과학자는 실제로 어떻게 탐구하는가

Stuart Firestein. 2012. Ignorance: How it drives science. Oxford University Press. 176 pages.

저자는 신경생물학자로, 이 책은 저자가 학부생들을 대상으로 한 강의를 요약한 것이다. 과학자는 이미 알려진 지식에 관심이 있는 것이 아니라, 아직 모르는 것에 관심을 가지고 탐구한다. 과학을 하는 일은 깜깜한 방에서 검은 고양이를 찾는 일, - 그런데 그 고양이가 그곳에 있는지 확실치 않은 상황에서-, 이라고 말한다. 

우리는 일반적으로 과학이란 깔끔하게 정돈된 지식의 뭉치라고 생각하는데, 이는 교과서나 저널리즘이 제공하는 환상이다. 우리가 아는 것의 영역이 늘어날수록 알지 못하는 것이 함께 늘어난다. 과학자는 이미 알려진 지식의 최전선에서 모르는 세계를 향해 나아간다. 그러한 탐구의 과정에서 무엇을 마주칠지 불확실하며, 많은 경우 실험이 실패로 끝난다. 우연히 마주친 현상이 중요한 발견으로 이어지는 경우가 많다. 그러나 이러한 우연은 준비된 사람에게만 다가온다. 아직까지 알려지지 않은 것을 발견하는 작업은 오랜 시간의 인내와 동시에 스릴을 가져다 준다. 새로운 것을 발견하는 흥분을 기대하면서 과학자는 아침 일찍부터 실험실에 나와 밤 늦게까지 연구실에서 버틴다.

세가지의 사례를 이야기 한다. 첫째는 동물이 인간처럼 자기 인식을 할 수 있는가 하는 의문을 탐구하는 것이다. 연구자는 침팬치의 행동을 관찰하면서, 침팬지가 거울에 비추는 자신의 모습을 인식하는 것을 발견하고 이 의문에 대한 답을 찾았다. 같은 방법으로 실험한 결과, 돌고래, 코끼리는 자의식이 있는 반면, 원숭이나 개는 자의식이 없다는 것을 확인하였다. 두번째는 물리학자와 천문학자가 물질과 우주의 시초를 찾는 작업이다. 우주의 배경 방사능 cosmic background radiation을 우연히 측정하게 되면서, 이것이 우주의 시초의 빅뱅의 자취라는 것을 이론적으로 증명하였다. 세번째는 인간의 두뇌가 어떻게 기억하는가 하는 의문에 대해, 수학적인 실험을 통하여, 우리의 두뇌는 제한된 기억 용량에다 새로운 것을 쓰고 지우는 일을 반복하는 방식으로 기억한다는 것을 알게 되었다.

마지막으로 저자가 과학에 발을 들이고 연구주제를 찾게 된 과정을 자서전적으로 서술한다. 저자는 고등학교를 졸업하고 연극업계에서 십 년 이상 일하면서 조감독까지 올라갔으나, 우연한 계기로 여유 시간이 나서 인근 대학에서 동물행동학 강의를 듣게 된다. 평소 동물에 관심이 많았으므로 호기심 차원에서 강의를 들어본 것이다. 그 강의 교수의 권유로 유기화학 과목을 듣게 되고 그것이 매우 흥미로워서, 연극일을 밤에 하면서 생물학 전공으로 학부를 졸업하였다. 생물학으로 대학원 박사과정에 원서를 낸 것이 합격으로 이어져 본격적으로 학자로서의 길에 들어섰다. 냄세 탐지가 동물의 생존 활동에 매우 중요한 역할을 하지만, 시각에 대해서보다 상대적으로 덜 연구되었다는 사실을 알게 되어 냄세 탐지 분야에 몰두한 결과 이 분야의 전문가가 되었다.  그가 대학에 입학 한 것이 30살이 넘어서이고 박사학위를 40살에야 받았지만, 현재는 콜럼비아 대학교의 생물학 교수이다.

과학자가 실제 어떻게 탐구를 하는지, 어떻게 발견에 도달하는지를 일반에게 알릴 필요가 있다. 학생들에게 과학 교육을 시키면서, 어떤 것을 아직 알지 못하는지, 왜 아직 알지 못하는지, 어떻게 하면 알게 될 가능성이 있는지 등을 기존의 과학 지식과 함께 가르친다면 과학에 대한 호기심을 자극하게 될 것이다. 미지의 것에 대한 호기심이 과학과 과학자를 움직이는 동력이기 때문이다. 저자가 실험에서 새로운 사실을 발견하였을 때의 흥분을 서술하는 부분이 인상적이다. 새로운 것을 탐구하면서 삶의 기쁨을 느끼는 사람은 정말 행복한 사람이다. 그의 경험을 읽으면서 내가 가지 않은 길에 대한 아쉬움이 문득 가슴을 스쳤다. 사회과학은 말만 "과학" 이지 새로운 것을 발견하는 기쁨은 누릴 수 없다. 나도 대학교에 입학한 다음 전공을 화학으로 바꿀까 하고 잠시 생각했던 적이 있다. 자연 현상이나 수학을 언어나 사회관계보다 편하게 느꼈기 때문이다. 그 때 실행에 옮겼어야 하는데. ...