과학으로 세상을 바라보다
생물이 세상을 살아가는 이유는 그저 생명이 주어졌기 때문이다. 생물에 속해 있는 사람도 생명이 주어졌으니 세상을 살아간다. 하지만 그냥 살아가는 것이 아니라 뭔가 제대로 살아내려고 노력한다. 사람이 사는 것을 단순히 생존이 아니라 ‘삶’ ‘인생’이라고 부르는 이유가 여기에 있다. 같은 맥락에서 사람은 자연(우주) 속에서 제대로 살아가기 위해 자연(우주)을 바라보는 나름의 방식을 만들어냈다. 이러한 나름의 방식을 과학이라 부른다.
저자는 “과학은 science다”라고 말한다. ‘과학’이나 ‘science’나 그 말이 그 말 같지만, 저자는 과학이 지닌 폭넓은 의미를 설명하고자 동어반복 같은 이 말을 인용한다. science는 ‘알다’라는 뜻의 라틴어 sc？o에서 비롯되었다. 쉽게 말해 science는 모르던 무언가를 알아가는 과정을 의미한다. 반면 ‘과학’이라는 말은 무언가를 알아감으로써 얻게 된 지식이나 결과물이라는 이미지가 강하다. 이 책은 크게 보면 ‘science’와 ‘과학’을 모두 아우르는 종합 교양 과학서다.
저자의 표현을 빌리면 책의 제1권 제1부에서는 science를 이야기한다. 과학의 연구 대상, 경험적 증거, 합리적 추론, 인과성, 과학적 사고 과정, 경험적 증거의 보편성, 변화하는 진실 등 과학적 방법론이라는 주제를 다룬다. 단어만 들어도 벌써 지루하고 경계심마저 생긴다. 하지만 과학커뮤니케이터 하리하라가 누구인가. 일상생활에서 직접 겪은 일화에 적용해 과학적으로 생각하는 방법을 알기 쉽게 설명해준다. 이야기를 듣다보면 과학(적 사고방식)이 일상과 매우 밀접하다는 사실에 놀라게 되고, 이미 내가 과학적으로 사고하며 살아가고 있었다는 사실을 발견하고는 또 한 번 놀라게 된다.

과학으로 세상을 살아가다
저자의 표현을 다시 빌리면, 제1권 제2부와 제2권 제3부에서는 앎(science)의 결과인 ‘과학’을 이야기한다. 먼저 제2부에서는 나날이 변화하는 자연환경과 생활환경을 살펴본다. 자연환경은 자연 그대로의 환경이고, 생활환경은 인공적으로 만들어진 환경이다. 현재 자연환경은 인간의 손때가 묻기 시작한 이래 최악의 상황을 맞고 있다. 미세 먼지를 비롯한 대기오염, 지구온난화로 야기되는 기후 문제, 플라스틱 쓰레기의 범람 등 환경오염이 전 지구적인 문제로 떠오르고 있다. 가슴에 손을 얹고 생각해보면 그동안 우리는 환경문제를 남 일이라 생각하며 나 몰라라 했다. 하지만 환경오염의 가해자인 우리가 직접적인 피해를 입는 상황이 자주 발생하면서 어쩌면 울며 겨자 먹기로 반성하고 있는지도 모른다. 저자는 이제 환경문제는 생존을 위한 선택이 아니라 필수가 되어가고 있다고 말한다.
한편 하루가 다르게 발전하는 과학기술로 생활환경도 빠르게 변화하고 있다. 불과 몇 년 전에 나온 과학기술 책도 이미 시대에 뒤떨어졌다는 소리를 들어 개정을 거듭해야 한다. 물론 과학기술의 발전이 인간의 삶을 풍요롭게 가꾸어준다면 충분히 환영할 일이다. 이런 의미에서 책에서는 우리가 주목해야 할 몇 가지 과학기술과 과학이슈, 예컨대 전기에너지, 인공 장기, AI 로봇, 우주 탐사, 제4차 산업혁명 등을 소개한다. ‘최첨단’ 기술만이 아니라 그 기술의 발생 기원부터 지금까지 역사를 죽 훑어보면서 앞으로 나아가야 할 방향까지 내다본다.

세상에서 과학을 바라보다
제3부는 『고등학교 통합과학 교과서』에서 다루는 물리/화학/생물/지구과학을 바탕으로 구성되어 있다. 교과서에나 나오는 이야기를 왜 또 꺼내느냐는 실망 섞인 의문이 들 수도 있지만, 사실 교과서만큼이나 우리에게 필요한 지식을 잘 정리해놓은 책도 드물다. 다만 네모난 교실 안에 있는 네모난 책 안에 빽빽이 들어찬 글씨 때문에 교과서가 사랑을 받지 못하고 평가절하 되고 있는지도 모른다. 그래서 우리는 교과서 속 이야기를 너무 잊어버리고 사는 것은 아닐까.
저자는 교과서를 다시 소환했다. 교과서 속 내용을 다루고 있지만 교과서적으로 서술하지는 않았다. 교과서에서 소개되는 주요 개념을 저자 특유의 친근함과 재치로 우리의 일상생활과 연결시킨다. 암기해야 할 과학 법칙이나 공식, 용어 따위는 나오지 않는다. 오히려 과학 교과서 뒤에 숨겨져 있던 뒷이야기들이 더 많다. 영화, SF소설, 드라마, 역사, 시사 등 다양한 분야를 넘나들며 다채로운 과학 이야기를 펼쳐 보인다. 또 중간중간 우리가 깊이 생각해볼 만한 묵직한 질문들도 던진다. 제4차 산업혁명 시대에 융합 지식을 습득하고 통합적 사고력을 키워야 하는 학생들에게는 더없이 훌륭한 과학 참고서가 되어줄 것이다.


책 속으로

지구 에너지의 근원인 태양은 수소가 융합해 헬륨이 만들어지면서 발생되는 핵융합 에너지를 원동력으로 45억 년이 넘도록 불타오르고 있습니다. 이처럼 핵이 쪼개지고 융합되어 하나의 원자가 다른 원자로 바뀌는 일은 인위적인 것도 희귀한 것도 아닙니다. 그저 우주가 만들어지던 그 순간부터 지금까지 계속되어온 ‘자연스러운’ 일이죠. 이 사실은 새로운 관점을 제시합니다. 세상 모든 것은 다양하게 바뀌고 역동적으로 순환하며, 우리는 그 커다란 흐름 속 한 부분이라는 거죠. 암호 같은 주기율표 기호 속에서 우리가 읽어내야 할 핵심 키워드가 바로 이것 아닐까요? ‘우린 모두 동등하다’는 사실 말입니다.
-제2권 pp. 26~27

자연 상태에서는 이렇게 대기 중의 질소가 이온이 되는 과정(질소고정작용)과 이온화된 질소가 다시 질소 가스로 변화되는 과정(탈질소작용)이 균형을 이루어왔습니다. 그러나 지난 한 세기 동안 인류는 대기에서 질산염을 직접 합성하는 기술을 개발해 질소 순환의 고리에 인위적으로 개입했습니다. 프리츠 하버가 대중화한 이 인위적 질소고정 기술은 한때 극찬을 받았는데요. 최근 들어 지나친 질산염 비료의 사용이 불러온 토양의 질산염 과잉 현상과 유기물의 과다한 증가로 부영양화 같은 문제가 나타나기 시작했습니다. 우리는 여러 비극을 통해 지구의 모든 원소는 순환되고, 이를 막는 행위는 파멸을 불러온다는, 쓰디쓴 교훈을 얻었습니다. 생태계의 균형이란 참 엄격합니다. 그 대상이 질소든, 산소든, 탄소든 마찬가지입니다. 무엇이든 지나치게 기울어 균형이 깨지면 문제가 생겨납니다. 스스로 만들어낸 번개에 타 죽는 우를 범하지 않으려면 우리가 해야 할 일이 무엇인지 진지하게 생각해볼 때가 되었습니다.
-제2권 pp. 73~74

지구 내부가 비어 있을지도 모른다는 지구공동설은 이제 아무도 믿지 않는 이야기가 되었습니다. 여기서 우리가 중요하게 생각할 점은 지구가 비어 있느냐 아니냐의 결과가 아닙니다. 어떤 사실을 알아낼 때 무슨 이유로 그런 추론을 했는지, 그 추론을 뒷받침하는 실제 증거가 무엇인지 제시하는 과정이 중요한 것이죠. 핼리가 (비록 틀렸지만) 의문과 가설을 도출하는 과정은 나름 합리적입니다. 다만 실질적 근거로 뒷받침하지 못해 폐기된 거고요. 지구가 4개의 층상 구조로 이루어진 꽉 들어찬 구라는 사실은 실질적 증거로 뒷받침되었기 때문에 정설로 받아들여지고 있습니다. 상상은 자유지만, 과학적 추론은 실질적 증거에 깊이 뿌리를 내리고 있답니다.
-제2권 p. 118

이처럼 진화론은 태생부터 경쟁보다는 공존에 바탕을 두고 있었음에도, 우리는 오래도록 이를 알아차리지 못하는 실수를 저질렀습니다. 지난 세기에 우리는 제국주의의 확장과 무한 경쟁의 결과가 어떤 비극을 가져오는지 익히 경험했지요. 그럼에도 불구하고 아직도 약육강식과 적자생존이라는 비정한 논리에서 벗어나지 못하고 있습니다. 그만큼 우리에게 드리워진 악령의 뿌리가 깊은 것이지요. 하지만 이제 세상은 변하고 있습니다. 한번 생각해봅시다. 획일성과 경쟁, 반목과 투쟁의 세계가 좋은지, 다양성과 화합, 공존과 더불어 사는 삶이 좋은지를요. 생명체들이 이미 태곳적부터 체득하고 겪어온 방식의 가치를 우리는 너무 늦게 깨달은 게 아닐까요.
-제2권 p. 186

지구 에너지의 근원인 태양은 수소가 융합해 헬륨이 만들어지면서 발생되는 핵융합 에너지를 원동력으로 45억 년이 넘도록 불타오르고 있습니다. 이처럼 핵이 쪼개지고 융합되어 하나의 원자가 다른 원자로 바뀌는 일은 인위적인 것도 희귀한 것도 아닙니다. 그저 우주가 만들어지던 그 순간부터 지금까지 계속되어온 ‘자연스러운’ 일이죠. 이 사실은 새로운 관점을 제시합니다. 세상 모든 것은 다양하게 바뀌고 역동적으로 순환하며, 우리는 그 커다란 흐름 속 한 부분이라는 거죠. 암호 같은 주기율표 기호 속에서 우리가 읽어내야 할 핵심 키워드가 바로 이것 아닐까요? ‘우린 모두 동등하다’는 사실 말입니다.
-제2권 pp. 26~27

자연 상태에서는 이렇게 대기 중의 질소가 이온이 되는 과정(질소고정작용)과 이온화된 질소가 다시 질소 가스로 변화되는 과정(탈질소작용)이 균형을 이루어왔습니다. 그러나 지난 한 세기 동안 인류는 대기에서 질산염을 직접 합성하는 기술을 개발해 질소 순환의 고리에 인위적으로 개입했습니다. 프리츠 하버가 대중화한 이 인위적 질소고정 기술은 한때 극찬을 받았는데요. 최근 들어 지나친 질산염 비료의 사용이 불러온 토양의 질산염 과잉 현상과 유기물의 과다한 증가로 부영양화 같은 문제가 나타나기 시작했습니다. 우리는 여러 비극을 통해 지구의 모든 원소는 순환되고, 이를 막는 행위는 파멸을 불러온다는, 쓰디쓴 교훈을 얻었습니다. 생태계의 균형이란 참 엄격합니다. 그 대상이 질소든, 산소든, 탄소든 마찬가지입니다. 무엇이든 지나치게 기울어 균형이 깨지면 문제가 생겨납니다. 스스로 만들어낸 번개에 타 죽는 우를 범하지 않으려면 우리가 해야 할 일이 무엇인지 진지하게 생각해볼 때가 되었습니다.
-제2권 pp. 73~74

지구 내부가 비어 있을지도 모른다는 지구공동설은 이제 아무도 믿지 않는 이야기가 되었습니다. 여기서 우리가 중요하게 생각할 점은 지구가 비어 있느냐 아니냐의 결과가 아닙니다. 어떤 사실을 알아낼 때 무슨 이유로 그런 추론을 했는지, 그 추론을 뒷받침하는 실제 증거가 무엇인지 제시하는 과정이 중요한 것이죠. 핼리가 (비록 틀렸지만) 의문과 가설을 도출하는 과정은 나름 합리적입니다. 다만 실질적 근거로 뒷받침하지 못해 폐기된 거고요. 지구가 4개의 층상 구조로 이루어진 꽉 들어찬 구라는 사실은 실질적 증거로 뒷받침되었기 때문에 정설로 받아들여지고 있습니다. 상상은 자유지만, 과학적 추론은 실질적 증거에 깊이 뿌리를 내리고 있답니다.
-제2권 p. 118

이처럼 진화론은 태생부터 경쟁보다는 공존에 바탕을 두고 있었음에도, 우리는 오래도록 이를 알아차리지 못하는 실수를 저질렀습니다. 지난 세기에 우리는 제국주의의 확장과 무한 경쟁의 결과가 어떤 비극을 가져오는지 익히 경험했지요. 그럼에도 불구하고 아직도 약육강식과 적자생존이라는 비정한 논리에서 벗어나지 못하고 있습니다. 그만큼 우리에게 드리워진 악령의 뿌리가 깊은 것이지요. 하지만 이제 세상은 변하고 있습니다. 한번 생각해봅시다. 획일성과 경쟁, 반목과 투쟁의 세계가 좋은지, 다양성과 화합, 공존과 더불어 사는 삶이 좋은지를요. 생명체들이 이미 태곳적부터 체득하고 겪어온 방식의 가치를 우리는 너무 늦게 깨달은 게 아닐까요.

 

[제2권]

제3부 세상에서 과학 보기
01 원소로 구성된 세상 - 주기율표
02 끊임없는 자리바꿈 - 원소의 변환
03 깨지면 나오는 것? - 원자의 에너지
04 물질로 보는 거리의 중요성 - 물질의 상태 변화
05 설국 열차를 탈 때의 필수품? - 물질의 순환
06 만들어지지도 사라지지도 않는 것들 - 보존의 법칙
07 만남은 흩어짐을 위한 과정 - 대륙 이동
08 지구 3종 세트 - 지각·해양·대기
09 돌고 돌고 도는 지구 - 지구의 자전과 공전
10 산다는 건 무엇일까? - 생물의 특성
11 경쟁과 공존, 그 사이에서 - 생물의 진화
12 점점 크게, 점점 작게 - 생태계의 균형

참고문헌