「패러다임의 탄생」 10화, 정상과학의 한계: 풀리지 않는 퍼즐

1895년 가을, 독일의 물리학자 빌헬름 뢴트겐은 음극선 실험을 하던 중 이상한 현상을 목격했습니다. 실험 장치 근처에 놓아둔 형광 스크린이 장치와 직접 연결되어 있지도 않은데 빛을 내고 있었습니다. 뢴트겐은 이것을 무시하지 않았습니다. 6주 동안 거의 혼자서 이 현상을 파고든 끝에 X선의 존재를 세상에 알렸습니다.
그런데 흥미로운 것은 뢴트겐 이전에도 여러 연구자들이 같은 현상을 목격했다는 사실입니다. 그들의 실험 기록에는 형광 스크린이 이상하게 빛났다는 메모가 남아 있습니다. 그러나 그들은 그것을 실험 장비의 오류나 주변 빛의 반사 정도로 처리하고 넘어갔습니다. 당시 물리학의 패러다임 안에서 그런 현상이 일어날 이유가 없었기 때문입니다.
뢴트겐이 달랐던 것은 감각의 예민함이 아니라 태도였습니다. 패러다임이 설명할 수 없는 현상 앞에서 그는 멈추었습니다. 그리고 그 멈춤이 X선 발견으로 이어졌습니다. 그러나 대부분의 과학자들은 그 멈춤을 허락하지 않습니다. 정상과학의 강력한 관성이 그들을 계속 앞으로 밀어붙이기 때문입니다.

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퍼즐이 풀리지 않을 때
정상과학의 세계에서 과학자는 퍼즐을 풀지 못하면 자신을 탓합니다. 패러다임이 제시한 문제에 답이 없을 리 없다고 믿기 때문입니다. 더 정밀한 실험 장비가 필요한 것인지, 계산에 실수가 있었던 것인지, 변수를 더 세밀하게 통제해야 하는 것인지를 스스로 점검합니다.
이 자기 검증의 과정은 과학을 엄격하게 만드는 중요한 요소입니다. 쉽게 포기하지 않고 끝까지 파고드는 집요함이 위대한 발견들을 만들어왔습니다. 그러나 이 집요함이 때로는 함정이 됩니다. 문제가 자신에게 있는 것이 아니라 패러다임 자체에 있는데도, 과학자는 계속 자신을 탓하며 같은 방향으로만 파고들기 때문입니다.
쿤은 이것을 매우 인간적인 현상으로 이해합니다. 수십 년을 투자한 패러다임을 의심한다는 것은 자신의 경력과 정체성 전체를 의심하는 것과 같습니다. 쉽게 할 수 있는 일이 아닙니다.

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위기의 전조들
그런데 풀리지 않는 퍼즐이 하나둘씩 쌓이고, 가장 뛰어난 과학자들이 달려들어도 해결되지 않는 문제들이 누적되기 시작하면, 공동체 안에 서서히 불안의 기운이 퍼집니다. 이 불안은 처음에는 개인적 차원에서 머뭅니다. 어떤 과학자가 혼자서 "혹시 우리가 근본적인 무언가를 놓치고 있는 것이 아닐까"라고 중얼거리는 수준입니다.
그러다 이 불안이 공론화되기 시작합니다. 학회에서 발표 후 질의응답 시간에 날카로운 질문들이 나옵니다. 학술지에 패러다임의 기초를 재검토해야 한다는 논문들이 드문드문 등장합니다. 원로 과학자들 사이에서 "요즘 이 분야가 좀 이상하다"는 말이 나옵니다.
쿤은 이 단계를 위기의 전조라고 부릅니다. 아직 혁명은 시작되지 않았습니다. 패러다임은 여전히 건재합니다. 그러나 정상과학의 매끄러운 표면에 눈에 보이지 않는 미세한 균열들이 생기기 시작합니다.

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임시방편의 증식
위기의 또 다른 신호는 임시방편(ad hoc) 가설의 증식입니다. 패러다임의 예측과 맞지 않는 현상이 나타날 때, 과학자들은 패러다임 자체를 수정하는 대신 임시방편 가설을 덧붙여 설명하려 합니다. 플로지스톤의 무게가 음수일 수 있다는 주장이 그런 예입니다.
처음에는 이런 임시방편들이 효과적으로 작동합니다. 하나의 변칙현상을 설명하는 데는 성공합니다. 그러나 변칙현상이 늘어날수록 임시방편도 늘어납니다. 패러다임은 점점 복잡해지고 내부적으로 일관성을 잃어갑니다. 마치 낡은 건물의 균열을 계속 시멘트로 때워가는 것처럼, 언제까지나 버틸 수는 없습니다.
역사적으로 천동설의 말기가 그러했습니다. 코페르니쿠스 이전의 프톨레마이오스 천문학은 행성의 움직임을 설명하기 위해 주전원 위에 또 주전원을 쌓아 올리는 방식으로 점점 복잡해졌습니다. 계산은 맞았지만 체계 전체는 우아함을 잃었습니다. 과학자들은 이 복잡성에 피로감을 느끼기 시작했습니다.

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한계는 끝이 아니라 시작이다
정상과학의 한계는 과학의 실패가 아닙니다. 오히려 쿤은 이것을 과학이 성숙했다는 증거로 읽습니다. 정상과학이 패러다임을 충분히 깊이 파고들었기 때문에, 패러다임이 담을 수 없는 것들이 비로소 선명하게 드러납니다. 한계는 더 깊은 이해를 향한 문이 열리는 순간입니다.
그 문 너머에 무엇이 있는지를 다음 화부터 본격적으로 살펴보겠습니다. 위기, 그리고 혁명입니다. 패러다임이 흔들리기 시작할 때 과학 공동체 안에서는 어떤 극적인 일들이 벌어지는지, 쿤이 "과학혁명"이라고 부른 그 격렬한 전환의 순간으로 함께 들어가 보겠습니다.

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▶ 11화 예고: 위기란 무엇인가 : 과학이 흔들리기 시작할 때, 공동체는 어떻게 반응하는가

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