[서평] 과학의 패러다임과 혁명 [과학혁명의 구조]

과학혁명의 구조 ㅣ 까치글방 170
토머스 S.쿤 지음, 김명자 옮김 / 까치 / 2002년 11월

과학사학자 토머스 쿤은 50여년 전(1962년) 이 책 한 권으로 과학계에 충격을 주었고 그 이후 끊임없는 열광과 찬사, 비판과 논쟁을 낳았다.
쿤은 처음 이 책을 출간한 이래로 2회에 걸쳐 수정판을 발간하였고 세 번째 수정판을 발간을 준비하다가 1996년에 타계했다.

토머스 쿤과 이 책은 과학사를 대학과 학계의 전공으로 탄생시켰고 ’패러다임(paradigm)’과 ’과학혁명 Scientific Revolution)’이라는 단어가 과학 뿐 아니라 전분야에서 사용되도록 영향을 미쳤다.
한 마디로 근본적으로 과학적 지식의 변천 및 발전이 혁명적으로 이루어진다 것으로, 과학의 진보가 축적적으로 이루어진다는 종래의 귀납주의적 과학관을 뿌리째 흔들어 놓았다.
이 책은 발간 이후 과학계 그 자체 뿐 아니라 철학, 심리학, 언어학, 사회학, 정치학 등 학문과 정치사회에 지대한 영향을 주었고 지금까지도 자연과학, 과학사, 인문학, 사회과학, 문화를 연구하고자 하는 모든 사람들이 반드시 거쳐야 할 관문이 되었다.
 
1922년 미국에서 태어난 토머스 쿤은 1943년 물리학 전공으로 하버드 대학을 수석으로 졸업하였고 과학개발연구소에서 2년간 일한 뒤, 모교 대학원 물리학과로 돌아가 학위 과정을 받았다.
쿤은 1948년 하버드 대학 ’신진 연구원(junior fellow)’ 기간과 1951년 하버드 대학 교양과정 및 과학사의 강사와 조교수 경력을 거치면서 과학 사상의 혁명적 변화들에 대해 깊이있게 연구했다.
10여년간 철학, 심리학, 언어학, 사회학 분야의 폭 넓은 독서와 토론을 하는 과정에서 쿤은 자신의 과학혁명의 이론의 틀을 조금씩 갖추게 된다.
[코페르니쿠스 혁명(Copernican Revolution)]의 업적으로 학문적 역량을 널리 인정받은 쿤은 버클리 대학으로 옮겨서 과학사 과정의 개설을 주도한다.
그리고 2년 뒤 스탠퍼드 대학의 행동과학고등연구센터에서 사회과학자들과 생활한 것을 계기로 ’패러다임’이라는 개념의 창안에 이르게 된다.
 
언론이나 학자, 그리고 우리들 마저도 가끔 사용하는 단어,  ’패러다임(paradigm)’....
패러다임은 어떤 뜻인가?
백과사전에서 ’패러다임’의 정의는 ’어떤 한 시대 사람들의 견해나 사고를 지배하고 있는 이론적 틀이나 개념의 집합체(네이버)’, ’어떤 한 시대의 지식인들의 합의로 형성된 지식의 집합체들(다음/구글)’로 풀이된다.
보통 우리가 ’패러다임’이라 용어를 사용할 때 역시 한 시대를 관통하는 일관된 사고방식을 뜻하게 되고 ’패러다임이 변했다’라는 식의 표현이 자주 나타난다.
즉, 과거의 낙후되거나 잘못된 생각들과 사고방식들에 대한 비판과 변화를 촉구할 때 사용하는 것이다.
 
패러다임이란 언어 학습에서 사용되는 ’표준예(exemlar)’라는 뜻의 단어다. 즉, 언어학에서 나온 표현이다.
과학지식의 발전 이론에 이 용어가 도입된 것은 언어학의 영향을 보여주는 사례이다.
쿤의 견해에 따르면, 학생들이 과학 교육에서 습득하게 되는 것은 흔히 논쟁을 불러일으키게 마련인 과학적 개념의 정의라기보다는 오히려 용어들이 사용된 예제들을 푸는 표준 방법에서이다.
이를 바탕으로 전문적인 과학 연구가 수행된다는 실제 과학의 특성에 주목함으로써, 과학 활동을 어학을 배우는 학생들이 표준형으로부터 여러 가지의 변형들을 이끌어내는 과정에 비유하게 된 것이 ’쿤의 패러다임의 출현’을 낳았던 것이다.
 
쿤은 이 책에서 자신의 이론을 역사적, 실제적으로 과학 활동이 어떻게 수행되는가에 대해서 경험적, 사회적 측면에서 타당한 설명을 제시한 다음에 규범적 결론을 이끌어내고 있다.
쿤은 자신의 이론을 이끌어내기 위하여 구체적이고 방대한 실증자료와 역사적인 고찰, 전공을 막론한 다양한 분야에서의 관점과 이론을 도입한다.
그 속에는 수 많은 과학자들과 그들의 저서, 특정 과학적인 실험과 이론을 둘러싼 논쟁과 결론들이 등장한다.
아리스토텔레스의 자연학(Physica), 프롤레마이오스의 알마게스트(Almagest), 뉴턴의 프린키피아(Principia)와 광학(Opticks), 프랭클린의 전기에관한실험과관찰기록(Experiments and Observations on Electricity), 라부아지에의 화학요론(Traite elementaire de kimie), 라이엘의 지질학(Geology), 막스 플랑크, 아인슈타인, 프레넬, 다윈의 종의기원(Origin of Species), 캐번시티, 쿨롱, 볼타, 리히터와 프루스트 등등...
 
역자(김명자교수)는 저자의 표현과 느낌을 그대로 전달하기 위해 의역이 아닌 직역을 하였다고 소개한다.
그 대가로 나는 무지하게 난해한 표현과 문장으로 한 쪽 한 쪽 이해하고 넘기는게 여간 힘든게 아니었다.
상당한 집중력과 생각을 거듭하면서 여러번 앞뒤장을 다시 읽어야 했지만,
오랜 시간이 지나고 책을 모두 읽고 책장을 덮으면서 토머스 쿤과 이 책이 서구사회와 과학계에 미친 영향이 단순하지도 가볍지도 짧지도 않다는 것을 생각해 보았다.
 
한국사회에도, 한국 과학계에도 ’패러다임’이 존재할까 생각해본다.
’패러다임’은 그 당시 시대에 맞는 과학적인 것이어야 하고 과학적이라는 의미는 합리적이고 열려있어야 한다.
 
21세기 대한민국... 과연 ’패러다임’이라는 것이 존재하는가?
아니, 1945년 해방 이후부터 지금까지 어느 정도 기간이나 ’패러다임’이 존재할 수 있었을까?
’패러다임’이 존재하기 위한 전제는 합리적이고 열려있는 사고가 필요한데, 한국 과학계는, 한국 지성계는 과연 그러한가?
아직도 시대착오적인 반공이데올로기와 국가기관에 의한 사찰이 횡행하고 있음에도???
 

[ 2010년 7월 24일 ] 

[서평] 암의 탄생과 성장 [세포의 반란]

세포의 반란 - 로버트 와인버그가 들려주는 암세포의 비밀 ㅣ 사이언스 마스터스 5
로버트 와인버그 지음, 조혜성.안성민 옮김 / 사이언스북스 / 2005년 6월

이 책은 < 섹스의 진화 >, <원소의 왕국>, < 마지막 3분 >, <인류의 기원>에 이어 - 사이언스 마스터스 시리즈 - 의 다섯 번째 책이다.
 
’암(癌, Cancer)’은 일반적인 생각과 달리 외부에서 침입해 들어오는 바이러스나 세균이 아니다.
’암’은 다른 모든 인체 조직을 구성하는 똑같은 재료로 만들어진 ’내부의 반란자’다.
’암’은 정상 조직과 똑같은 구성 요소, 즉 인체의 세포를 이용해서 생물학적 질서와 기능을 제멋대로 파괴하는 해로운 세포 덩어리를 만들고, 이 세포 덩어리를 막지 못하면 인체라는 복잡한 구조물은 무너져 내린다.
 
모든 사람들이 알다시피, 인체는 ’세포(Cell)’라는 기본 단위로 이루어져 있다.
각각의 세포들은 언제 성장하고 언제 분열하며 다른 세포들과 어떠한 방식으로 뭉쳐서 조직과 장기를 만들어야 하는가에 관한 분명하고도 고유한 규칙을 가지고 있다.(유전자 속에...)
따라서, 인체는 나름대로 자치적인 세포들로 구성된 대단히 복잡한 사회에 지나지 않으며, 각각의 세포는 완전히 독립적인 생명체의 속성을 상당 부분 지니고 있다.
바로 여기에서 우리는 숨이 멎을 듯한 생명체의 아름다움과 무한한 위험을 동시에 맞이한다.
 
대부분의 세포는 각각 독립적이지만, 놀랄 만큼 복잡하면서도 조화로운 질서를 이룬다.
인간이라는 생명체의 복제와 확산이 동일한 유전자를 지닌 모든 세포들의 이익과 생존과 운명을 같이 하기에 세포는 생명체와 함께 지구상의 모든 조건을 헤쳐나간다.
우리는 그렇게 700만년 전부터 수 십조 개의 세포에 의하여 인류라는 생명체로 진화하면서 지금까지 이어져 왔다.
하지만, 때때로 세포가 공익을 무시하고 자기만의 조직이나 장기를 만들려고 할 때가 있는데, 이때 우리느 그렇게 두려워했던 혼돈 - 즉, 암 - 을 목격하게 된다.
불행한 사실은, 이렇게 자기만의 길을 선택한 세포가 10억 개 이상의 군집을 이룰 때까지 인체는 이러한 반란이 일어났다는 사실을 감지하기 어렵다는 것이다.
 
’암’ 또는 ’종양’으로 불리우는 덩어리가 어떻게 시작할까?
모든 ’암’과 ’종양’ 덩어리는 단 한개의 세포에서 출발한다.
단 하나의 세포가 똑같은 사상과 규칙을 가진 후손을 어마어마한 규모로 생산해 내는 것이다.
이 세포들은 주위의 조직이나 생명체의 안녕에는 관심이 없으며, 조상과 마찬가지고 후손들도 한 가지 프로그램만을 염두에 두고 있다.
그것은 바로 성장, 복제 그리고 끝없는 확장이다.
 
이들이 초래하는 혼돈은 인체의 개별 세포에게 고유의 독립성을 부여하는 것이 얼마나 위험한지를 잘 보여준다.
하지만, 인간을 비롯해 수많은 세포로 이루어진 복잡한 생명체들은 지난 60억년 동안 이러한 방식으로 만들어여 왔다.
즉, 암이 일으키는 혼돈은 현대판 질병이 아니라, 고대부터 지금까지 모든 다세포 생명체들들이 감수해 온 위험에 불과하다.
 
인체를 구성하는 세포가 수 십조 개라는 사실을 생각해 보면, 길고 긴 인생을 살면서 암에 걸리지 않는 사람이 적지 않다는 것이 오히려 놀랍지 않은가?
 
현재까지 진행된 암 연구의 현 주소를 살펴보자.
 
부모에게 물려받아 인간 개개인이 보유하는 유전체는 약 30억 개의 DNA 염기서열로 구성되어 있으며, 이들은 각각의 유전자를 나타내는 7만~10만 개의 조각으로 나뉜다.
인체는 유전자들 중에 적지 않은 수의 ’원형 암 유전자’를 보유하고 있다.
유전자 복제 불량, 발암물질 공격 또는 외부 바이러스의 침투에 의해 ’원형 암 유전자’는 ’암 유전자’로 탈바꿈하게 된다.
’원형 암 유전자’ 1개가 ’암 유전자’로 돌연변이를 일으키면 그 때부터가 시작이다.
 
하지만, 다행하게도 ’암 유전자’ 하나 정도로 인체의 정상 세포를 암 세포로 전환시킬 수 없다.
인간의 DNA에는 유전자 복제 불량을 복구하는 유전자, 암 억제 유전자, 암 유전자를 파괴하는 유전자 등이 존재하여 마지막까지 암 유전자를 파괴하기 위해 싸운다.
다양한 조합의 암 유전자들이 실제 서로 협력해서 세포의 형질을 변환시키는 것이다.
하지만, 한 번 암 세포가 인체의 다양한 저항을 물리치고 나면 기하급수적으로 그 후손을 늘려가게 되고 인간의 조직과 장기에 몹쓸 세포 덩어리를 키운다.
그리고 혈관과 신경을 통해서, 효소와 단백질을 보내서 다른 장기와 조직에까지 암 유전자를 확산시켜 결국 인체가 무릎꿇게 하는 것이다.
 
’암’을 어떻게 극복할 것인가?
현대 암 연구의 수준과 치료 수준으로 아직 ’암’은 불치병이다.
가장 중요한 것은 ’예방’과 ’조기발견’일 뿐이다.
담배는 폐암에 직접 연관이 있으며, 식생활과 출산태도는 유방암과 자궁암에, 육류와 동물성 지방은 대장암에 치명적이다.
담배와 고지방, 고육류 식생활을 피한다면 현재의 ’암’ 중에 거의 절반을 줄일 수 있다고 한다.
 
저자는 암 연구의 긍정적인 측면을 끝으로 책을 마무리한다.
10~20년 내에 암 연구는 모든 암 유전자를 확인할 수 있게 되고
개별 인간의 유전자 연구를 통하여 암에 걸릴 확률을 조기에 파악할 수 있게 된다...
하지만, 저자가 간파하지 못한 현실이 우리 앞에 도사리고 있을 것이다.
그렇게 막대한 자금을 들인 암 연구의 진단과 처방에 따른 비용이 어느 정도일까?
아마도 중산층에게 혜택이 돌아가려면 앞으로 적어도 30~50년이, 저소득층에게 혜택이 돌아가는 것은 현재의 사회체제로는 어림없지 않을까 싶다...
 
결국, ’암’은 인체 신체구조 속에 내재되어 있다는 결론이고
인간이 주어진 생명과 조건을 있는 그대로 받아들이고 자연과 함께 사는 것 밖에 없지 않을까?
감사한 마음으로...^^
 
난 언제나 담배를 끊으려나...ㅉㅉㅉ
 
* 저자 소개 : 로버트 와인버그(Robert A. Weinberg)
매사추세츠 공과 대학에서 박사 학위를 받았다. 현재 매사추세츠 공과 대학 부설 화이트헤드 연구소 생물의학 교실 교수로 재직 중이다. 그의 연구실은 정상 세포를 암세포를 바꾸는 암 유전자가 있음과 그 메커니즘을 처음으로 밝혀내 암 치료의 새로운 전기를 마련했다. 와인버그는 이 연구 업적으로 미국 국가 과학 훈장 등 여러 과학상을 받았다.
 
-------------------------------------------------------------------------------------------[ 2007년 국민건강보험공단 암 진료환자 분석 보고서 ] 보도자료(2008. 12) 중에서...
 
국민건강보험공단(www.nhic.or.kr)이, 2007년도 건강보험 진료비 지급자료를 분석하여 발표한 『2007년 건강보험 암 진료환자 분석』에 따르면, 2007년도 신규 암 진료환자는 모두 13만9,660명으로서 2006년도 신규 암 진료환자 13만1,604명보다 8,056명(6.1%↑)이 증가한 것으로 나타났다. 이와 함께, 2007년 우리나라 건강보험 암 진료환자수는 49만3,584명이며, 이는 2006년도 암 진료환자 42만5,281명 보다 6만8,303명(16.1%) 증가한 것으로 확인되었다. 

또한, 2007년 건강보험 암 진료환자 49만 3천명에게 2007년 한 해 동안 지출한 보험급여비는 2조1,863억원으로 확인 되었으며, 이는 건강보험 적용항목(선택진료료, 병실료차액 등 비급여항목 제외)의 총진료비 2조4,633억원 중 88.8%를 국민건강보험공단이 보험재정으로 부담한 것으로 나타났다.

2007년 암 진료환자 건강보험급여비(2조1,863억원)는 전체 건강보험급여비(24조5,600억원)의 8.9%를 차지하고 있으며, 전년도인 2006년 암 진료환자 건강보험급여비(1조8,383억원) 보다 18.9% 증가한 것으로서, 건강보험 전체 급여비 증가율 13.8%(2006년, 21조 5,880억원 → 2007년, 24조5,600억원)보다 증가율 측면에서 40%나 높은 수준이다.
 
[ 건강보험 급여비와 암 진료 급여비 지출 추이 ]                             (단위 : 억원, 명)


2007년도 신규 암 진료환자 13만9,660명를 연령대별로 분석해 보면 65세 이상이 5만7,684명으로 41.3%를 차지하고 있고, 그 뒤를 이어 40~50대가 5만2,345명으로서 37.5%를 차지하고 있어, 2007년도 신규 암 진료환자중 90%가 40대이상에서 발생하고 있는 것으로 분석되었다.

암 유형별로 남자는 ①위암 15,086명 > ②폐암 10,771명 > ③대장암 10,101명 > ④간암 9,600명 > ⑤전립샘암 3,572명 이고, 여자는 ①갑상샘암 14,297명 > ②유방암 10,772명 > ③위암 7,405명 > ④대장암 7,282명 > ⑤폐암 4,367명 순으로 진료 받은 것으로 나타났다.

2007년 진료기준 인구 10만명당 건강보험 전체 암 진료환자수는 1,032명으로서 남자(1,017명)와 여자(1,047명)가 비슷하게 나타나고 있는 것으로 나타났으며, 시？도별로는 전남이 1,479명으로 최고이고, 인천은 822명으로 최저로 나타났는데, 2007년 신규 암 진료환자 분석에서도 전남이 474명으로 최고이고, 인천은237명으로 최저로 나타났다.

이것을 다시 시ㆍ도별로 연령표준화하여 분석하면 10만명당 건강보험 전체 암 진료환자수는 울산이 1,246명으로 최고이고, 강원도가 905명으로 최저로 나타났는데, 2007년 시？도별로 연령표준화한 신규 암 진료환자수는 광주가 360명으로 최고이고 울산은 349명으로 그 뒤를 이었으며, 강원도가 262명으로 최저로 분석되었다.

2006년 신규 암환자(131,604명) 기준으로, 암 진료환자 1명이 2007년 한 해 동안 사용한 건강보험진료비(비급여 제외)는 평균 1,175만원으로 나타났으며, 이 중 89.5%인 1,052만원을 건강보험 보험급여재정에서 부담하였다.

특히, 암 유형별로는 백혈병이 환자 1인당 진료비 4,424만원 중 92.5%인 4,094만원을 건강보험에서 지급하였으며, 그 뒤를 이어 다발성골수종 2,316만원, 비호지킨림프종(혈액암) 2,137만원, 뼈 및 관절연골암 1,904만원 순으로 급여비가 높은 것으로 나타났다.

이와 같이, 최근 우리나라 암 진료환자수 증가에 대하여 건강보험연구원 박일수 연구원은 “매년 신규 암 진료환자가 증가하고 있는 것은 조기검진에 의한 암진단과 의료기술 발달, 예방 및 치료기술 발달에 의한 치료율이 증가하고 있기 때문이다” 라고 진단하면서 아울러 “국가 전체적으로 볼 때 조기진단에 의한 암 진단 및 치료율 증가는 암 생존율 향상으로 이어지고 있다.” 라고 밝혔다.

또한, “이번에 발표한 분석자료는 건강보험 또는 의료급여를 통해 암진료를 받은 사람을 대상자로 분석한 자료이므로, 중앙？지역암등록본부(보건복지가족부)의 국가암등록통계사업을 통해 발표되는 암발생통계와 다소 차이가 있을 수 있다” 라고 설명했다.

 

[ 2010년 8월 01일 ]

[서평] 사람의 마음은 뇌 속에 or 심장 속에 ?? [휴먼 브레인]

휴먼 브레인 - 수전 그린필드가 들려주는 뇌과학의 신비 ㅣ 사이언스 마스터스 6
수전 그린필드 지음, 박경한 옮김 / 사이언스북스 / 2005년 11월

우리가 사는 현실은 각자 생각하기에 따라 하루하루가 지옥같기도 하고 즐겁기도 하다.
어제를, 작년을, 10년 전을 기억하고 싶은 사람도, 기억하고 싶지 않은 사람도 있다.
똑 같은 우주 안에서, 지구라는 행성 위에서 함께 살아가는 동식물들과 달리 인류는 현실을 인정하고 받아들이고 순응하지 못한다.
그리고 고릴라와 침팬지의 공통 조상에서 갈라져 나온 이후, 지금으로부터 700만년 전 유인원에서 또 갈라져 나온 ’사람종’은 지구 상에서 살아오는 동안 그래왔기 때문에 ’아바타’를 만들고 보고 즐길 수 있게 되었다.


비슷한 시기에 좁은 한반도에서 태어나 비슷한 경험을 거치면서 살아온 나와 내 친구는 어찌하여 그렇게 세계관도, 개성도, 좋아하는 것도, 싫어하는 것도, 미래에 대한 예측도 다를까?
사람들 개개인의 특징과 성격은 어디에서 비롯되는가?
도대체 마음과 영혼의 물질적, 육체적 실체가 있을까?
30년 전 일인데도 기억이 나는 일도 있고 일주일 전 인데 왜 기억이 나지 않을까?
동물은 마음이나 기억이 있을까?
인류의 경험과 지식, 습관이나 성격은 과연 실제 유전되는 것일까?
과학의 발달은 인간의 뇌 수준에 근접한 컴퓨터를 발명할 수 있을까?
생각과 지식, 추억과 예측은 뇌의 어느 부분에서 일어나는 현상인가?
CT, PET, MRI, MEG는 뇌에서 무엇을 알 수 있을까?
- CT : Compted Tomography, 전산화 단층 촬영술 (엑스선)
- PET : Positron Emissions Tomography, 양전자 방출 단층 촬영술((방사성 동위원소)
- MRI : Functional Magnetic Response Imaging, 기능적 자기공명영상검사(산소와 전자기파)
- MEG : Magnetoencephalography, 자기뇌파검사(자기장)

그것에 대한 답의 기초는 이 책 안에 들어있다.
이 책은 < 섹스의 진화 >, <원소의 왕국>, < 마지막 3분 >, <인류의 기원>, <세포의 반란>에 이어 - 사이언스 마스터스 시리즈 - 의 여섯 번째 책으로, 현대 과학의 총아로 각광받고 있는 ’뇌과학’을 주제로 한 것이다.

(주)사이언스북스에서 펴내고 있는 세계적인 과학 교양서 시리즈인 [사이언스 마스터스] 시리즈는 세계의 최고 과학자들(Masters)이 참여했다. 영국 굴지의 출판 그룹인 오리온 출판 그룹의 회장 앤서니 치텀(Anthony Cheetum)과 세계적인 출판 에이전트 존 브록만(John Brockman)이 공동 기획한 [사이언스 마스터스] 시리즈에는 퓰리처상을 수상한 과학 저술가 ’제러드 다이아몬드’, 베스트셀러 화학 저술가 ’피터 앳킨스’, 뛰어난 우주론 해설가 ’폴 데이비스’, 고인류학의 대가 ’리처드 리키’, 암세포의 발생 과정을 밝혀낸 ’로버트 와인버그’, 최고의 진화생물학자로 평가받은 ’에른스트 마이어’와 ’리처드 도킨스’, 인지과학의 개척자 ’대니얼 데닛’, 공생 진화론의 창시자 ’린 마굴리스’ 등 과학 문화를 선도하고 있는 과학자들이 직접 참여하고 있다.

영국 옥스퍼드 대학교 약리학 교수로 재직 중인 저자는 세계적인 뇌과학자이자 뇌과학에 대한 가장 친절한 해설가로 이름 높다. 뇌의 약리학적 현상에 대한 연구는 물론, 다양한 대중 강연과 텔레비전 다큐멘터리에 참여해 과학 대중화에 힘써 온 그녀는 그 공로를 인정받아 다양한 과학 저술상을 받았고, 오랜 역사를 가진 영국 왕립 과학 연구소(The Royal Institution of Great Britain)의 초대 소장으로 임명되었다. 또한 1826년 전자기학의 창시자 중 한 명인 ’마이클 패러데이’가 첫 번째 연사로 나선 이래 영국 최고의 과학자들만이 강연자로 초청받을 수 있는 영국 왕립 연구소 성탄절 청소년 과학 특강의 연사로 초청받아 뇌과학에 대해 강연한 바 있다.(지난 30년 동안 BBC 중계방송되고 있음... 서구문화 중 부러운 모습..)

바로 그 저자의 성탄절 특강과 영국 그레셤 칼리지에서 의학 교수로 일하면서 2년간 진행했던 대중 강좌에 그 뿌리를 두고 있다. 하지만 저자는 단순히 강의 내용을 글로 정리하는 게 아니라, 강의를 통해 얻은 생생한 경험들을 바탕으로 청소년에서 일반인까지 뇌에서 벌어지는 신기한 현상과 그 바탕에 있는 원리, 그리고 더 나아가서 “어떻게 뇌에서 ‘마음(정신)’이 일어나는지...”를 흥미진진하게 소개한다.

이 책은 본질적으로 ‘마음의 본질’에 관한 책이다. 책 속에서 뇌가 작동하는 원리에서부터, 신경세포와 뇌가 만들어지는 과정, 신경세포와 신경세포가 신호를 주고받는 방법을 거쳐 뇌라는 물질에서 기억과 의식이라는 정신이 생기는 과정을 탐구할 수 있다. 그리고 뇌에 구멍에 뚫린 환자에서 2년 전의 일을 기억하지 못하는 환자까지 진기한 사례들과 뇌의 신비를 밝혀낸 과학자들의 피땀 어린 노력도 들을 수 있다.

책의 내용을 살펴보면,
[1장. 뇌 안의 뇌] 맨눈으로 관찰할 수 있는 뇌의 구조를 알아보고 뇌의 여러 부위 사이의 관련성을 탐구한다. 

[2장. 시스템의 시스템] 운동과 시각 같은 대표적인 특정 기능을 검사하고 이 기능들이 뇌에서 어떻게 다루어지는지 알아봄으로써, 뇌의 부위별 기능을 파악하는 문제를 다룬다. 이로써는 뇌의 각 부위가 어떤 신체 기능과 연관되어 있는지, 사람의 행동을 어떤 방식으로 통제하는지 설명한다.

[3장. 흥분과 흥분파] 맨눈으로 볼 수 있는 거시 세계에서 벗어나 현미경으로 볼 수 있는 신경세포의 세계를 다룬다. 신경세포를 어떻게 발견하게 되었는지 연구의 역사를 개괄하는 것뿐만 아니라, 뇌를 형성하는 기본 단위인 신경세포들이 서로 정보를 교환하는 방식과, 전자적 정보 교환이 화학적 정보 교환으로 전환되는 양식, 그리고 이것이 이 정보 교환이 약물에 의해 변화되는 양상에 대해 알아본다.
또한 도파민, 아드레날린, 아세틸콜린 같은 신경 전달 물질들의 작동 원리와 신비한 뇌 현상인 약물 중독에 대해서 설명한다.

[4장. 세포 위의 세포] 하나의 수정란에서 뇌가 발생하는 과정을 추적한다. 6개의 피질 세포 층으로 이뤄진 대뇌 피질이 어떻게 형성이 되며 그 세포들이 경험을 통해 한 사람의 본질을 결정짓는 인체의 중초로 발전하게 되는지, 즉 뇌의 운명을 살펴본다.

[5장. 마음의 주춧돌] 기억이란 무엇이며, 어떻게 일어나고, 뇌의 어느 부위에서 일어나는지를 조사하여 개인적 차별성, 즉 개성의 본질을 다시 추적한다. 저자는 "기억이라는 화려한 무늬의 융단”을 분석함으로써 뇌과학이 인간을 인간답게 만드는 마음의 수수께끼를 해명할 수 있을 것이라고 조심스럽게 주장한다.

인간의 뇌가 얼마나 인간의 상식과 상상을 초월하는지 여러분은 아는지....
인간의 뇌 안에는 평균 약1,000억개의 신경세포가 들어있다.
신경세포는 주변 신경세포, 멀리 떨어진 연관된 신경세포 등 수 많은 세포와 정보를 주고받는다.
그 중 뇌의 바깥층을 피질이라고 한다. 이 피질에 존재하는 신경세포들 사이의 연결을 1초에 하나씩 세려면 3,200만년이 걸린다.
또, 피질에서 신경세포 연결이 이루어지는 서로 다른 조합의 수만 계산해도 우주 전체에 존재하는 양성자의 수를 넘어선다. 컴퓨터가 계산하기에도 벅차다...

실질적인 우리의 삶을 위한 뇌과학적 결론 하나...
우리의 뇌는 ’쓰면 쓴만큼 더 연결이 늘어나고 활성화된다.’
즉, 치매에 걸리지 않고 건강하게 살려면 늙어갈수록 TV, 영화, 음악, 여행, 관람 등보다 직접 책을 읽고, 바둑이나 장기를 두고, 계산을 하고, 글을 쓰고, 고민을 더 많이하면 된다...

[ 2010년 8월 07일 ]

[서평] 최초 인류부터 계속되어온 호기심 [우주의 기원]

우주의 기원 - 존 배로가 들려주는 우주 탄생의 비밀 ㅣ 사이언스 마스터스 18
존 배로 지음, 이은아 외 옮김 / 사이언스북스 / 2009년 8월

얼핏 '우주'라는 단어는 우리 일상에서 멀리 벗어나 있다. 우주는 인류의 의지나 역사와는 상관없이 객관적으로 존재하지만 우리는 '우주'에 대해 알면 알수록, 배우면 배울수록 더 우주에서 벗어나게 된다. 어쩌면 우주가 인간으로서는 너무도 광대하고 막막하기 때문일 것이다. 우주는 시간적으로도(약150억년), 공간적으로도(빛이 150억년 동안 지나온 거리) 개인들이 도저히 상상하기 힘들다.
 
그럼에도 불구하고 '우주'는 인간에게 영원한 탐구 주제라 할 수 있다. '우주'는 결국 지구의 어머니이고 지구는 인류의 어머니이기 때문이다. 우주가 태어난 후에 태양계와 지구가 나타날 수 있었고 지구가 온전하게 자리잡으면서 지구에 생명체가 탄생하고 원시 생명체에서 진화를 거듭하여 인류라는 종이 나타날 수 있었기 때문이다. '억겁의 시간'을 통해 현재가 있게 된 것이고 앞으로 또 억겁의 시간 동안 우주는 살아 숨쉬게 된다. 
한 인간이 태어나 자라면서 자신이 태어난 곳을 늘 기억하고 되찾듯이 인류 역시 인류가 탄생한 과거의 역사와 그 시초에 대해 관심을 가질 수 밖에 없다. 지구에 숱하게 존재하는 종교 역시 '인류의 기원', '우주의 기원'을 고뇌했던 인간들이 창조한 것에 불과하다.
 
우주는 알면 알수록 인간을 더욱 겸허하게 만드는 속성이 있다. 인간의 생각과 의식으로는 도저히 상상할 수 없는 공간과 시간 속에 존재하기 때문이다. 우주의 시간 규모는 인간의 한 평생, 국가의 한 평생, 인류의 역사는 한반도 5천년 역사 속에서 '눈 깜짝하는 시간'에 비유할 수 있고 우주의 공간 규모는 저 거대한 바다 속의 한 마리 플랑크톤의 몸집에 비유할 수 있다. 그러한 인류가 지금 '만물의 영장'이라고 우쭐대면서 동식물을 학살하고 유전자를 조작하고 기후변화를 일으켜 지구의 생태계를 위협하고 있다. 자신들끼리 조화롭게 살지도 못하면서...
 

출판사 사이언스북스가 2005년부터 시리즈로 펴낸 '사이언스 마스터스'시리즈의 열여덟번 째 책이다. '사이언스 마스터스' 시리즈는 21세기까지 밝혀지거나 연구된 최신 수학과 자연과학에 대한 연구결과를 19개의 시리즈로 집대성한 것이다. 나는 작년부터 시리즈 중 첫 번째인 [섹스의 진화]에서부터 시작하여 열 일곱번 째인 [진화의 미스터리]까지 읽었고 다음 번 마지막 도서인 [단어와 규칙]까지 마저 읽으면 시리즈 전체를 읽게 된다.
 
이 책은 은 천문학과 수학을 전공한 영국 케임브리지대학 교수 존 배로가 우주의 시작 당시 모습을 상세히 들려주는 책으로, 우주의 기원과 역사에 대한 과학 교양서의 고전이다. 초기 인류가 후대에게 기록을 남긴 이래 늘 그 기록 속에 남아있던 우주에 대한 호기심. 즉 우주의 시작으로 돌아가 시간과 공간, 물질이 어떻게 생겨났는지, 시간이 지나면서 우주가 어떻게 변해 왔는지 보여주면서 우리가 살고 있는 세계, 우주에 대한 궁금증을 하나씩 풀어나간다. 저자의 뛰어난 통찰력으로 대폭발(빅뱅), 급팽창(인플레이션), 웜홀과 특이점을 소개하고, 우주가 간직한 비밀을 들추어 본다. 
 
------------- * 존 배로는 누구인가? -----------------
1952년 영국 런던에서 태어난 존 배로는 더럼 대학 수학과를 거쳐 옥스퍼드 대학에서 천체물리학 박사학위를 받았다. 1999년까지 서식스 대학 천문학 교수로 재직했으며, 현재 케임브리지 대학 수리과학 교수로 재직 중이다. 밀레니엄 수학 프로젝트의 책임자로 활동했다. 우주론과 천체물리학에 관한 400여 편의 논문을 썼으며, 영국 왕립 글래스고 철학회 켈빈 메달(1999), 영국 왕립 협회 마이클 패러데이 상(2008)을 수상했다. 물리학, 천문학, 수학의 발전 과정을 역사적·철학적·문학적으로 광범위하게 탐구해온 저자는 17권의 대중 교양도서를 펴냈다. 주요 저서로는[우주의 기원The Origin of Universe], [무영진공The Book of Nothing], [자기 자신을 발견한 우주The Universe that Discovered Itself], [자연의 상수들The Constants of Nature], [교묘한 우주의 팽창The Artful Universe Expanded], [새로운 만물의 이론들New Theories of Everything], [우주의 광경 : 과학사의 핵심 이미지들Cosmic Imagery : Key Images in the History of Science]등이 있다. ------------------
 
  
책은 8개의 장으로 구성되어 있다.  
1. 우주의 비밀 : 인간이 지금까지 우주에 대해 알아낸 것 중 가장 중요한 것은 우주가 지금 이 순간에도 전방향으로 급속하게 팽창하고 있다는 것이다. 하지만 과학자들은 팽창 중인 우주가 종국에 팽창을 멈추고 수축할 것인지 아니면 영원히 팽창할 것인지 결론을 내리지 못하고 있다. 현재 과학에서 가장 연구에 연구를 거듭하고 있는 우주의 비밀은 '우주의 팽창'과 관련한 것이다. 21세기 인간의 과학 수준으로는 우주의 기원을 엿볼 수 없고 따라서 우주의 팽창을 통해 기원을 거슬러 올라가야 하기 때문이다.
2. 우주 카탈로그 : 우주론에 대한 과학자들의 연구사를 검토해보면 '정상 우주론'과 '팽창 우주론'이 대립하는 것이었다. 현재 과학자들 대다수는 객관적으로, 관측으로 밝혀진 사실을 토대로 '팽창 우주론'만이 현재의 우주를 설명할 수 있다고 생각한다. 여기에서는 빅뱅이론과 열역학 제2법칙(엔트로피 법칙)을 통해 검토한다.
3. 특이점과 그 밖의 문제들 : 우주 팽창을 역으로 생각해서 거슬러 올라가면 모든 물질이 한 곳에 모여있는 '시작점'에 이르게 된다. 이러한 상태를 '태초의 특이점'이라 한다. 특이점에서는 시간과 공간이 멈추게 된다. 그리고 그 '전'이라는 것은 존재하지 않는다. 특이점을 둘러싼 논의는 기초 입자(중성미자, 뮤온, 전자중성미자등), 양성자와 중성자의 균형, 온도 등에 대한 새로운 연구를 촉발시킨다.
4. 급팽창과 입자 물리학 : 1970년대 이후 통일장 이론에 대한 논의가 활성화되었고 '급팽창(인플레이션) 우주론'이 등장했다. 급팽창 이론을 통해 은하와 은하단의 존재가 설명 가능해졌다. 대신 급팽창 이론은 단극자 문제, 암흑물질, 중력과 척력 등을 제기한다. 그리고 이들 문제는 새로운 기초 입자의 출연을 예고한다. 지금 전세계 물리학자들과 우주학자들은 새로운 기초 입자 검출을 기다리고 있다. 인간은 아직 전체 우주가 아닌 '빛이 지나간 시간에 해당하는 우주', 즉 '가시 우주'의 연구에 집중하고 있다.
5. 급팽창과 코비 탐사 : 코비 위성은 우주배경복사를 검출하여 급팽창 이론을 보강했다. 플랑크 시간은 양자역할과 더불어 우주의 시간과 공간에 대한 새로운 질문을 제기했다.
6. 시간, 그 짧은 역사 : 아인슈타인은 시간과 공간이 분리되지 않는 '시공간'을 정의했다. 양자역학은 그 시공간의 경로가 특정한 것이 아니라 가능한 경로들 속에서 확률적으로 존재하게 되고 '평균값'에 따라 미래가 결정된다는 것을 말한다. 양자우주론은 특이점에 가까워질수록 시간의 개념이 희미해지고 결국은 존재하지 않는다는 것을 이야기해준다.
7. 미궁속으로 : 양자 우주론은 웜홀(wormhole)로 연결된 망과 부모/아기 우주를 예측하고 우주에 대한 확률적, 통계론적 존재를 가정한다. 양자 우주론이 분명해지려면 '통일장 이론(만물이론)'이 나와야 하고 이 과정에서 '자연 상수'와 '우주 상수'의 베일이 벗겨져야 한다. 그렇지 않다면 '생명체'의 비밀도 벗겨낼 수 없다.
8. 새로운 차원 : 1980년대부터 만물이론은 '초끈이론'을 통해 진전을 이루었다. 하지만 초끈이론은 9차원 이상의 우주를 요구함으로써 과학자들을 혼란에 빠트렸다.
 
 

고대부터 인간은 우주의 모양과 기원, 역사에 큰 관심을 갖고 있었다. 특히 우주가 처음 생겨났을 때, 무엇이 어떻게 생겨났는지는 오랫동안 풀리지 않은 수수께끼였다. 이 책은 우주의 처음으로 돌아가 시간과 공간, 물질이 어떻게 생겨났는지, 시간이 지나면서 우주가 어떻게 변해 왔는지 보여 주면서 우리가 살고 있는 세계,우주에 대한 궁금증을 하나씩 풀어 나간다.  
하지만 저자는 결론을 내리지 못한다. 결론은 커녕 결론으로 갈 수 있는 방향도 제시하기를 주저한다. 21세기 초 현대 우주과학(우주론)은 방향을 잃은 것처럼 보인다. "우리는 우주 전체의 기원에 대해서는 결코 알 수 없을 것이다. 가장 큰 비밀은 아마도 비밀을 감추고 있는 것 그 자체일지도 모른다."(p.214)

아마 인간이 다른 생명체와 다른 가장 핵심적인 차이는 '스스로의 기원을 탐구하는 존재'이기 때문일지도 모른다. 스스로를 돌아보고 성찰하고 기원을 탐구하는 인류의 태도. 그것이야말로 인간이 인간다운 모습일 것이다.
마찬가지로 우리 역시 자신이 태어난 이유와 자신의 탄생 기원, 사회적 존재이유와 사회의 구성원리, 집단으로서의 생존하는 방식과 존재이유를 끊임없이 탐구하고 성찰해야 할 것이다.
그러한 노력과 열정이 인간을 인간답게 하는 것이고 다른 생명, 비생명체에 관심을 기울일 것이고 인간을 겸손하게 만들 것이다.
 
 
[ 2011년 8월 01일 ]

[서평] 카이스트 공부벌레들의 자랑 [카이스트 천재들의 수학공식 7가지]

카이스트 천재들의 수학공식 7가지
권승희.이윤 지음, 오덕환 감수 / 맑은소리 / 2002년 4월

이 책을 인터파크에서 구입했을 때(2008년 4월)가 <무한의 신비>, <수학의 확실성>, <0의 발견>, <쿠르트괴델의 불완정성>, <리만가설>, <힐베르트>, <허수> 등을 읽고 있었다.
대부분의 수학 교양서적이 외국서적의 번역본이기에 한국 수학자들이 직접 발간한 수학 교양서를 찾는 중, 한국인이 발간한 <한국수학사>와 이 책을 구입했다.
하지만, <한국수학사>와 이 책을 구입한 후 얼핏 ？어보니
일본 와세대대학을 졸업하여 현재 단국대 수학과 석좌교수로 재직하는 저자가 발간한 <한국수학사>의 경우, 일본 서적을 그대로 배꼈다는 인상을 지울 수가 없고 1970년대식으로 편집하고 대부분의 용어에 한자를 사용하는 바람에 포기했고
이 책의 서문을 읽어보니 고교생들이 수능시험을 잘 보게 하기 위하여 수학문제 푸는 기술을 나열하고 있기에 포기했다.
(언젠가 충분히 시간 여유가 생기면 옥편을 꺼내들고 읽으리라...^^)
 
어느덧 세월이 2년 넘게 흘렀다.
요즘은 자연과학과 정치경제학에 주로 포커스되어 있던 책읽기 분위기를 잠깐 벗어나기 위해 책장 속의 책을 하나씩 짚어가다가 이 책을 발견하였고
한창 수학에 열을 올리던 어렸을 적 생각도 나고 카이스트를 다니던 후배들과 지도교수들이 수학을 어떻게 바라보는 지 궁금하여 책장에서 책을 꺼내어 읽기 시작한 것...
 
회사에서 일하는 매일매일 틈틈히 밤 시간을 쪼개어 며칠 동안 읽었다.
이 책이 애기하고자 하는 요점은 다음과 같다.
1. 수학을 잘 하기 위해서는 정의, 명제, 공리, 공식, 개념을 완벽하게 이해하자.
2. 수학에 관련된 중요한 데이터를 확실하게 암기하자.
3. 단계적으로 각 단원을 시작하면 중단하지 말고 끝까지 한 번에 끝내자.
4. 수업을 받기 전에 반드시 예습을 하고 시작하자.
5. 수학문제는 반드시 풀린다. 문제를 잘 분석하고 전략을 세운 후 끈기있게 집중하자.
6. 수학문제를 볼 때 절대 해답을 먼저 보지 말자.
7. 문제가 풀리지 않을 때 여유를 가지고 꾸준하게 머리 속에서 풀어보자.
 
즉, 이 책은 수학 문제 풀이를 위한 선배들의 경험담이다.
수학이 무엇이고 수학에서 배울 것은 무엇이며,
수학을 통해 대학과 직장, 사회에서 어떤 기초가 되었는지가 아니라,
고등학교 선생들이 학원강사들만큼 가르치지 못했던 기술적인 방법론을 알려준 것일 뿐...
좋게 해석하면 수학 때문에 힘들었던 수학 잘하는 선배들의 경험담을 전수하는 것이고
나쁘게 받아들이면 어려운 수학을 잘했던 카이스트생들이 수험생들에게 자신들의 경험담을 책을 통하여 판매하는 것이다.
(나는 미련하게 ’수학공식 7가지’라는 제목에 속은 것 뿐이고...
사실 난 카이스트생들이 21세기 세계적인 수학 미제에 도전하는 것을 다룬다고 착각했다.)

수학이란 무엇인가?
수학은 한 마디로 인간이 동물(포유류, 영장류등)과의 생존경쟁에서 살아남을 수 있었던 인간의 ’이성’과 ’의식’ 중 가장 위대한 결과 중 하나다.
인간은 동물과 달리 생각하고 의식하고 기억하고 사고하고 계획하기 때문에 ’만물의 영장’이 될 수 있었고 지구가 탄생한 지 45억년 만에, 생명이 탄생한 지 35억년 만에, 인류가 나타난 지 700만년 만에 우주 속에서 스스로를 자각할 수 있었다.
또한 인류가 타나난 700만년 전 이후 인간이 언어와 기술을 사용하여 거친 자연을 이겨내고 자연과 우주에 숨은 진리와 법칙을 찾으면서 온갖 민간신앙과 종교를 극복하여 ’이성의 시대’를 열어나가는데 있어 수학은 자연과학과 함께 가장 선두에 서왔다.
인간은 다른 동물과 달리 자신들이 일구어낸 문화와 의식을 조직적,집단적,계획적으로 후손들에게 물려주고 더 개선시키면서 진화해왔다.
 
그 이후 수학은 ’공리와 정리’, ’명제와 함수’, ’증명과 논리’에 의하여 ’확실성’과 ’엄밀성’의 대명사가 되었고 모든 학문의 뿌리이자 기둥이자 어머니 역할을 자임해왔다.
수학개념과 공리가 물질서계의 관찰에서 부터 생겨났고 논리학 법칙, 정리를 낳는 문제와 증명방식에 대한 암시까지도 경험의 산물일 것이다.
수학시간에 공리, 정리, 명제를 배우는 이유는 인간의 의식과 사고가 좀 더 분명하고 정확하고 엄밀하게 다듬어지도록 하기 위함이고
증명과 논리는 사고와 의식을 이성적,합리적으로 전개시켜 나가게 하기 위한, 인간들 사이에 대화와 커뮤니케이션을 통해 집단적인 이성과 문화를 발전시키기 위함이며,
도형과 기하학, 방정식과 함수, 지수와 로그, 미적분과 확률통계는 인간만이 가진 추상화,개념화 능력을 통하여 자연과 사물, 현상을 분석하고 그 관계를 규정하고 미래를 계획하기 위함이다.
그리고 모든 자연과학의 합리성과 논리성은 수학의 언어를 통해 가능하다.
마지막으로 수학과 자연과학은 인류가 인류를 위하여 탄생시킨 것이기에 오로지 모든 인류를 위해 봉사해야 한다.
 
이러한 수학의 개념과 정의, 수학의 지위와 역할, 수학의 역사와 취지를 배우고 익히지 못한 대학생, 대학원생, 연구원, 석박사, 교수들은 그저 자동기계나 정부,기업들의 기술자로 전락하고 말 것이다. 

한국 과학,공학분야 종사자의 인문학 부재를 어이해야 할꺼나...ㅠ.ㅠ;;
 

[ 2010년 8월 16일 ]