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자연과학의 전 분야를 아우르는 과학사 연구를 담아낸『자연과학사』. 제 1권은 고대, 중세, 근세 편으로 고대 이집트 수학부터 증기기관의 발명까지를 다룬다. 고대 이집트와 바빌론의 유물들, 그리스 과학, 과학정신 활동의 암흑시 서구 기독교권의 중세, 새로운 인식 이상 및 인식 문제 17세기, 에너지 연구의 개시까지 총망라했다.

자연과학의 전 분야를 아우르는 과학사 연구의 결정판

『자연과학사』 1권은 고대, 중세, 근세 편으로 고대 이집트 수학부터 증기기관의 발명까지를 다룬다.
고대 이집트와 바빌론의 유물들은 그리스보다 오히려 더 발전된 과학기술의 면모를 보이기 때문에 서양 과학의 뿌리를 여기서 찾을 수 있다. 인도와 중국을 포함한 고대의 4대 문화권은 기원전 3000년경부터 독자적인 문화권을 이루었으며 수천 년간 성쇠를 거듭하였다. 과학기술도 이에 따라 발전과 쇠퇴의 변전을 거듭하였으며, 과학기술이 정점에 다다랐을 때는 근세 서구의 수준을 능가할 정도였다. 하지만 어떤 요인에 의해 쇠퇴하게 되었고 결국 그들에게서 배운 젊은 그리스에게 주도권을 넘겨주고 말았다.
이후 그리스 과학이 싹트고 자라나기 시작하였고, 아리스토텔레스 시대에 이르러서는 체계화된 과학의 큰 나무로 성장한다. 또한 알렉산더의 세계 제국이 붕괴하였음에도 불구하고 그리스 과학은 알렉산드리아에서 세계 과학을 영도할 거목으로 1000년 이상 자라났다. 이 과학의 거목은 세계가 로마제국의 통치하에 들어가서도 말라죽지 않고 헬레니즘과 로마의 실용주의 아래 그 나름의 발전을 해왔다. 하지만 고대 과학은 점성술과 연금술로 흘러가면서 쇠망하였으며, 꺼져가는 촛불의 마지막 반짝임과도 같은 알렉산드리아의 말기에 그 종말을 보았다. 이들이 쇠망하며 남긴 과학의 유산들은 아랍인들의 손에 넘어가 보존되었다.
중세 서구에서는 아랍권과는 달리 민족의 대이동으로 고대 과학이 완전히 말소되었고, 게르만 통치권이 수립된 후 이 야만적인 서구인을 가르친 초기의 교부들은 오직 기독교로 교화하는 데 힘썼다. 그들은 고대 과학에는 눈도 돌리지 못하게 하였으며, 게르만계의 여러 민족들도 교부들이 가르쳐준 교의를 배우는 데 전념하였다. 이 때문에 서구 기독교권의 중세는 12세기까지 과학적인 정신 활동에 있어서 암흑시대처럼 보였다. 그러나 중세 후기에 아랍권에 보존된 고대 과학의 지식에 접촉하게 되자 앞으로 세계를 영도할 근대 과학이 움트기 시작하였다.
중세의 모든 굴레에서 벗어나 근대 과학을 시작하게 된 정신적 배경으로는 인문주의, 종교철학의 변혁, 르네상스와 종교개혁, 레오나르도 다빈치의 과학적 사고, 프랜시스 베이컨이 대변한 근대 과학의 정신인 경험론에 입각한 귀납적 인식 방법 등을 들 수 있다. 이런 정신 기반 위에서 갈릴레이와 케플러 등이 기존의 우주관을 뒤엎고 새로운 우주관과 근대 과학의 기초를 구축하였다. 이러한 과학의 발달로 사고 범위와 시야가 넓어진 서구인들은 발견의 시대를 맞이하게 된다.
17세기는 데카르트의 ‘보편수학’ 사상과 이 시대에 제기된 새로운 인식 이상 및 인식 문제가 주도를 한다. 인식 이상은 데카르트 자신이 개발한 해석기하학과 라이프니츠, 뉴턴이 발견한 미적분학에 의해 17세기의 자연과학뿐만 아니라 정신과학까지도 주도하게 된다. 과학사에서 가장 위대한 업적을 남긴 뉴턴은 만유인력의 발견을 비롯해 수식화된 그의 역학과 광학으로, 어둠에 싸여 있던 자연의 신비를 백일하에 드러낸다. 17세기 자연과학의 눈부신 발전 이후로 인간의 정신 활동은 자연과학에 이끌려 가게 되고, 심지어 신학까지도 자연과학적 사고방식에 물들게 된다.
18세기는 자연과 이성에 관한 사상이 주를 이루었는데, 이 시기의 과학기술에서 특기할 사항은 에너지 연구를 개시한 것이다. 제임스 와트가 개발한 증기기관은 산업혁명을 일으킴으로써 생산성의 향상으로 물질적 풍요를 가져다주었지만, 동시에 심대한 사회문제도 야기하였다.

머리말

제1장 과학의 뿌리
1. 이집트의 문화 2. 이집트의 수학과 기술 3. 바빌론과 아수르 문화 4. 바빌론의 수학 5. 천문학의 기원 6. 도량형의 시초 7. 야금, 화학 제조 공업의 시초 8. 의학의 시초 9. 박물학의 시초 10. 동남아시아의 고대 문화 11. 고대 과학의 발상, 발전, 쇠퇴

제2장 그리스 과학의 발전
1. 그리스 자연과학의 시작 2. 기계론적 자연 설명 3. 관념론적 세계관의 시작 4. 그리스 수학의 확립 5. 그리스 천문학의 시작 6. 동물학과 식물학의 시작 7. 그리스 의학의 첫걸음

제3장 아리스토텔레스 시대
1. 아리스토텔레스 2. 아리스토텔레스 철학과 자연과학 3. 아리스토텔레스의 역학 4. 음향학과 광학 5. 아리스토텔레스의 천계 6. 자연지리학과 지질학의 개척 7. 아리스토텔레스의 4원소설 8. 동물학의 수립 9. 아리스토텔레스의 식물학설 10. 테오프라스토스의 식물학 수립 11. 광물학의 아버지, 테오프라스토스 12. 아리스토텔레스 체계의 영향

제4장 알렉산드리아 시대
1. 유클리드 수학 체계의 수립 2. 아르키메데스 3. 그리스 수학의 정점―아르키메데스와 아폴로니오스 4. 아르키메데스의 역학 5. 광학과 음향학의 진보 6. 과학적 지리학 7. 태양 중심설의 시작 8. 측정적 천문학 9. 과학적 지도학 10. 기체와 액체 물리학의 개척 11. 역학의 진보 12. 측량술의 과학적 기초 13. 박물학과 의학

제5장 로마인의 자연과학
1. 로마인의 측량술과 천문학 2. 공학(기술가 역학)의 배양 3. 로마 제정 시대의 문학 4. 해부학과 의학의 진보 5. 의학 보조, 식물학 6. 로마인의 자연관 7. 화학적 지식과 응용

제6장 고대 과학의 종말
1. 프톨레마이오스의 세계설 2. 천문학의 보조 과학 3. 디오판토스의 대수학 4. 지리학의 진보 5. 물리학의 진보 6. 화학의 시작 7. 고대에서 중세로의 과도

제7장 아랍 시대
1. 아랍인의 지리학, 삼각법, 천문학 2. 나침반과 화약의 역사 3. 아랍인의 대수학과 산술 4. 아랍 과학의 전파 5. 아랍인의 광학과 역학 6. 아랍 시대의 화학 7. 박물학과 의학의 배양 8. 아랍 문화의 종말

제8장 중세 초의 서구 과학
1. 중세 초―과학의 쇠망 2. 서구 중세의 의의

제9장 서구 중세의 과학
1. 수학과 천문학 2. 물리학과 화학 3. 생물학 4. 지리학 5. 의학 6. 정신과학

제10장 대부흥의 정신
1. 종교와 철학 2. 르네상스와 종교개혁 3. 인쇄와 서책 4. 레오나르도 다빈치―새 정신의 구현 5. 프랜시스 베이컨―새 길의 고지자

제11장 근대 과학의 시작
1. 근대 수학의 시작 2. 천문학―새로운 우주 3. 케플러 4. 갈릴레이―근대 과학의 기초 확립

제12장 발견 시대
1. 발견 시대의 지리학 2. 생물학과 의학 3. 정신과학

제13장 보편수학
1. 새로운 인식 이상 2. 새로운 인식 문제 3. 과학아카데미의 창설 4. 데카르트의 해석기하학

제14장 뉴턴의 자연철학
1. 뉴턴의 생애와 업적 2. 뉴턴 시대의 수학 3. 뉴턴의 광학적 업적 4. 만유인력 법칙의 발견 5. 프린키피아 6. 평가와 비판 7. 뉴턴의 세계관

제15장 17세기의 과학
1. 라이프니츠의 미적분법 2. 호이겐스 시대의 천문학과 광학 3. 물리학과 화학 4. 생물학과 현미경 5. 의학 6. 지리학

제16장 자연과 이성
1. 정신과학적 배경 2. 자연과 이성

제17장 18세기의 기초과학
1. 수학과 역학 2. 천문학 3. 전기학의 기초 4. 화학

제18장 에너지 연구
1. 열 학설의 발전 2. 증기기관의 발달 3. 와트의 증기기관 4. 산업혁명의 발단

제19장 18세기의 기타 과학
1. 지질학 2. 생물학 3. 의학 4. 지리학 5. 역사학

1권의 끝맺음

참고 문헌

인명 찾아보기

짐승 띠의 별자리를 지나가는 유성의 이동을 추적하는 데 목성처럼 알맞은 별은 없다. 이 별이 ‘히아데스성단’과 ‘플레이아데스성단’ 사이를 지날 때는 마치 하나의 천문학적인 연극을 보는 듯하여 고대의 천체 관찰자에게 깊은 인상을 새겨주었을 것이다. 목성은 12년, 토성은 30년가량을 주기로 하는 주기적인 운동을 하므로, 일찍이 이에 주목하지 않을 수 없었을 것이다. 태양과 지구로부터 멀리 떨어진 지구궤도 바깥쪽에 있는 이 두 외유성의 주기운동은 지구 중심으로 보나 태양 중심으로 보나 거의 같게 보인다. 그러나 화성, 금성, 수성은 근거리이며 지구궤도 안쪽에 있으므로 지구에서 본 그들의 궤도는 매우 복잡하다. 그러나 이들도 일정한 주기를 가진 주기운동을 하고 있다는 것을 바빌론 사람들은 인식하고 있었으며, 셀레우코스 왕조 시대에는 유성들의 주기운동에 대한 추산표도 만들어져 있다. 이것에 의하면, 토성의 주기는 59년으로 약 1/2도의 오차밖에 없으며, 금성의 주기는 8년으로 확정하였다. 이 추산표로 계산한 금성의 운동은 실측치와 5분밖에 틀리지 않는 놀라운 정확도이다. 이와 같이 바빌론 사람들이 금성을 특히 중요하게 관측한 것은 그 빛이 밝아 헤리악 출입을 관측하기에 좋다는 과학적인 이유와 짐승 띠의 지배자로 여기는 미신 때문이었다.
―46~47쪽

과연 레오나르도는 새로운 과학 정신의 개척자이다. 그러나 여기에는 하나의 중대한 단서가 필요하다. 즉, 당시는 물론이고 그 후 오랫동안 레오나르도의 연구와 사상은 과학의 발전에 뚜렷한 작용을 미치지 못했다는 단서이다. 이것을 어떻게 설명할 것인가? 여러 가지 이유가 얽혀서 서로 작용했다. 그가 계획하고 생각했던 많은 것들이 시대에 너무 앞서 있었으므로, 비록 그것들이 세상에 알려졌다 해도 역시 거의 이해되지 못하여 취급되지 않았을 것이다. 그런데 아예 세상에 알려지지도 않았다. 그것들은 그의 스케치와 일지 안에 정리되지 않은 채 읽기 힘들게 뒤집어진 문자로 쓰여(그는 왼손잡이였다.) 사방에 흩어져 숨어서 잠자고 있었다. 아마도 레오나르도는 너무 바빴고, 수천의 문제와 흥미가 그의 뇌 속에서 오가고 있어서 부분적인 발견에 손대서 완성시켜 일반인들에게 맞도록 기술할 수가 없었던 것 같다. 그리고 그는 많은 점에서 남자답게 대담하고 겁내지 않았으나, 완성품을 공중 앞에 자랑할 특별한 용기나 끈질김이 없었는지도 모르겠다. 이것을 다만 그가 문학적인 소양이 없었던 탓으로만 돌릴 수가 있겠는가. 아니면 원인은 더욱 깊은 곳에 있지 않을까? 그의 정신의 세상과의 너무나 큰 격리와 고독, 끝내 완전히 자기를 펴 보이지 않는 내성적인 폐쇄 때문이 아닐까? 머리에 서리 내린 그의 자화상을 보거나 그가 써놓은 다음의 문구를 읽을 때, 희미하게나마 그 고독이 어떠한 것이었는지를 느끼게 된다. “감성이 가장 많은 곳에 가장 큰 고통이 있다!”
―366~367쪽


뉴턴의 과학적 활동 가운데 처음에 오는 것은 광학 연구이다. “1666년에 나는 이미 색채론을 갖추어 놓고 있었다.”라고 그가 만년에 전술한 ?회상록?에 기술하고 있다. 그는 학창 시절에 케플러의 ?굴절광학?을 이미 독파했다. 그러나 교수직에 취임하기까지는 자신이 직접 광학 실험에 손을 댄 적은 없었다. 뉴턴이 광학 실험에 손을 댄 것은 그가 연말 시장에서 작은 프리즘을 산 것이 시발점이 된 것이다. 이러한 프리즘은 고운 색을 내므로, 이미 이전부터 장난감으로 제조되어 팔리고 있었다. 그래서 프리즘에 의하여 분광 현상이 일어나는 것을 아는 사람은 많았다. 그러나 이것을 계획적으로 연구한 사람은 오직 뉴턴뿐이었다. 뉴턴의 첫째 번 실험은 매우 단순한 것이었다. 그러나 그것은 단도직입적으로 빛의 본질에 육박하는 실험이었다. 뉴턴은 방의 창틀에 작은 구멍을 뚫고, 이것을 통하여 암흑한 실내에 태양 광선이 들어오게 했다. 그는 이 광선을 프리즘을 통하여 칸막이에 비추었다.
―486~487쪽