EBS 위대한 수업3 (과학의 풍경) 1강 흄의 단두대를 피하는 방법

 

(2023.11.24 방송)

 

 

EBS 위대한 수업3 (과학의 풍경) 1강 흄의 단두대를 피하는 방법

위대한 아흔세 번째 강연 '과학의 풍경 '(시즌3 열두 번째)

 

 

 

 

프랭크 윌첵 MIT 물리학과 교수

스톡홀름 대학교 물리학과 교수

상하이 리정다오 연구소 창립 소장

윌첵 양자 센터 수석 과학자

템플턴상(2022)

노벨 물리학상(2004)

로런츠 메달(2002)

 

 

 

 

 

1강  흄의 단두대를 피하는 방법

 

 

 

 

위대한 철학자 데이비드 흄은 이렇게 말했다

"과학에는 아무런 목적성이 없다"

 

과학적인 '사실'의 영역과 비화학적인 '가치'의 영역에는

메울 수 없는 간극이 존재한다는 것이다

 

흄의 주장은 영향력과 설득력이 꽤 강해서

철학자들은 이를 '흄의 단두대'라고 불렀다

 

사실과 가치를 엮으려 들면 죽는다는 것이다

 

이번 강연에서 이 단두대를 피해 보려 한다

흄의 말이 논리적으로는 맞다

사실 명제에서 가치 명제를 끌어낼 수는 없다

 

과학을 끌어들이면 논의에 큰 도움이 된다

우린 과학에서 사실과 가능성을 알 수 있다

가능성을 인식하면 무엇을 해야 하는지도 알 수 있다

 

 

물론 과학은 지식뿐만 아니라 힘의 원천이기도 하다

우리는 우리가 바라는 미래를 정하고

그 미래를 사실로 만들 수도 있다

 

인류가 과학을 통해 세상을 들여다본 이래

세상이 훨씬 부유해졌다는 게 과학의 힘을 증명한다

 

인류 한 사람당 부는 수백 년간 거기서 거기였지만

시간이 갈수록 지수함수적으로 증가했고

인류가 세상을 더 잘 이해하게 되면서

그 성장세는 멈출 줄 모른다

 

그러나 큰 힘에는 큰 책임이 따르는 법이다

가능성을 생각할 때는 낙관적인 태도로

창의성을 발휘하는 동시에 우리에게 주어진 책임도

신중히 고려해야 한다

 

물질이란 물리적 세상의 모든 존재이다

빛 같은 특수한 물질도 따로 구분하지 않고

물리적 세상의 모든 것을 물질이라고 하겠다

 

위대한 물리학자 리처드 P. 파인먼의 말

 

 

인류가 전자기학을 알게 된 덕분에 현대 기술이 크게 발전했다

 

위대한 양자물리학자 폴 디랙의 말

 

20세기가 지나고 21세기 초에 접어들자

디랙이 그 말을 했던 1928년보다는 훨씬 많은 것을 알게 됐다

그는 '화학 전체'와 '물리학 대부분'이라고 했는데

오늘날 인류는 물리학을 더 깊이 이해하고 있다

 

디랙이 말했던 원자와 빛에 관한 양자역학도

훨씬 잘 알게 됐고 화학도 마찬가지다

천체물리학과 우주론 전반도 이해하게 됐다

게다가 이젠 방정식을 짧게 정리해서 모든 내용을

티셔츠 한 장에 담을 수 있다

 

 

이 방정식을 이용해 간단한 컴퓨터 프로그램을 짤 수 있다

현대 컴퓨터의 운영체제나 '워드'보다도 간단한 프로그램에

물질이 작동하는 근본 원리를 담을 수 있다

 

그 프로그램 단 하나만 있어도 시간을 들여 계산하면

주기율표를 비롯한 화학 전체와 별의 진화 등을 알 수 있다

수학을 이용해 아름다운 결과를 얻는 것이다

물리 과학이 디랙의 말을 증명하고 있는 셈이다

 

방정식을 푸는 능력도 1928년보다 훨씬 나아졌다

더 넓은 영역에 적용되는 방정식을 알아낸 데다

컴퓨터의 도움으로 방정식을 훨씬 잘 풀게 됐다

 

즉, 인류가 물리적 세상과 맺는 관계에 있어

20세기말과 21세기 초는 근본적인 차이가 있다

이제 우리는 세상을 제대로 바라보고 있다

컴퓨터로 화학 실험이 가능하다는 것이다

 

이젠 항공기를 설계할 때도 보통 컴퓨터로 한다

옛날에는 풍동에서 일일이 실험해야 했다

이젠 컴퓨터 덕분에 훨씬 자유로워졌다

설계한 비행기가 잘 작동할지 계산만 해 봐도 알 수 있다

 

원자의 세계를 다루는 화학도 마찬가지이다

다양한 분자를 상세하게 구현하고

분자의 반응을 예측해 원하는 대로 유도할 수 있다

 

화학의 가능성은 무궁무진해서

체계적으로 탐구하기 정말 어렵다

화학 물질은 정말 다양하고 독이나 냄새를 지닌 것도 있다

만들기 어렵거나 재미없는 물질도 많다

 

하지만 화학 실험을 계산으로 대신하고

실험실을 컴퓨터로 대체하면 훨씬 자유롭고 효과적이다

실제로 양질의 촉매를 만들 수도 있다

공업과 제약의 기반이 되는 아주 중요한 물질이

 

미래에 대해 생각할 때 빼놓을 수 없는 분야를 고르자면

믿음직한 친환경 에너지를 공급하는 것이다

물질과 빛의 상호작용을 잘 알게 된 지금은

훨씬 효율적인 방법을 찾아냈다

 

양자역학을 심층적으로 활용해 적절한 소재를 찾고 이용하여

태양 에너지를 더욱 효율적으로 변환할 수 있다

빛의 형태로 지구에 닿는 태양 에너지를 

전송하거나 활용하기 편한 전기 에너지로 바꾸는 것이다

 

하늘에 뜬 '태양'이라는 거대한 핵융합 원자로를 이용해

우리의 문제를 해결하는 것이다

수억 년 전 식물이 화석화된 잔해를 쓰지 않더라도

우리에게 필요한 에너지를 확보할 수 있다

 

태양광 기술은 최근 들어 급격히 발전했다

태양에서 직접 에너지를 얻는 상대적 비용이 줄어들어서

전보다 경쟁력이 생겼고 이젠 전통적인 에너지원에

뒤지지 않는다

 

이젠 인공 원자도 만들 수 있다

주기율표에는 이미 다양한 원자가 적혀 있다

하지만 물질을 조작하면 양자점이라는

작은 점을 만들 수 있다

 

양자점은 하나의 원자핵을 중심으로 뭉치지 않고

더 복잡한 구조를 이룬다

어떤 의미에선 빛과 독특하게 상호작용하는

새로운 원소다

이는 무척 광범위하게 쓰일 만한 물질이 될 수도 있다

 

과학은 우리에게 가능성을 알려 줄 수 있다

가능성을 탐색함으로써 우리는 무엇을 해야 하는지

예리하게 논할 수 있다

 

그리고 우리가 바라는 바를 정하는 것이다

어떤 미래가 가능한지 잘 생각해 보고

원하는 미래를 고르면서 바라지 않는 미래는 피해야 한다

 

그리고 다시 과학을 통해 해야 하는 것을 사실로 만들어야 한다

즉, 우리는 과학을 통해 목표를 정할 수 있다

흄의 단두대를 피해 갈 수 있다

 

 

 

 

 

 

 

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