DK 과학원리 편집위원회. (김홍표 번역). 2018. 과학원리. 사이언스 북스. 247쪽. 

이 책은 물질, 에너지와 힘, 생명, 우주, 지구 순으로 장을 달리하면서 자연의 원리를 그림과 함께 설명하는 도감이다.  화학, 물리학, 생물학, 천체 및 지구과학의 기초 지식을 전달한다. 우리가 일상적으로 만나는 자연현상이 왜 그러한지를 설명하는 데 촛점을 맞춘다. 교육과정을 통해 습득한 과학 지식을 복습하면서, 자연에 대한 이해를 약간이나마 깊이하는 기회를 제공한다. 그림을 보고 해설을 읽으면서 과학은 흥미로운 영역임을 확인한다.

Carol Kaesuk Yoon. 2009. Naming Nature: The Clash between Instinct and Science. W.W.Norton. 299 pages.

저자는 과학 저널리스트이며, 이 책은 분류학(taxonomy)의 발달 과정을 서술한다. 분류학이 자연에 대한 인간의 감각적 인식을 바탕으로 한 아마추어 자연관찰자의 영역으로부터, 수학을 사용하고 유전자 분석과 진화의 과정을 체계적으로 밝히는 과학의 영역으로 이전하면서, 인간의 직관적 상식으로 부터 멀어졌음을 지적한다.

인간은 생존을 위하여 주위 환경(umwelt)를 인식하는 고유의 방식을 가지고 있다. 각각의 동물 또한 생존을 위하여 그들만의 독특한 환경 인식 방식을 지니고 있다. 예컨대 개가 인식하는 세계는 인간이 인식하는 세계와 다르며, 이는 물고기가 인식하는 세계나 새가 인식하는 세계와 다르다.

인간은 아주 어린 나이에서부터 주위의 생물체를 인식하는 능력을 가지고 있다. 서로 다른 다양한 생물체를 구별하고 이것들에 체계적인 질서를 부여하는, 즉 분류하는 일은 생존을 위해 중요하다. 먹을 수 있는 것과 먹을 수 없는 것을 구별하고, 인간에게 위험한 생물과 그렇지 않은 생물을 구별하는 능력은 생존을 위해 필수적이다. 이렇게 생물체를 인식하는 것이 매우 중요하기 때문에, 우리의 뇌는 생물체를 인식하는 부분과 무생물체를 인식하는 부분이 따로 나누어져 있다. 원시사회의 부족들이나 서구 문명사회의 사람들은 모두, 생물 세계에 대해 매우 유사한 분류체계를 만들어 냈다. 이는 인류는 어디에서 살든 주위환경을 인식하는 능력이 동일하기 때문이다.

서구의 분류학은 18세기 린네에 의해 기초가 놓였다. 그는 Domain에서부터 시작하여 Species로 세분화되는 여섯 단계(D,K,P,C,F,G,S/ 문,과,목,과,속,종)의 분류 체계를 만들고, genus와 species 를 결합하여 두개의 이름으로 구성된 생물의 이름을 붙이는 방식을 창안해 냈다. 예컨대 인간을 homo sapiens라고 명명하는 식이다. 린네가 생물을 분류한 방식은 순전히 인간의 감각 능력에 바탕을 둔 관찰에 의존하였다. 생물체를 면밀히 관찰하여 서로 유사한 특징과  서로 다른 특징들을 파악한 후, 생물체들 사이에 직관적으로 중요한 차이점을 추출하여 그룹짓는 작업이다. 이러한 분류 작업은 주위환경을 인식하는 인간의 능력을 최대로 활용하였기 때문에, 인간이라면 누구라도 대체로 동의하는 분류 체계이다. 그러나 인간의 감각에 의존하는 이러한 분류 방식은, 왜 특정 생물이 다른 특정 생물과 같은 그룹으로 묶여야 하는지에 대해 객관적 기준을 제시하지 못한다. 연구자의 직관적이며 주관적 판단에 의존하기 때문에 과학적 엄밀성이 결여되어 있다. 이는 기본적으로 생물세계를 인간 중심의 관점에서 분류한 것이다.

1950년 경 기존의 분류 방식과는 다른 새로운 분류 방식이 개발되었다. 이는 인간의 감각적 관찰에 의존한다는 점에서는 린네이래 사용된 분류 방식과 동일하지만, 생물체의 유사성과 차이점을 비교하여 그룹을 짓는 기준으로 오로지 통계적 상관성만을 적용할 뿐, 연구자의 주관성이 배제된다는 점에 차이가 있다. 이러한 통계적 분류 방식은, 기존의 연구자들이 특정한 특징이 다른 특징보다 더 중요하다고 하는 주장을 완전히 무시하고, 유사성이 높은 순으로만 그룹을 정렬한다. 따라서 연구자의 경험이나 통찰력은 분류과정에서 완전히 배제된다. 그러나 이 방식 역시 인간의 감각에 의존하므로 생물체의 본질적 속성에 바탕을 두지 않았다는 점에서 한계가 있다.

1950년대 후반 분자생물학이라는 새로운 분야가 나타났다. 이는 생물체의 보이지 않는 구성 요소인 세포의 화학적 성분과 유전자를 분석하는 학문이다. 이를 계기로 생물의 분류학은 인간의 감각적 관찰을 토대로 한 것에서부터, 세포와 유전자의 성분을 토대로 한 학문으로 거듭났다. 세포와 유전자의 화학적 성분을 비교하여 생물체들 간의 유사성과 차이점을 파악하고, 진화의 발달 경로를 객관적으로 추적하는 것이 가능해졌다. 외적인 특징만으로는 도저히 알 수 없었던 진화적 연관성을 밝혀내게 된 것은 가히 혁명적이다. 그 결과 과거에 동일한 집단으로 묶여 있던 생물체들이 진화적 경로에서 볼 때 상이한 집단에 속하는 경우가 많이 밝혀졌으며, 거꾸로 과거에 상이한 집단에 속한다고 분류했던 생물체들이 유전자 분석결과 진화의 경로에서 동일한 집단으로 밝혀졌다. 유전자 분석 결과 가장 혁명적인 발견은, 진화의 경로에서 박테리아가 지구상의 다른 모든 생물체와는 전혀 다른 별도의 집단에 속한다는 사실이다. 곰팡이가 식물보다는 동물에 더 가깝다는 사실 또한 놀라운 일이다.

생물체의 외적인 특징을 기준으로 하면서도 논리적인 추론만을 전적으로 적용하여 진화의 발달 경로를 밝히는 새로운 접근도 나타났다. 이러한 접근에 따르면, 진화의 발달 선상에서 볼 때 물고기가 육지 동물과 다른 별도의 그룹에 속하는 것이 아니라, 물고기 중 일부는 특정 육지 동물과 유사성이 더 크기 때문에 같은 집단으로 묶이지만, 다른 물고기들은 또 다른 육지 동물 집단과 함께 묶이게 된다. 예컨대 허파로 숨을 쉬는 폐어라는 동물은 아가미로 숨쉬는 물고기가 아닌 허파 호흡을 하는 육지 동물과 같은 집단으로 묶이며, 고래는 인간과 같은 포유류에 속한다. 이렇다면 '물고기'라는 독립된 범주는 의미를 잃게 된다.

세포와 유전자의 화학적 성분을 분석하던, 진화적인 경로를 논리적 추론하던, 문제는 이렇게 하여 만든 분류 체계는 기존에 인간의 감각적 관찰에 따라 직관적으로 분류하여 만든 결과와 어긋나는 경우가 적지 않다는 사실이다. 인간의 감각적 인식이라는 것은 모든 사람들이 공유하므로 이렇게 만든 분류 체계는 사람들에게 직관적으로 쉽게 납득이 가지만, 화학적 성분이나 논리적 추론에 따라 진화의 경로를 추리하여 만든 분류체계는 인간 중심적인 시각에서 만들어진 것이 아니다. 즉 생물체에 대한 과학적 접근은, 오랫동안 인간과 함께 해온 자연관찰의 습관에 따라 형성된 세계의 인식 방법과 유리되는 결과를 낳았다. 예컨대 사람들은 물속에 사는 동물은 '물고기'라고 인식하고 생활해 왔는데, 과학적으로 엄밀히 따져보면 '물고기'라는 독립된 범주는 존재하지 않는 것이다.

저자는 과학적 접근도 중요하지만, 오랫동안 인간의 생활과 밀접하고 감정적으로 연결되어 있는 그러한 생물 세계를 회복해야 한다고 주장한다. 과거의 분류학은 인간과 자연의 직접적 만남의 산물이었는데, 생물 세계를 분류하는 작업을 과학자들이 전적으로 독차지 하면서, 인간은 자연, 특히 주위 생물 세계로부터 멀어졌다. 자연을 관찰하면서 인간의 감각 능력에 호소하여 이름을 붙이던 그러한 낭만적인 전통이 지속되면 좋겠다고 말한다. 저자의 어린 시절, 집주위 숲에서 놀고 관찰하던 그러한 경험들이 사라지는 것을 안타까워한다. 이 책은 저자의 어릴 때 경험을 바탕으로 분류학의 발달 과정을 일반인이 알기 쉽게 풀어 쓴 것인데, 곳곳에서 군더더기 논의를 반복하여,  왜 이렇게 번잡하게 빙빙둘러 이야기하나 하는 느낌을 받았다. 저자가 한편으로는 과학을 옹호하면서 자연을 관찰하고 사랑하는 오랜 습관이 사라진 것을 안타까워하는 것도 설득력 있게 다가오지 않았다.

홍완식. 2021. 소재, 인류와 만나다: 인간이 찾아내고 만들어온 모든 소재 이야기. 삼성경제연구소. 360쪽.

저자는 소재공학과 교수이며, 이 책은 인류가 발견 혹은 발명한 소재를 과거부터 현재에 이르기 까지 시간 순서에 따라 간략하게 소개한다. 돌, 금속, 청동기, 도자기, 콘크리트와 유리, 비료와 폭약, 철강, 섬유와 수지, 플라스틱의 순으로 설명한다.

각 소재에 관해 누구에 의해 어떤 과정을 거쳐 발견 혹은 발명되었으며, 어떤 성질을 가지고 있으며, 어떻게 이용되는지, 등을 설명한다. 책의 앞부분에서는 화학적 조성을 포함해 체계적인 설명을 시도하나, 뒤로 갈수록 단편적인 에피소드가 주를 이룬다. 저자가 이 분야의 연구자이므로, 각 소재에 대해 과학적인 배경 지식이 제시된다. 그러나 수시로 단편적이고 직접적으로 연관이 없는 군더더기 인용이 많이 붙어 있어, 잡다한 상식을 넓히는 수준에서 만족해야 하는게 아쉽다. 단편적인 사항을 망라하는 책은 다 읽고나서 기억에 남는 것이 없다. 저자의 전문지식을 담아 각 소재에 대해 체계적으로 일반인이 알기 쉽게 정리해 설명했다면 과학분야에 좋은 책이 되었을텐데. 물론 그러러면 이 책을 쓰는 것보다 훨씬 많은 노력을 기울여야 하겠지만.

John Hill, Terry McCreary, and Doris Kalb. 2013. Chemistry for Changing Times. 13th ed. Pearson. 706 pages.

저자는 화학자들이며, 이 책은 인문계 학생들을 위해 쓴 화학 대학교재이다. 총 22개 장에 걸쳐,  원자구조에서부터 시작하여, 화학 결합, 화학 계산, 물질의 상태, 산과 염기, 산화물, 유기화학, 폴리머, 핵화학, 지구화학, 공기, 물, 에너지, 생화학, 음식, 약품, 건강, 농업 화학, 집안 주변의 화학물, 독성학 등에 대해 설명한다. 비과학 전공자를 위한 책이므로, 수식과 계산은 최소화하고, 대신 서술을 많이하여 잘 읽혀진다.

오래전부터 화학에 흥미가 있었으나, 화학을 제대로 다루는 교양서를 찾을 수없었다. 화학 원리와 응용에 대해 제대로 서술한 책을 읽으려면 대학 교재를 읽어야 한다는 결론에 도달하여, 한달에 걸쳐서 천천히 읽었다. 처음에 화학의 원리를 설명하는 부분에서부터 유기화학까지는 체계적으로 써서 이해가 쉽고 흥미롭게 읽었으나, 뒤로가면서, 특히 생화학에서부터는 다양한 많은 사실을 망라하는 방식으로 제시되어 읽어내리기 힘들었다. 그럼에도 이 책을 읽으면서, 화학이 설명하는 세상은 신기하고 흥미로웠으며, 화학 원리와 지식을 하나 하나 알아가는 것이 즐거웠다.

대학교에서 화학을 전공했다면 이후의 삶이 흥미있게 열정적으로 일하면서 큰 성과를 냈을텐데하는 아쉬움이 읽는 내내 들었다. 가지 않은 길이기에 더욱 풀이 우거지고 파랗게 보였는지 모른다. 하는 일이 즐거우면 열정이 샘솟고, 열정적으로 일하면 좋은 성과를 내고 사람들로부터 인정을 받게 되고, 성취는 다시 흥미와 열정을 낳는  식으로 선순환을 그리며 살고 싶은데, 지금까지 나의 삶은 그렇지 못했다. 어느 정도 열심히 했고 성과를 내기는 했지만, 일이 즐겁고 그래서 열정이 솟았다고 말할 수 없으니. 아쉬울 따름이다.

열심히 하는 사람은 즐겁게 하는 사람을 따라갈 수 없다.

수학과 과학에 소질이 있던 학생이 고등학교때 인문계를 선택하여 그 길을 걸은 결과이다. 앞으로 남은 생은 좋아하는 것을 열심히 하고, 성과와 인정을 받고, 열정적으로 보람을 느끼며 살기를 간절히 바란다. 마지막 숨을 거두는 자리에서 보람있는 삶을 살았노라고 자족하고 싶다.

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. ...