지배하는 법칙들은 몇 개 안 된다. 즉, 과학의 모든 분야는 몇 개의 법칙으로 서로 통한다. 가장 기본적인 몇 가지 원리를 깊이 있게 이해하는 데서 혁신적인 과학기술이 나오는 것이다.
따라서 이 책도 이러한 얼개로 쓰였다. 그런데 역사를 모르고서는 어떤 분야에서도 진정한 전문인이 되기 어렵다. 따라서“과학이 보인다”에서는“(1) 과학의 역사”를 첫 번째로 다루었으며 그 속에서 전통과학, 현대과학, 우리의 과학 순으로 나누어 썼다. 제2차 세
계대전 후부터 거대과학을 등에 업은 미국이 세계를 주도하고 있으므로, 현대과학의 글은 미국 거대과학의 산물인 원자폭탄의 개발에 대한 이야기로 시작했다.
(1) 과학의 역사의 뉴턴과학의 완성(제1장) 부분에서는 석기에서 청동기 그리고 철기로 이어지는 문명의 시작에서부터 말과 글을 써서 생각과 뜻을 전하고 기록 하는 데 필요한 인쇄술, 집단 간의 생존경쟁에 따른 화포 개발, 바다를 건너 사람 과 문물의 이동을 가능하게 한 항해술, 물자의 대량 생산과 유통이 가능하게 된 영국의 산업혁명을 살펴보았다. 이 무렵에 갈릴레오와 케플러를 거쳐 뉴턴의 만유인력의 법칙이 완성되었다.
자연을 규제하는 중력의 법칙을 과학적으로 알아낸 것이다.
산업혁명은 사람의 힘이나 가축의 힘이 아닌 석탄(열)에너지의 힘을 이용하는 증기기관에 의해 수행되었다. 증기기관은 이후 좀 더 효율이 높은 내연기관으로 발전하여 자동차 등에 이용되었다. 이어지는 산업혁명과 열역학(제2장) 부분에서는 산업혁명 이후에 생산된 자동차, 비행기, 인공위성, 통신 등을 언급했다.
자연계에 천연으로 존재하는 원소는 90가지이며 미량으로 존재하는 나머지 19가지
원소는 인공적으로 만들어진 것이다. 하지만 둘 이상의 원소를 일정한 비율로 화학적으로 결합하면 약 700만 가지 화합물이 만들어진다. 분자 내 원자 결합의 작은 위치 변화가 물질의 성질을 크게 변화시킬 수 있기 때문이다. 이어지는 분자의 화학반응(제3장) 부분에서는 유럽, 특히 독일에서 발달한 물감(염료), 비료(유기농업), 항생제(제약), 합성섬유와 플라스틱을 다루었다. 19세기에 자연에 존재하는 힘에는 중력뿐만 아니라 전자기력도 있음이 알려짐으로써 20세기를 전후로 전자기력을 이용한 산업이 발전했다. 테슬라(Nikola Tesla) 등에 의해 산업적인 전력이 발전하고, 일반 시민사회에 무선통신과 라디오와 텔레비전과 같은 가전제품이 등장한 것도 이 무렵이다.
따라서 전자기력의 이용(제4장) 부분에서는 위와 같은 내용을 담았다.
한편, 전자 등 소립자 연구는 자연의 원자를 규제하는 또 다른 힘인 핵력(강력과 약력)이 있음을 보여주었으며, 이러한 원자에너지를 이용한 원자폭탄이 개발되었다.
따라서 원자력과 소립자(제5장)에서는 발전(원자력), 그리고 라디오와 텔레비전 등의 가전제품, 반도체와 개인용 컴퓨터(PC), 유전자 등의 생명공학, 나노기술 등 을 다루었다. 마지막으로 우리의 과학, 생명과 자연의 복잡성 부분에서는 김치 등의 우리나라의 전통적인 발효산업과 침과 뜸 등을 사용하는 대체의학(한의학)을 언급했고, 우리나라가 비교적 앞서간다는 인터넷과 복잡성과학도 다루어보았다.
그리고 네트워크 지식사회를 마지막으로 언급하며 마무리했다.
과거 동아시아 전통과학의 패러다임은 서구 근대과학의 패러다임과는 달랐다.
다음 글“과학이 보인다 (2)동아시아의 과학”에서는 역사적인 그리고 지정학적인 이웃 국가인 한중일 세 나라의 과학기술을 다루었다. 마지막으로“과학이 보인다
(3)과학의 최전선”에서는 21세기의 과학, 소위 첨단과학(블루오션)에 대해 쓰려 한다. 필자는 세 권의 글을 한 세트로 과학계뿐 아니라 학생이나 일반 시민들에게 많이 읽히기를 바란다. 이는 지식기반 시대에 시민들이 과학기술을 좀 더 폭넓고 깊이 있게 이해하는 것이 중요하기 때문이다. 많은 사람이 과학을 사랑하고 모든 분야의 사람들이 과학과 대화할 수 있기를 바란다. 끝으로 그동안 필자를 격려해 주신 분들과 아울러 이 책을 기꺼이 출판해 주신 한국식량안보연구재단 이사장님 과 한림원 편집진에게 이 자리를 빌어서 감사드립니다.

저자 양 재 승