파깨비의 철학자료실:현대 과학철학 정리

현대 과학철학 정리

. 과학 철학이란 무엇인가? : 과학적 탐구의 특징을 분석하는 작업이다.

- 과학철학의 주요 문제들 :

① 과학적 설명이란 무엇인가?

② 과학적 주장들의 정당화 범위는 어디까지인가?

③ 과학적 이론들의 변화 과정은 어떻게 이루어지는가?

④ 제반 과학 분과 이론들 사이의 관계는 무엇인가?

→ 전체의 논의에서 과학과 비과학의 구분이 기초가 된다.

2. 논리 실증주의 (Logical Positivism)

(1) 배경

- 상대성 이론과 양자 역학의 출현 : 과학적 탐구의 본성에 대한 기존의 생각에 도전.

- 1920년대 비엔나 학파와 베를린 학파를 중심으로 연구되기 시작.

(2) 기본 전략

- 실증주의 : 꽁뜨, 흄, 마하(Ernst Mach) 등의 경험주의적 전통을 이어받아 모든 지식은 경험에 기초해야 한다고 주장.

- 논리적 : 과학구조의 형식을 논리적으로 정형화하려는 시도를 함. → 과학 구조의 형식을 정형화함으로써 "과학이 지식의 원천이라는 것"을 증명할 수 있고, "많은 철학적 문제를 해소할 수 있다"라고 생각하였다.

- 발견과 정당화 중에서 정당화 맥락을 강조 : "정당화과정의 형식화"를 추구.

→ 실제로 과학이론이 형식화되어 있지 않아도 최소한 형식적으로 "재구성할 수 있다".

<세부 주제들>

① 과학 용어가 어떻게 의미를 갖는가?

② 설명의 연역법칙적 모델(D-N Model)이란 무엇인가?

③ 이론의 공리적 관점(axiomatic view)이란 무엇인가?

(3) 의미 이론 : (= 검증 이론(verificatio theory))

- 과학의 혼란과 불확실성은 문장의 불명료성(의미없음)에 기인한다. 문장이 의미없다는 것은 이해불가능하다는 것을 뜻한다. 과학은 참을 탐구하는 작업이기 때문에 문장의 사용에 엄격해야 한다.

- 의미 = 문장이 참을 보여줄 수 있는 관찰가능한 조건들의 집합 (경험주의적 전통, 조작적 정의) <예> 온도 = 온도계의 눈금이 가리키는 숫자.

→ 이론문장이 관찰문장으로 번역 가능하다는 것을 전제하고 있다. 그리고 의미의 단위가 문장차원에서 다루어지고 있다.

- 검증이론의 약점 : 모든 이론문장을 관찰가능한 문장으로 바꿀 수 있는 것은 아니다.

<예> '녹는다'와 같은 성향적 용어 : '만약 x를 물에 넣으면 x는 물에 녹을 것이다' - 이 문장은 x를 물에 넣지 않아도 검증된다. 왜냐하면 '만약∼이면' 문장은 전건이 거짓이면 무조건 참인 문장이 되기 때문이다.

(4) 설명 이론

- 논리 실증주의는 과학에서의 설명과 이론 발전을 다음과 같은 모형으로 설명한다.

ㆃ 설명 : 연역법칙적 모델 (Deductive-Nomological Model) : 근본 원리에서 개별 사례들을 논리적으로 연역하는 것이 과학에서의 설명이다.

㆓ 이론발전 : 가설연역적 모델(Hypothetical-Deductive Model) : 과학이론의 발전은 가설을 설정하고 이를 확인함으로써 발전한다.

<1> 과학의 목표 : 자연 현상의 설명과 예측

- 과학법칙과 초기조건으로부터 피설명항인 사건을 설명하는 것.

(설명항) L1, L2, ……, Ln - 법칙

C1, C2, ……, Cn - 초기 조건

-------------------------------------

(피설명항) ∴ E.

- 이 설명이 의미하는 것 :

① 원인의 제시만으로는 설명하기에 불충분하다. 법칙의 제시가 필수적이다. : 법칙의 중요성 강조.

② 예측(prediction)과 설명(explanation)이 동일한 구조를 가지고 있다.

<2> 법칙 : 모든 사례들을 포괄한다. (모든 x에 대하여 x가 F이면 x는 G이다.)

→ 가설이 참인지를 경험을 통해 확인하는 과정이 중요하며 관찰은 가설의 참임을 지지해 주는 역할을 한다.

<3> 문제점들

① 확증의 문제 : 확증의 문제에서 귀납의 정당화 문제가 생겨난다. 왜냐하면 경험 사례는 확증의 도구가 될 수 없기 때문이다.

왜냐하면 : (x)(Fx → Gx) ≡ (x)(-Gx → -Fx) 이므로 -Gx를 찾아 -Fx를 확증하는 것이 곧 Fx를 확증하는 것이 된다.

예를 들어서 "까마귀는 검다"를 확증하기 위해서 "검지 않으면 까마귀가 아니다"를 확인하고, 그 과정에서 하얀 것을 찾아서 그것이 까마귀가 아닌 것을 확인해도 "까마귀는 검다"를 확인한 셈이 된다는 말이다.

② 법칙과 단순한 일반화된 문장 구분 : 경험 속에서는 구분 근거를 찾기 힘들다.

(5) 이론의 공리적 설명

: 다양한 법칙은 과학이론 속에서 기초지워질 수 있다. (유클리드 기하학의 모델을 응용)

→ 우연적 일반화와 법칙이 구별되는 점이다.

"이론 = 개별 법칙들이 도출될 수 있는 문장들의 구조적 망" (공리적 구조로 이론을 파악)

- 이러한 입장의 의미 :

① 과학을 물리학으로 환원할 수 있다. → 통합 과학 운동

② 지식의 축적적 발전을 전제하고 있다.

3. 포퍼의 반증가능성(Popper's falsificability)

(1) 논리 경험주의에 대한 공격 : 귀납의 정당성 문제(확증의 문제, 확률의 문제)

① 관찰은 이론을 확증할 수 없다.

: 귀납을 통해서는 어떤 보편문장을 도출할 수도, 보편문장의 참을 지지할 수도없다.관찰은이론에 대한 지지를 제공하는 것이 아니다. 즉 관찰은 이론을 확률적으로도 지지해 줄 수도 없다.

② 관찰이 아무리 많아도 이론을 확률적으로 지지해 줄 수는 없다. 관찰이 이론에 부여하는 확률은 모든 사례들에 대한 관찰한 사례들의 비율로 나타난다. 관찰이 아무리 많이 이루어져도 확률은 0으로 수렴할 수 밖에 없다.

(2) 반증가능성 (refutability, falisifiability)

: 개별 사례 문장이 보편문장을 지지해 줄 수는 없어도, 보편문장을 부정할 수는 있다.

H → P

-p

--------

∴ -H

→ 과학의 경험적 탐구는 가설을 확증하기 위한 것이 아니라 가설을 제거하기 위한 것이다. 그리고 제거되지 않은 가설은 확증(corrobortion)된 것으로 볼 수 있다.

(3) 과학과 비과학의 구분 : falsifiability, testability.

: 좋은 이론일수록 많은 정보를 제공해 준다. 즉 좋은 이론은 시험가능한 귀결들을 많이 도출해야 한다. 시험가능한 귀결들이 많을수록 그 이론은 위기에 직면할 확률이 높다. 따라서 반박가능성이 높은 것이다.

→ 모든 것을 설명하는 이론은 어떤 시험가능한 귀결도 가지지 않으며, 따라서 어떤 유익한 정보도 제공해 줄 수 없다. 그래서 과학이 아니다. 예를 들어서 Freud의 심리학이나 Marx의 이론이 그런 것이다.

(4) 이론의 수정

: 만일 이론이 시험에 의해 반박되었다면, ad hoc 식으로 그 이론을 수정해서는 안된다.

<이론의 요구조건은 다음과 같다.>

① 단순하고 새로운 사고에서 출발해야 한다.

② 독립적으로 시험가능해야 한다. → 새로운 시험가능한 귀결을 가져야 한다.

③ 새로운 시험을 통과해야만 한다.

④ 과거 반박된 이론이 설명한 사례들도 역시 설명할 수 있어야 한다.

(5) 반박가능성의 문제점

① 원리적으로 반박이 불가능하다. (ad hoc를 정확히 규정하기 어렵다.)

H & ( A1 & A2 & …… & An ) → P

-P

----------------------------------

∴ -( H & ( A1 & A2 & …… & An ))

→ H & ( A1 & A2 & …… & An ) 중의 어느 것이 틀린 것인지를 가려낼 수 없다. 그래서 시험가능한 무한히 많은 수정이 가능하다. 왜냐하면 초기조건은 무한히 많기 때문이다.

② 과학과 비과학의 구분 근거로 부적합하다. : 반박가능성이 과학과 비과학의 구분 근거라면, 반박가능성이 높은 것이 좋은 이론이며 그렇다면 반박가능성이 높은 비과학적 주장들도 과학이 된다.

Putnam의 예 : "내가 촛불을 3개 켜 두고, 밀가루 푸대를 뒤집어 쓰고, '와, 음매'라고 소리지르며, 책상을 4번 두드리면, 귀신이 나타날 것이다."와 같은 주장의 반박가능성은 매우 높다. 그러나 이 주장을 과학적인 것으로 볼 수는 없다.

③ 포퍼의 주장은 과학사의 사례와 맞지 않는다.

4. 쿤(Kuhn)의 패러다임

(1) 과학 : 이론을 자연에 맞추는 것(to fit the theory to nature)

- 과학적 활동은 이론의 경험적 적용을 세밀하게 진행시키는 것이다. : 과학적 활동은 이론을 확증하는 것도(Logical Positivism's conformation), 반증하는 것도(Popper's falsification) 아니다.

(2) 과학사 설명의 기본 모형

: 전과학 - 정상 과학 - 위기 - 혁명 - 새로운 정상 과학 - 새로운 위기 - …

→ 과학적 지식의 발전에 대한 분석은 반드시 과학이 실제로 행하였던 바를 설명해야 한다.(과학사에 대한 강조.)

(3) 정상과학의 패러다임(paradigm)

① 이론 모형, ② 범례, ③ 탐구방법, ④ 해당 집단의 구성원들이 공유하는 신념 - 등의 전체 집합.

→ 과학자들의 연구방식, 연구방향, 정당성 등을 결정짓는 기준 및 모범이 되는 것.

(4) 혁명

① 혁명의 조건

a. 설명하지 못하는 사례(반례)들이 많이 있어야 한다.

b. 경쟁하는 패러다임이 존재해야 한다.

② 위기의 시기에 경쟁하는 패러다임들은 서로 "불가공약적"(incommensurable)"이다.

∵ a. 관찰의 이론 적재성 ← Hanson

b. 중립적 언어의 불가능성 ← Quine.

③ 하나의 패러다임을 포기하고 다른 패러다임을 채택하는 과학혁명은 과학자 집단의 전반적인 "개종"과 같은 것이다.

(5) 과학과 비과학의 구분

: '수수께끼 풀이(puzzle-solving)'가 있느냐 없느냐의 차이.

<예> 점성술은 왜 과학이 아닌가? (천문학과의 차이점)

a. 쿤 : 실제로 적용할 규칙은 생겼지만, 해결해야 할 '수수께끼'는 없었으며, 따라서 더 이상 시행해 볼 과학이 없다. 이와 반대로 천문학의 예측 실패는 계산상 도구상 풀어야 할 방대한 양의 '수수께끼'를 산출한다.

b. 포퍼 : 예언의 해석과 애매성이 반증을 위한 테스트 가능성을 파괴했다.

(6) 쿤과 포퍼의 공통점

① 과학적 탐구의 논리적 구조보다 지식이 획득되는 동적 과정에 관심

② 점진적이고 축적적인 진보를 거부하고 낡은 이론은 새로운 이론에 의해 거부되며 대치되는 혁명적 진보 강조.

③ 고전적 실증주의에 반대해서 관찰과 이론의 명확한 구별을 거부

(8) 쿤과 포퍼의 차이점

a. 포퍼 : 지식의 논리학에 관심을 가짐. 객관적인 것을 강조. - 지식의 심리학을 받아들이지 않고 과학적 활동에 있어서 주관적 요소를 부인함. ⇒ 발견의 논리학

b. 쿤 : 포퍼가 제안하는 추측과 반박이라는 합리적 절차를 사회심리학적 당위로 간주 - 과학사회학. ⇒ 탐구의 심리학

- 포퍼의 쿤 비판 : 쿤의 과학사 해석이 타당한가? 쿤은 자신의 이론에 맞는 예만 들고 있다. 즉 주로 천문학만 거론하고 있다. 그러나 생물학 등등의 예에서는 반드시 그렇지 않다.

5. 라카토스(Lakatos)의 연구 프로그램(Research Program)

(1) 세련된 반증주의의 특징

① 모든 과학 이론은 그 이론의 보조가설, 초기 조건들, 선행 이론 등과 함께 평가되어야 한다. 평가되는 것은 개개의 이론이 아니라 일련의 이론들 전체이다.(일련의 이론들 전체 - 그 핵심을 공유하는 것 : 쿤적인 요소)

② 진보적 문제 교체와 퇴보적 문제 교체

a. 진보적 문제 교체 : 새로운 이론이 그 앞의 이론보다 더 많은 경험적 내용을 가지면, 이러한 일련의 이론들은 "이론적으로 진보적"이다. 또한 그러한 더 많은 경험적 내용의 일부가 검증된다면, 그 일련의 이론들은 "경험적으로 진보적"이다.

b. 퇴보적 문제 교체 : 진보적 문제 교체가 아닌 경우, 즉 ad hoc 와 같은 것들의 경우.

③ 세련된 반증주의에서는 더 많은 경험적 확증이 결정적으로 강조되고 있다.

(2) 소박한 반증주의와 세련된 반증주의의 차이점

① 한 이론은 모순되는 '관찰 진술'에 의해 반증된다. <소박한 반증주의 : 포퍼>

→ 과학이론이 반증되는 경우들 : <세련된 반증주의 : 라카토스>

첫째, 새로운 이론이 더 많은 경험적 내용을 가질 때,

둘째, 새로운 이론이 이전 이론의 성공을 설명할 때,

셋째, 새로운 이론의 더 많은 경험적 내용의 일부가 확증된 경우에.

② 이론을 반박하는 사례가 나타나면 그 이론은 즉각적으로 폐기된다. <소박한 반증주의>

→ 변칙사례가 나타나 그 이론이 '반증'된다고 해도, 그 이론을 대신할 이론이 없다면 그 이론은 폐기되지 않는다. <세련된 반증주의>

③ 한 이론을 '반박하는' 사례들에 가치를 둔다. <소박한 반증주의>

→ 더 많은 정보를 주는 사례들이 중요하다. <세련된 반증주의>

④ '반증'된 가설을 보다 나은 가설로 대치하는 것이 시급하다. <소박한 반증주의>

→ '어떠한' 가설이라도 보다 나은 가설로 대치하는 것이 시급하다. <세련된 반증주의>

6. Feyerabend's Attack on Method

(1) 논리 경험주의에 대한 반대

① 일관성 조건 : 낡은 이론과 새로운 이론은 일관성 있게 연결된다. ← 지식의 축적적 발전 및 진보주의 함축

- 반대 : 뉴튼의 이론은 갈릴레오의 자유낙하 이론과 케플러의 천체운동 이론의 종합이 아니다. 뉴튼 이론은 갈릴레오 및 케플러의 이론과 양립불가능하다.

② 의미의 불변성 조건 : 과학 용어의 의미는 모든 이론들에 있어서 항상 동일큨. ← 의미 검증 이론

- 반대 : 뉴튼 역학 이론과 아인쉬타인 상대성 이론의 주요 용어는 의미가 다르다.

(2) 쿤에 대한 반대

: 과학자가 개종하기 전에는(혁명 전에는) 받아들여지고 있는 paradigm을 인정하고 있다는 주장을 거부 → 쿤의 수수께끼 풀이 거부.

- 반대 : 과학적 탐구 목적과 방법의 다양성 강조 → 과학과 비과학의 구분 기준에 있어서 방법론적 무정부주의 함축.

7. 과학적 실재론에 대한 논쟁

(1) 실재론과 반실재론의 기본적인 입장 차이

: 입장의 핵심적인 차이는 "관찰 불가능한 것"에 대한 견해차에서 온다.

① 실재론(realism)

a. 이론 내의 문장들은 참이거나 거짓이고

b. 이 문장들을 참 또는 거짓으로 만드는 것은 외부에 존재하는 그 어떤 것(사물)이다.

이 때 그 어떤 것이란 감각자료나 우리 마음의 구조, 혹은 우리 언어의 구조 등등을 말하는 것이 아니라 실재하는 세계를 의미한다.

⇒ 입장 요약 : 그 이론에 있어서 과학의 목적은 세계가 어떠한가에 대한 문자 그대로 참인 이야기를 제공하는 것이다. 한 이론을 받아들인다는 것은 그 이론이 경험적으로 적절하다는 것만을 믿는다는 말이다.

② 반실재론(anti-realism)

: 과학의 목적은 경험적으로 적절한(empirically adequate) 이론을 제공하는 것이다. 따라서 한 이론을 받아들인다는 것은 그 이론이 경험적으로 적절하다는 것만을 믿는다는 말이다.

(2) 실재론자의 논변(Putnam 이 중심)

① 반실재론 공격

: 관념론(또는 실증주의, 조작주의)에 따를 경우, 과학의 성공은 "기적"이 된다. 즉 반실재론에 따라서 만일 이론적 실재(전자, DNA 분자)가 존재하지 않는다면, 이런 것들을 포함하고 있는 이론이 관찰가능한 현상을 정확히 예견하는 것은 전혀 설명하지 못할 사항이 된다. 다시 말해 상대성 이론이나 만유인력 이론이 현상을 성공적으로 설명하는 것은 기적이 된다.

② 각 이론들의 성공에 대한 가장 자연스러운 설명

: 이론적 실재는 존재하고, 또 각 이론들은 그 이론적 실재에 대하여 부분적으로 참인 설명을 하고 있는 것이다.

③ 실재론은 "경험적 가설"이다.

: 과학의 성공은 경험적 사실이다. 만일 실재론이 이 사실을 설명한다면, 실재론이란 경험적 가설임에 틀림없다.

④ 실재론과 진리론 : 실재론자는 인식론적 '대응론'을 믿고 있다.

⑤ 과학적 지식의 '수렴'

: 뉴튼의 이론과 상대성 이론처럼, 앞의 이론이 설명하지 못한 사실을 뒤의 이론이 설명하는 경우에, 우리는 앞의 이론보다는 뒤의 이론이 더 "근사적 참"이라고 말할 수 있으며, 이론은 '참'을 향해서 '수렴'해 간다고 할 수 있다.

(3) 반실재론의 논변 (Van Fraasen 과 Logical Positivist)

① 실증주의자들의 특징

a. 검증(또는 반증)에 대한 강조 - 의미있는 명제는 어떤 방법으로 그 진리치가 결정될 수 있는 명제이다.

b. 관찰에 대한지지 - 수학 외의 우리의 지식은 감각지식 뿐이다.

c. 원인에 대한 반대 - 실재적 인과성은 존재치 않는다.