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1. 과학사 관점에서 본 자연과학의 방법론과 발전
1.1. 자연과학의 방법론: 관찰, 실험, 측정
자연과학의 방법론은 관찰, 실험, 측정이 있다. 관찰(Observation)은 일정한 사실, 현상의 성질, 상태의 변화 등을 일정한 목적 하에 인식하기 위하여 대상에 주위를 집중시켜 경험하는 것이다. 관찰은 발견의 모체이며, 자연을 충실하게 관찰하면 의외의 사실을 알게 된다. 또한 관찰은 우리들의 감각에 의해서 받아들여지기 때문에 관찰자의 주관이 들어갈 수 있다.
실험(Experiment)은 관찰을 보다 객관하기 위한 방법으로 인위적인 방법을 이용하여 조건을 통제한 자연현상을 우리의 목적에 알맞도록 주변 환경조건을 조절하여 정확한 관찰을 하는 방법이다. 복잡한 모든 변화를 단순화하여 관찰을 편리하고 정확하게 한다.
측정(Measurement)은 물리량들 사이의 관계와 서로 간의 영향과 그에 따른 변화 등을 관측하여, 수학적 관계식으로 나타낸다. 물리량을 정량적으로 측정하고 다루는 방법이다. 또 적절하게 정의된 단위를 정의하고, 이를 기준으로 그 크기를 표시하는 것 즉 객관성을 부여하는 것이다.
자연과학은 경험과학의 일종으로 자연현상의 근본원리를 탐구하는 좁은 의미의 과학이다. 예로 힘, 에너지, 전기장, 중력 등 여러 가지 개념(물리량)을 정의하는 학문이다. 16-17세기, 자연과학의 방법론은 관찰과 실험이 주를 이루었으나 도덕철학에 비해 낮게 평가되었고, 당시의 과학은 순수한 과학발전의 속도는 매우 미미하였다. 관찰, 실험, 측정에 근거하지않은 이러한 과학을 자연과학이 아닌 자연철학이라고 불리었다. 코페르니쿠스와 갈릴레이에 의해 적립되고 뉴턴에 의해 집대성되어 측정할 수 있는 단계 즉, 개량화가 가능해진 이후 자연철학에서 오늘날 우리가 말하는 자연과학으로 발전할 수 있었다.
1.2. 고대 오리엔트 과학의 한계와 의사과학
고대 오리엔트 과학은 실용적 목적을 위해 발달했으며, 과학적, 철학적 원리나 이론을 발견하고 발전시키는 데에는 한계가 있었다. 이집트나 메소포타미아 등 고대 문명이 발생한 지역에서 나타난 과학적 활동들은 '과학'이라기보다는 실용적 필요에 의해 발달한 '기술'로 간주된다. 수학은 회계, 측량, 건축을 위해, 천문학은 농업, 종교의식, 점성술을 위해, 의학은 질병 치료와 사회 안정을 위해 발전했다. 즉, 각 분야의 발전이 과학적, 철학적 원리와 이론을 발견하고 발전시키기보다는 실용적 목적에서 이루어졌다. 이러한 고대 오리엔트 과학은 미신과 주술이 혼재되어 있어 여러 가지 요건이 충분히 구비되지 않아 '의사과학(擬似科學, Pseudo Science)'이라고 불린다. 점성술이나 의학의 경우에도 마술이나 정령의 힘을 빌어 현상을 설명하려 했기 때문이다. 이러한 의사과학은 소수 권력층에게만 전승되어 통제되었기 때문에, 과학발전에 큰 장애를 초래했다. 이처럼 고대 오리엔트 과학은 지나치게 경험에 의존적이며 전통적, 보수적 권위에 치중되어 과학기술 발전에 어려움을 겪었다.
1.3. 고대 그리스 과학의 발전 요인
고대 그리스 과학이 번성했던 이유는 지리적, 사회 경제적, 정치적, 문화적 여건이 모두 우호적이었기 때문이다.
먼저 그리스의 지리적 여건은 높고 많은 산으로 둘러싸여 해상을 이용하지 않은 교역이 쉽지 않아 폴리스라고 하는 작은 도시국가가 형성되었다. 이에 따라 아테네와 같은 도시국가에서 인구가 증가하며 미지에 대한 탐구심과 모험심, 지식욕 등의 이유로 해외로 진출하였고, 이후 해외에 식민지를 개척하여 새로운 계층을 형성하였다. 이들 식민지에서 출현한 신흥 상공업 계층은 전통의 저항을 받지 않고, 사상의 자유를 누리며 과학을 발전시킬 수 있었다.
사회 경제적 여건에서는 아크로폴리스라는 신전 밑에 아고라라고 하는 공공집회장소를 세워 토론과 상업활동을 하였다. 이곳에서 개인의 주체성이 인정되었고 논리적인 사고방식과 변론법도 길러졌다. 또한 상공업층의 등장에 따라 중상계층이 생겼으며, 토지를 소유한 지배계층이 쇠약해지면서 노예제도로 힘든 육체노동과 생계로부터 해방되어 여가를 이용하여 학문과 예술을 발전시킬 수 있었다.
정치적 여건으로는 초기그리스가 전제군주정치가 아닌 민주적인 정신이 흐르고 있었고, 신들과 인간의 관계도 절대적인 관계가 아닌 인간 중심적 성향을 지녔다. 또한 인구 10만 이하의 폴리스는 시민공동체적인 성격이 강해 개개인의 개성과 재능을 자유롭게 발휘할 수 있었다.
문화적 여건으로는 고대 그리스가 알파벳을 완성시켜 보급하였는데, 이는 대중의 지적 수준 향상과 직결된다. 선진국들이 가지는 사상 등의 차이를 비교하고 사실과 허위를 판단하여 공통점을 구해 논리적으로 입증한 후 자신들의 것으로 삼았다. 특히 그리스 민족의 개인주의적이며 비판적이고 현세적, 인간적, 합리적이며 균형을 존중하는 동시에 정열적이고 신비롭고 내세적인 특성이 과학을 번성시켰다.
이처럼 고대 그리스는 지리, 사회경제, 정치, 문화 등 여러 측면에서 과학이 발전할 수 있는 최적의 환경을 갖추고 있었기 때문에 다른 지역에 비해 과학이 더욱 발전할 수 있었다.
1.4. 아리스토텔레스 자연철학 체계의 공과
아리스토텔레스의 자연철학 체계의 공과(功過)는 다음과 같다.
아리스토텔레스의 긍정적 성과(공적)는 성인들의 단편적인 지식을 조직적으로 총망라하였다는 것이다. 저작 활동을 통해 지식을 후세에 전하였고, 지식의 무비판적인 축적에 만족하지 않고 철학적 원리로부터 과학의 통일체계를 전개하였다. 또 원인론을 통해 탐구되어야 할 질문들을 구체화하였다. 자연과학의 분야별 문제점들을 분석하고 타당한 해결책을 제시하였다. 이러한 과학적 방법론은 아리스토텔레스에 의해서 최초로 시작하게 되었다. 또한 완벽성과 논리적인 정합성으로 공통된...
