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역학의 발달 : 역사적, 비판적 고찰

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    출판사 서평

    과학을 진화론적 관점으로 조명한 선구적 시도
    에른스트 마흐, 일반상대성 이론을 정초하다!

    철학과 과학을 아우르는 '통섭형 천재'

    마흐(Ernst Mach, 1838∼1916)는 사상사적으로 19세기와 20세기를 연결한 중요한 교랑이자 과학철학자의 표상이며 '통섭형 천재'의 전형이다.
    오스트리아 제국의 영토였던 메렌에서 태어난 그는 15세가 될 때까지 대부분의 기간을 한때 교육자였던 아버지에게 직접 수학했다. 한때 베네딕트 수도회에서 운영하는 학교에 다니기도 했지만 주입식 교육에 적응하지 못하고 다시 집으로 돌아왔다. 학교를 가는 대신 마흐는 2년 동안 매주 이틀씩 목공 장인의 공장에서 일을 배웠으며 나머지 시간은 다양한 주제로 아버지와 토론하며 보냈다. 그가 과학 이론과 실험에서 예리한 통찰력을 지녔을 뿐만 아니라 각종 과학 기구를 고안하고 만드는 데 비범했음은 이런 성장배경과 무관치 않다.
    15세가 되어 김나지움에 입학해 정규교육을 받게 된 마흐는 학교에서 전혀 우등생이 아니었다. 학업에 상당한 어려움을 겪던 그는 아버지의 서가에 흥미를 느낀다. 특히 칸트가 순수이성비판의 해설서이자 형이상학의 가능성에 관해 쓴 프롤레고메나(Prolegomena)에서 깊은 인상을 받는데 이는 마흐 본인의 철학관에도 많은 영향을 미친다.
    마흐는 17세에 김나지움을 졸업하고 빈대학에 진학하여 수학과 물리학을 전공한다. 물리학으로 박사학위를 받은 그는 23세의 나이로 교수자격시험을 통과한다. 당시 다윈의 종의 기원을 탐독하며 일명 '사유경제성'의 기초를 닦는다. 과학을 진화론적 관점에서 검토한 사유경제성은 20세기적 실증주의의 기반을 형성하는 데 기여한다.
    이후 마흐는 그라츠대학교와 프라하대학교에서 물리학 분야의 교수로 재직하다가 1895년 빈대학으로 돌아온다. 빈대학에서 그가 맡은 '철학, 특히 귀납 과학의 역사와 철학' 강의는 논리실증주의의 산실과 같은 수업이 되었다. 1898년 뇌졸중으로 쓰러진 마흐는 후유증에 시달리면서도 많은 업적을 남기다 1916년 78세의 나이로 숨을 거둔다.

    지금은 상식이 된 '사유경제성'
    마흐가 프라하대학교에 재직할 시 쓴 역학의 발달은 역학의 발달사(發達史)를 다루며 과학의 본질에 관해 고민한 책이다. 아르키메데스를 시작으로 프톨레마이오스와 갈리레이를 지나 뉴턴에 이르기까지 마흐는 물리학에 큰 족적을 남긴 이들의 이론을 꼼꼼히 분석하고 비평한다. 특히 그러한 이론들이 어떻게 상호작용하여 새로운 이론으로 발전해 나가는지가 마흐의 주요 관심사항이었다.
    그러한 작업을 통해 마흐는 역학의 발달사를 관통하는 하나의 원리를 발견한다. 그는 여기에 '사유경제성'이란 말을 붙이는데 과학은 학문을 통해 실현되는 경제성이 증가하는 방향으로 발전한다는 것이다. 이때 경제성이란 "사유를 통해 사실들을 재구성하거나 선구성함으로써 경험을 절약하는 것"이다.

    과학이라는 사유를 통해 경험을 절약할 수 있다는 상식 수준의 얘기가 당시 중요하게 다뤄진 이유는 사유경제성이 다윈의 진화론적 관점을 취하고 있기 때문이다. 과학 역시 더 효율적이고 더 현실에 적합하도록 이뤄지는 생물의 진화처럼 발전해 왔다는 것이다. 통일장 이론이나 대통일장 이론처럼 극한의 효율성(단 하나의 이론)으로 더 많은 현실(모든 현상)을 설명하려는 시도가 끊이지 않는 것도 이런 관점으로 설명할 수 있다.
    사실 마흐는 학문의 발달을 진화론적 관점에서 조망했던 선구적 인물이다. 당시에는 사회학에 스펜서가 있다면 물리학엔 마흐가 있다고 평할 정도였다. 마흐에게 모든 것은 경제성으로 수렴하고, 경제성은 생물학적 기반의 적응과 결부되어 있다.
    마흐의 이러한 생각은 '생명' 자체를 바라보는 관점에도 일관되게 흐른다. 그는 생명을 이해하는 관점으로서 기계론과 목적론 가운데 어느 편이 옳으냐는 물음 역시 어느 편을 채택하는 것이 인간종의 존속에 더 잘 봉사하는 도구이냐의 관점에서 분석되어야 한다고 보았다.

    아인슈타인의 인터스텔라, '마흐의 원리'
    역학의 발달은 아인슈타인의 상대성 이론을 예비한 저서로 평가받는다. 실제로 아인슈타인은 마흐의 저술들을 아주 잘 알고 있었다. 그가 1909년 마흐에게 보낸 편지를 보면 "나는 당신의 주요한 저술들을 꽤 익히 알고 있습니다. ......역학에 관한 저서에 가장 경탄하고 있습니다"라는 표현이 나올 정도다.
    더 나아가 아인슈타인은 자신의 상대성 이론이 마흐에게 두 가지 큰 빚을 졌다고 고백한다. 그는 마흐의 서거에 붙인 추도사에서 마흐에게 "이끌림"으로써 뉴턴역학의 절대공간과 절대시간 개념을 수정해 특수상대성 이론을 세울 수 있었다고 말했다. 또한 역학의 발달의 내용 가운데 뉴턴의 실험을 비판한 부분이 일반상대성 이론을 정립하는 "결정적인 계기"가 되었다고 강조했다. 이후에도 아인슈타인은 자신에게 영향을 미친 마흐의 생각을 '마흐의 원리'라고까지 이름 붙이며 감사의 뜻을 표했다. 영화 인터스텔라가 많은 과학 꿈나무에게 그러하듯 아인슈타인에게 마흐의 원리는 영감의 보고였다.

    마흐와 아인슈타인의 관계는 특수한 우연이라기보다 당시 유럽에서 역학의 발달이 지녔던 영향력의 일단을 보여주는 사례다. 물리학뿐만 아니라 사상과 예술의 여러 분야에서, 특히 세기말 유럽의 한 중심이었던 빈에서 마흐의 정신적 유산은 영향력이 컸다. 현대 과학철학의 논의를 출범시킨 1920년대의 빈 학단 역시 '에른스트 마흐 협회'를 모태로 탄생했고, 빈 학단이 내건 형이상학 비판의 깃발은 고스란히 마흐에게서 물려받은 것이었다.

    본문중에서

    역학의 기초에 관한 당신의 독창적인 연구는―플랑크(M. Planck)의 부당한 비판에 맞서서―빛나는 확증을 얻을 것입니다. 왜냐하면 그로부터, 관성이란 물체들 간의 일종의 상호작용에 그 기원을 둔다는 결론이 필연적으로 따라오게 되는데, 이는 완벽하게 [역학의 발달에 나오는] 뉴턴의 물양동이 실험에 대한 당신의 견해와 일치하는 것이기 때문입니다.
    ('아인슈타인' 중에서/ p.52)

    우리는 여기서 비록 역학의 역사 자체를 주제로 삼지는 않지만, 오늘날의 역학이 지닌 형태를 이해하는 데 필요하다면, ......역학의 역사적인 발달 과정에 관심을 기울이고자 한다. 우리는 과거 모든 시대의 중요한 인물들에게서 얻을 수 있는 위대한 자극을 외면해버려서는 안 된다. ......과학의 발달 과정 전체에 관한 지식을 가진 사람이라면 누구나, ......오늘날의 학문적 변화가 지니는 의미에 대해 틀림없이 한결 자유로우면서도 정확한 판단을 내리게 될 것이다.
    (/ p.88)

    학문의 경제적 기능은 학문의 본질을 일이관지한다. ......모든 학문은 사유 속에서 사실들을 재구성하거나 앞서 구성해봄으로써 경험을 대신하거나 절약하는 기능을 한다. ......학문을 전수하는 일은 한 사람에게 다른 사람의 경험을 전달함으로써 그가 스스로 해보아야 할 경험을 절약하게 하려는 목적이 있다.
    (/ p.671)

    저자소개

    에른스트 마흐 [저] 신작알림 SMS신청 작가DB보기
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    19세기와 20세기를 연결한 중요한 교랑이자 과학철학자의 표상이며 '통섭형 천재'의 전형이다.

    생년월일 -
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    서울대학교 물리학과를 졸업하고 연세대학교 대학원에서 철학을 공부한 후, 독일 콘스탄츠대학교에서 과학철학 박사학위를 받았다. 미국 노스캐롤라이나대학교 방문학자를 거쳐 현 인하대학교 철학과 교수이며 한국과학철학회 간행 [과학철학] 편집인이다. [이것이 생물학이다]의 5장과 10장을 번역했다.

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