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과학사는 복잡하고 어렵다고?
160여 장의 그림으로 알기 쉽게 설명하는 서양과학의 역사

고대 그리스에 자연현상에 관해 질문하고 탐구하던 자연철학자들이 있었다. 소크라테스, 플라톤, 피타고라스, 에우클레이데스 등 우리에게도 익숙한 이들은 최초의 과학자이다. 인류는 이제 진화론으로 인간의 기원을 찾고, 크리스퍼 유전자 가위를 개발하고, 인공위성과 우주선을 쏘아 올리는 데까지 이르렀다. 과학이 점차 발달해가는 과정에 수많은 과학자의 중요한 이론과 실험이 있었다. 그사이 과학이 정치ㆍ사회와 얽혀 잘못된 방향으로 가는 일도 생기곤 했다. 이처럼 방대한 과학사를 살펴보는 일은 결코 쉽지 않다.

《그림으로 읽는 서양과학사》는 서양과학의 뿌리부터 현재까지 서양과학의 역사를 담고 있다. 과학사를 알기 쉽게 이해하도록 160여 장의 명화와 삽화, 사진들을 통해 체계적이고 종합적으로 다룬다. 여러 과학 분야의 복잡한 과학 이론과 과학자 간의 논쟁도 흥미롭게 설명한다. 《그림으로 읽는 서양과학사》는 과학의 지난 발자취를 따라가며 과학과 과학기술이 어떻게 발달해왔고, 앞으로 어떤 방향으로 발전해가야 할지도 생각하게 만든다.

과학의 과거, 현재, 미래를 살펴보다

과학이 없는 인류의 삶을 상상이나 할 수 있을까? 지구가 태양 주위를 돈다는 사실, 인간의 기원을 설명하는 진화론은 당연한 상식이 되었다. 인공위성과 우주선을 쏘아 올리는 일이 자연스러워졌고, 인터넷과 휴대전화 없는 생활은 생각하기조차 어렵다. 수천 년에 걸친 과학의 발달은 우리의 삶을 꾸준히 바꾸어놓고 있다. 과학은 인간의 삶을 더 나은 방향으로 바꾸었지만, 대량 살상 무기의 개발처럼 종종 잘못된 방향으로 흐르기도 했다.
이처럼 인간의 삶에 지대한 영향을 주고 있는 과학은 어디에서 나온 것일까? 《그림으로 읽는 서양과학사》는 먼저 과학사의 뿌리를 찾기 위해 고대 그리스 자연철학자들의 삶을 따라간다. ‘세상은 무엇으로 이루어져 있을까?’ ‘물질은 변하는 것일까, 불변하는 것일까?’ ‘물체는 무엇으로 움직이는 것일까?’ 이러한 질문을 가지고 아테네의 플라톤과 아리스토텔레스를 중심으로 피타고라스, 에우클레이데스 등 자연철학자가 자신만의 관점과 방식으로 자연을 탐구하기 시작했다. 최초의 과학자들은 이렇게 탄생했다.
이후 과학은 헬레니즘 과학, 중세 과학, 르네상스 과학, 과학혁명을 거치면서 꾸준히 발전해왔다. 과학 이론에 따라 기술도 발전하자 과학과 기술이 한몸처럼 움직이기 시작했다. 지금은 과학기술이 국가경쟁력을 좌우하는 시대이다. 누가 어떤 과학기술을 선점하느냐에 따라 정치와 경제에서 우위를 점하는 것이다.
저자는 책의 마지막에 유전자 과학이 미래의 과학을 책임질 주도적 위치에 올라섰다고 말한다. 자연철학자들이 던진 질문에서 시작한 과학은 이제 인간의 유전자를 재조합하는 기술을 만드는 데까지 왔다.

과학사는 복잡하고 어렵다고?
160여 장의 그림으로 알기 쉽게 설명하는 서양과학의 역사

《그림으로 읽는 서양과학사》는 수천 년이 넘는 서양과학의 역사에서 특별한 장면을 시간순으로 배치해 32개 장에 담았다.
저자는 오랫동안 대학에서 학생들에게 과학사를 가르쳐왔다. 어려운 과학사를 학생들이 이해하기 쉽게 가르치는 방법을 고민하다 시각 자료를 활용하기로 했다. 책에 실린 160여 장의 명화, 과학자들의 명저에 담긴 삽화와 사진은 이러한 고민의 산물이다.
라파엘로의 〈아테네 학당〉에는 고대 그리스·로마 철학자들이 등장한다. 지루할 것만 같은 철학자들의 이론도 그림 속 인물과 함께 살펴보는 순간 호기심을 자극한다. 플라톤과 아리스토텔레스가 들고 있는 책은 무엇인지, 기하학의 아버지 에우클레이데스는 컴퍼스로 무엇을 측정하는 것인지 궁금해질 것이다.
저자는 〈알렉산더대왕 모자이크〉에서 유럽 과학사의 중심이 그리스에서 동방으로 이동하는 결정적 사건을 포착하고, 중심 이동의 과정을 풀어낸다. 또한 16세기 의학박사였던 베살리우스는 인체 해부를 함으로써 근대 의학의 출발점이 되었다. 그의 저서에 실린 인간의 몸에 관한 삽화들은 이 책에서도 소개하고 있다.
이 외에도 과학자들의 초상화와 사진, 과학사의 획기적인 순간을 만든 저서들의 표지, 프랜시스 베이컨의 책에서 영감을 얻어 그린 상상도와 같은 화가들의 그림 등이 담겨 있다. 그림에는 설명을 덧붙여 그림만 보고서도 대략의 과학사를 훑어볼 수 있도록 했다. 더불어 아르키메데스나 갈릴레이 등 과학자들의 실험과 이론을 깔끔한 일러스트로 넣어 한눈에 이해할 수 있도록 했다.
글로만 읽으면 따라가기조차 벅찰 것 같은 서양과학사는 그림을 만나 우리 앞에 생생하게 펼쳐진다.

서양과학사의 줄기가 된
과학자들의 이론, 발견과 논쟁

《그림으로 읽는 서양과학사》는 단순히 겉핥기 식으로 과학사의 흐름을 설명하지 않는다. 저자는 같은 분야 과학자들의 서로 다른 연구 이야기를 엮어 과학사를 다채롭게 풀어낸다. 과학을 둘러싼 외적 환경과 과학자들의 삶과 다툼, 실패한 과학 이론 등에도 공평하게 초점을 맞추었다.
서양과학을 조금씩 발전시킨 핵심은 과학자들의 오랜 노력 끝에 나온 중요한 이론과 발견이다. 브라헤, 갈릴레이, 케플러 같은 천문학자들은 각자 우주를 관측하고, 태양계에 관한 새로운 이론을 발표했다. 프톨레마이오스의 천동설은 이런 천문학자들의 연구 덕분에 깨지면서 지금의 태양계 이론으로 자리 잡았다. 윌리엄 하비는 몇 가지 간단한 실험만으로도 혈액순환의 원리를 증명했고, 로버트 훅은 현미경을 통해 인간의 눈으로 보지 못했던 미시 세계를 밝혀냈다.
과학사의 한편에서는 과학자들 간에 또는 과학자들을 향한 논쟁과 비판이 쏟아지기도 했다. 라부아지에는 산소의 발견과 새로운 화학 명명법으로 화학 혁명을 이끌어낸 화학자다. 그러나 프리스틀리는 라부아지에가 실험실에 값비싼 장치들을 도입함으로써 화학 실험을 다른 사람들은 하지 못할 영역으로 만들었다고 비판했다. 생물학 연구의 전환점이 된 멘델의 논문은 생소한 연구 방식 때문에 당시 생물학계에서 쉽게 받아들이지 못했다. 다윈의 학설은 한때 혹독한 비판과 조롱거리였다.
《그림으로 읽는 서양과학사》는 이러한 과학자들의 이론, 발견, 논쟁들이 얽혀 서양과학사의 거대한 줄기가 되었음을 보여준다.

우리가 과학의 역사를 알아야 하는 이유

사람들은 흔히 과학이 다른 학문들보다 우월한 지적 체계라고 믿는다. 우리가 직접 과학의 압도적 능력을 경험하고 있기 때문이다. 과학에 대한 이 같은 강한 확신이야말로 우리가 과학의 역사를 공부해야 하는 이유일 것이다. 과학사를 통해 들여다본 과학은 많은 실수와 오해가 결합한 산물임을 보여준다. 예컨대 최고의 근대 과학자로 인정받는 뉴턴은 한편으로는 최후의 연금술사라고 불릴 정도로 신비주의적 색채를 지닌 인물이었다.
과학의 역사를 들여다보지 않는다면 중세는 그저 암흑시대에 불과할 것이다. 중세 과학을 실질적으로 이끈 것은 유럽의 변방에 있던 이슬람 세력이었다. 이슬람교도들 덕분에 그리스의 고전 과학이 중세 말기 서구 라틴 세계로 전해졌다. 뿐만 아니라 이슬람교도들은 의학, 수학, 광학 분야 등 과학에 관한 독창적 발견에도 기여했다. 이렇게 과학사는 우리가 한 시대를 새로운 관점으로 바라보게 만드는 도구이기도 하다.
지금 우리가 과학사를 알아야 하는 중요한 이유는 과학이 윤리를 저버릴 때 생기는 문제점 때문이다. 인류는 이미 두 차례의 세계대전에서 화학무기와 핵폭탄이 탄생한 것을 보았다. 인간의 유전자 조작 기술은 어떤 결과를 낳을지 아무도 장담하지 못한다.
《그림으로 읽는 서양과학사》는 과학의 역사를 배워야 하는 이유에 답하는 책이다. 이 책은 굵직한 사건과 유명 과학자들에만 초점을 맞추느라 놓쳤던 과학의 지난 발자취에 대해 새로운 시각으로 바라보게 해줄 것이다. 또한 과학기술의 윤리와 미래에 관해 고민하는 기회가 될 것이다. 과학이 준 혜택을 누리는 것도 우리이지만, 윤리에서 벗어난 과학이 불러올 부작용도 우리가 감당할 몫이기 때문이다.

개정판 서문
초판 서문

1 최초의 과학자, 고대 그리스의 자연철학자들
2 중세 유럽 1000년을 지배한 아리스토텔레스의 운동
3 알렉산더대왕을 등에 업은 헬레니즘 시대의 수학자들
4 로마 전선을 모두 불태워버린 아르키메데스의 집광경
5 고대 자연철학자들의 원자론
6 백과사전, 로마인의 취향
7 풀리지 않는 천체의 운동을 기하학으로 해석한 프톨레마이오스
8 기독교 신학자들, 중세 과학과의 타협점을 찾다
9 이슬람으로 전승된 그리스 과학, 독자적으로 꽃을 피우다
10 12세기 중세 과학의 르네상스
11 서문 한 줄이 살려낸 코페르니쿠스 혁명
12 프랜시스 베이컨, 새로운 과학 방법론을 고안하다
13 인체의 재발견, 베살리우스와 시체 해부
14 자연의 힘을 이용하는 자연 마술과 원격작용
15 혈액은 순환한다는 사실을 밝힌 윌리엄 하비
16 태양중심설을 흔들고 원궤도 운동을 끝장내다, 브라헤와 케플러
17 실험과학의 탄생과 갈릴레이
18 자연은 신이 창조한 거대한 정밀 기계 장치
19 ‘왜’보다는 ‘어떻게’가 중요하다, 고독한 천재와 사과나무
20 과학혁명에 힘을 실어준 과학도구들
21 근대 과학자들의 패트론
22 영국의 왕립학회와 프랑스의 왕립과학아카데미
23 화학의 탄생, 연금술과 결별하다
24 단두대로 사라진 비극의 화학자 라부아지에
25 전기와 자기장의 탄생
26 거리로 나선 과학자, 과학을 찾아 나선 대중
27 진화론과 인간의 기원
28 과학, 기술과 결합하다
29 동아시아를 삼킨 서양 근대 과학
30 인류의 사고를 다시 한번 뒤흔든 현대물리학의 탄생
31 두 차례의 세계대전과 전쟁에 참여한 과학자들
32 자연을 지배하려는 인간의 시도, 유전자 과학

찾아보기

탈레스, 아낙시메네스, 엠페도클레스 등 초기 그리스의 자연철학자들이 물이나 불, 공기, 흙과 같은 ‘물질’을 ‘아르케 ’, 즉 세상의 근원이자 근본 원리로 생각할 때 피타고라스가 제기한 ‘숫자 ’는 매우 파격적이었다. 우주에 관한 그리스인들의 사고를 ‘추상의 세계’로 이끌었을 뿐만 아니라 훗날 서양 근대 과학의 탄생에 없어서는 안 됐던 수학적 세계관의 시작을 알렸기 때문이다. - 29쪽

무엇보다도 로마 시대의 대표적인 백과사전적 저서는 가이우스 플리니우스 세쿤두스의 《박물지》이다. 이탈리아 북부의 한 유복한 가정에서 태어난 플리니우스는 로마로 나온 이후 전형적인 상류층 교육을 받았다. 대부분의 삶을 정치가이자 군인으로 보냈던 플리니우스는 근무 틈틈이 여러 권의 책을 집필했는데, 《박물지》 이외의 책들은 현재 소실되었다.
라틴어로 쓰인 《박물지》는 세계 각지의 문물과 풍속에 관한 정보의 집대성이다. 총 37권으로 이루어진 《박물지》는 77년에 먼저 10권까지 출간되었고, 플리니우스 사후에 그의 조카 소 플리니우스가 나머지를 출간한 것으로 추정된다. - 75쪽

이븐 알 하이삼은 광학 분야에 놀라운 업적을 남긴 것으로 유명하다. 고대 그리스 시대부터 사물을 본다는 것은 사람의 눈에서 방출된 어떤 시각 물질이 그 사람이 보고자 하는 대상에 도달한 결과라는 생각이 지배적이었다. 그는 이런 생각을 거부하고, 사람이 어떤 물체를 볼 수 있는 것은 물체에 반사된 광선이 사람의 눈에 들어오기 때문이라고 설명했다. 암실에서 바깥쪽으로 뚫린 바늘구멍을 통해 카메라 오브스쿠라로 개기일식을 관찰하는 방법도 그가 정확한 광학 지식을 바탕으로 정리해놓은 것이다. 알 하이삼이 1021년에 집필한 《광학의 서》는 1270년 라틴어로 번역되었고, 르네상스 이후에는 유럽 국가들의 광학 연구에 큰 영향을 미친다. - 111쪽

과학의 역사에서 1543년은 기억할 만한 해이다. 코페르니쿠스의 《천구의 회전에 관하여》가 빛을 본 바로 그해에 인체에 대한 중세적 시각을 뒤흔든 또 한 권의 획기적인 저서, 안드레아스 베살리우스의 《인체의 구조에 관하여》가 출간되었다. 근대 의학의 출발을 알리는 신호탄이었던 이 책은 르네상스적 예술과 과학의 절묘한 만남의 산물이다. 책에 실린 약 이백오십여 개에 이르는 인체 해부의 경이로운 삽화는 중세의 인습적인 그림에 식상해하던 유럽인들을 충격으로 몰아넣었다. - 147~148쪽

연금술사들은 이 같은 금속의 성장 과정을 실험실로 옮겨와 직접 재현할 수 있다면 놀라운 결과를 얻을 수 있다고 보았다. 그들은 납과 구리, 철과 같은 금속을 자연의 섭리에 맞춰 자라나게 하면 금이나 은과 같은 고귀한 금속을 손에 넣을 수 있다고 믿었던 것이다. 그런데 연금술사들은 비천한 금속을 값비싼 금과 은으로 바꾸는 데는 일명 ‘철학자의 돌’이라는 신비한 물질이 필요하다고 생각했다. 철학자의 돌은 어느 누구에게도 발견된 적이 없으나, 연금술사들은 오랫동안 그 존재를 찾아 헤맸다. - 158~159쪽

그런데 뉴턴을 일약 유럽의 스타로 만든 《자연철학의 수학적 원리》는 사실 천문학자 에드먼드 핼리의 독촉이 없었다면, 훨씬 뒤늦게 빛을 보게 되었을지도 모른다. 1684년 어느 날 핼리는 뉴턴의 케임브리지 연구실을 방문했다. 그는 얼마 전 런던의 한 찻집에서 로버트 훅, 크리스토퍼 렌과 함께 나눴던 문제를 뉴턴에게 문의할 참이었다. 만약 중력이 거리의 제곱에 따라 감소한다면 행성의 궤도운동은 어떤 모습이 될 것인가라는 문제였다. 뉴턴은 즉시 그것은 타원궤도일 것이며 얼마 전에 자신이 계산했다고 답했다. 핼리는 뉴턴의 연구 결과를 즉시 출판하도록 독려했고, 왕립학회를 대신하여 자신이 출판 비용을 대기도 했다. 결과적으로 핼리의 방문과 독촉이 준 자극은 뉴턴이 불후의 명작을 남길 수 있었던 동기가 되었다. - 212쪽

뉴턴이 연금술 연구에 심취해 있던 17세기에, 오늘날 과학혁명의 또 다른 주역으로 알려진 영국의 자연철학자 로버트 보일은 연금술사들의 물질관에 대해 비판적인 관점을 제시했다. 보일은 1661년에 쓴 《회의적인 화학자》에서 아리스토텔레스가 제시한 물·불·공기·흙의 네 가지 기본 원소와 수은·유황·소금과 같은 파라셀수스의 세 가지 원질은 관찰의 오류에서 온 잘못된 이론이라고 비판했다. 그와 같은 전통적이고 추상적인 물질 대신에 ‘원초적이고 단순한, 결코섞이지 않는 물질’을 그는 ‘원소’라고 규정했다. 화학자들이 구체적이고 실재적인 물질을 연구 대상으로 삼아야 한다는 보일의 주장은 연금술과 화학을 구분하는 최초의 경계선을 그었다고 볼 수 있다. - 247쪽

1951년 가을 무렵, 왓슨은 캐번디시연구소의 크릭과 함께 DNA의 분자구조를 연구하기 위해 영국으로 건너왔다. 그들은 의욕적으로 공동 연구를 시작했지만 그다지 만족스러운 결과를 얻지 못했다. 그사이 킹스칼리지런던의 프랭클린은 더욱 선명한 DNA의 엑스선 회절 사진을 찍으며 목표에 다가가고 있었다. 한 일화에 따르면, 프랭클린과 별로 사이가 좋지 않았던 윌킨스는 프랭클린이 찍은 엑스선 회절 사진을 그녀의 동의 없이 가지고 나와 왓슨과 크릭의 연구실을 자주 방문했다. 결과적으로 왓슨과 크릭이 DNA의 이중나선구조를 밝히는 데 중요한 단서를 제공했다고 한다. - 352~353쪽