4. 과학의 본성

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일반지구과학 및 실습 Ⅰ

4 주 차 과 학 으 로 서 천 문 학 - 과 학 의 본 성 -

좋 은 과 학 의 특 징 들 은 무 엇 인 가 ?

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4. 과학의 본성

현대과학의 원리가 코페르니쿠스 혁명의

교훈에서 어떻게

등장하였는가?

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4 . 1 과 학 과 과 학 이 아 닌 것 을 어 떻 게 구 분 하 는 가 ?

과학을 정확하게 정의 하는 것은 어렵다

과학 (Science)

• 지식(knowledge)를 의미하는 라틴어 scientia에서 기원

• 모든 지식이 과학을 의미하지는 않는다

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과 학 으 로 접 근

모든 과학이 같은 방법으로 작용하지 않기에 과학을 정의하기 어렵다

과학적 방법

• 과학적 사고를 하는데 유용하고 이상적

• 하나의 정형화된 방법으로 과학이 진행되지 않는다

• 과학의 진보는 어떤 특정한 방법에서 이탈되어 정성적으로 자연을 고찰하는 어떤 사람들과 함께 시작 (코페르니쿠스의 태양중심우주)

• 이상화된 과학적 방법은 과학을 지나치게 단순하게 특성화 한 것

• 과학적 사고를 구별하는 특성들을 살펴보아야 한다

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과 학 의 특 징 들

과학자들이 대립하는 자연의 모형 중 어떤 것을 선택할 것인가 판단할 때 사용되는 기준들이 있다

코페르니쿠스 혁명

• 티코의 행성운동에 대한 주의깊은 관측으로

케플러는 행성운동에 대해 더 좋은 설명을 하도록 용기부여

• 프톨레마이, 코페르니쿠스,케플러등 유명한

사람들의 모형들을 비교시험한후 케플러의 모형이 받아들여짐

• 왜? 다른 모형들은 그러한 기대되는 정확한 예측과 관측이 일치되지 않았기에

자연적 원인에만 의존하는 현상을

관측하고, 그 현상들에 대한 설명을 찾는다

관측들을 가능한 단순하게 설명하는

자연의 모형을 만들고 시험하는

과정을 통해 발전한다

저연 현상에 대해 검증가능한 예측을 한다. 예측이 관측과

맞지않을때는 모형은 수정되거나

포기되어야한다

1. 자연적 원인에 과 학

의한 현상관측 2. 단순성

3. 검증가능한 예측

코 페 르 니 쿠 스 혁 명 과 과 학 의 특 징 들

과 학 의 특 징 1

과 학 의 특 징 2

과 학 의 특 징 3

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오 캄 의 면 도 날

코페르니쿠스 모형은 프톨레마이 모형보다 실제 관측자료에 대한 예측이 더 부정확했다

• 예측의 정확도만을 기준으로 판단했었다면 코페르니쿠스의 모형은 거부되어야 했다

• 과학자들에게는 코페르니쿠스 모형이 행성의 운동을 더 단순하게 설명해주는 것이 아주 매력적이었다

• 케플러가 타원궤도를 도입하여 설명할 때까지 거부되지 않고 유지되었다

• 오컴: 과학자들은 관측과 동일하게 일치하는 두가지 모형중에서 더 단순한 모형을 선호한다는 아이디어를 제안

• 오맘의 면도날이라 부름

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검 증 가 능 한 관 측

관측에 대한 예측을 검증할 수 있는 관측은 무엇인가?

• 수천 명의 사람들이 UFO를 목격했다고 외계인이 UFO를 타고 증언했다

지구를 방문한다

아인쉬타인의

일반상대성이론은 옳다

• 소수의 학자들이 일반상대성이론을 상세하게 검증해서 이론의 타당성에 대한 논문을 발표

목격자의 증언을 검증할 수없기 때문에 과학적인 증거가 아니다

학자들이 보고한 결과들이 검증가능하기 때문에

과학적인 증거이다

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과 학 의 객 관 성

과학만이 지식을 찾은 타당한 방법이 아니다

• 자동차 구입하기, 드럼연구배우기, 삶의

의미숙고하기를 하면서 관츨하고 논리를 구하고 검증가설을 세운다

• 자연이 어떻게 작동하는가에 대한 어떤 주장도 하지 않는 한 과학과 갈등하지 않는다

지식에 대한 비과학적 탐색

과학은 객관적이다?

• 모든사람이 동일한 과학적 결과를 얻을 수 있어야 한다는의미에서 과학은 객관적이라 여긴다

• 과학은 인간에 의해 수행된다

• 과학의 객관성과 개별과학자의 객관성에는 차이가 있다

관찰된 자연현상에 대한 검증 가능한 설명의 개발을

요구하지 않기 때문에 과학이 아니다

과학자의 과학활동에 대한 편견과 믿음때문에

객관적이지 않다

과학자들은 그들의 활동에서 개인적인 편견이 개입되는 것을 피할 수 없다.

하지만 많은 과학자들의 공동 활동으로 인하여 과학은 좀 더 객관적이 된다.

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과 학 의 아 름 다 움

많은 사람들에게 끊임없는 검증과정을 장려한다는 것

• 전체 과학사회의 생각이라고 여겨질 수 있다

• 타당한 아이디어들이 당시의 일반적인 사고패턴이나 패러다임과 너무 맞지 않는다고 하는 이유로 외면받을 수 있다

• 예: 아인쉬타인보다 10년 이전의 많은 과학자들이 상대성이론을 연구하며 가능성을 제시했지만 그 이론이 너무 특이해서 계속 연구되지 않았다

편견

과학의 아름다움

• 많은 사람들에 의해 끊임없는 검증과정을 장려한다는 것

• 개인적인 편견이 결과에 어느정도 영향을 미친다 하더라도 다른 사람들에 의한 검증은 결국 오류를 밝혀낼 것

• 새로운 아이디어가 옳바르지만 받아들여지고 있는 패러다임과 다르다면 아이디어를 충분히 검토하고 증명하여 간다면 결국 패러다임의 변화를 일으키게 될 것

과학은 궁극적으로 과학적 연구대상이 되는 주제들에 대해 사람들의 동의를 이끄는 수단을 제공해준다

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4 . 2 과 학 의 이 론 이 란 무 엇 인 가 ?

다양한 관측들을 설명하는 모형이 반복적이고 다양한 검증에서 성공하는 예측을 할 때 이론이라 부른다

사람들이 해변을 즐기는 이유에 대한 새로운 이론

중력이론, 진화이론, 상대성이론

• 넓은 영역의 결험적 증거가 없다면 이 이론은 단지 추측일 뿐이다

• 많은 관측과 실험들을 설명하는 단순한 물리원리들을 사용하고 있기 때문에 과학이론으로 자격이 있다

과학이론:

• 어떤 현상을 간단하면서도 효과적으로 설명해주는 모형

• 과학이론의 예측은 반복되고 다양한 검증에 견뎌왔다

• 관측된 현상들을 잘 설명해 준다해도 완전히 참이라고 할 수 없다

• 언젠가 관측결과가 기대된 예측을 벗어날 수 있는 여지가 항상 있다

• 크고 방대한 증거들에 의해 지지되어야 한다

• 하나의 가설 혹은 어떤 형태의 추측과는 다르다

• 신중하게 검증되지 않았기 때문에 언제든지 가설은 변경될 수 있다

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가 설 과 과 학 이 론

• 신중하게 검증되지 않았기 때문에 언제든지 변경될 수 있다 가설 또는 추측

과학이론 • 그것을 지지하는 증거를 설명하는 다른 대체방법이 있는 경우에만 폐기 또는 대체할 수 있다

예: 중력이론

• 방대한 증거들에 의해 지지되었다

• 1800년 후반 그 이론의 예측들이 완벽하게 관측과 일치되지 않는 경우들을 발견

• 아인쉬타인이 관측과 일치하는 상대성이론을 발표했을때 그 불일치는 설명 됨

• 불일치를 설명할 수 없었다면 상대성이론은 수용되지 않았을 것

• 상대성이론이 설명할 수 없는 새로운 관측이 나오고 그 관측을 설명하는 새로운 이론이 나올 때 상대성이론은 대체될 것이다

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요 약

참 고 문 헌

•

•

1) 과학과 과학이 아닌 것을 어떻게 구분하는가?

2) 과학이론이라 무엇인가?