과학적 방법: 두 판 사이의 차이

[[파일:Thesaurus opticus Titelblatt.jpg|thumb|1572년 라틴어판 《광학의 서》의 삽화.<br />빛의 반사와 무지개를 설명하고 있다. ]]

 

{{참조|과학적 방법의 역사}}

[[파일:Ibn al-Haytham.png|thumb|150px|이븐 알하이삼]]

19세기 말, 과학적 방법은 [[가설]]을 세우고 [[실험]]을 통해 이를 검증하는 [[가설 연역 방법]]으로 정형화되었다.<ref>Godfrey-Smith, 2003. p. 236.</ref><ref>래리 라우든, 이유선 역, 《과학과 가치》, 민음사, 1994년, ISBN 8937440695, 133쪽</ref>

 

과학적 방법은 경험에 입각한 귀납적 결론을 이끌어낸다. 따라서 과학적 방법에 의한 지식은 확고부동한 것이 아니며, 언제나 [[반증 가능성|반증될 가능성]]이 있다. 즉, 새롭게 얻어진 연구 결과에 따라 과거의 과학 지식이 수정되거나 폐기될 수 있는 것이다.<ref>

As noted by Alice Calaprice (ed. 2005) ''The New Quotable Einstein'' Princeton University Press and Hebrew University of Jerusalem, ISBN 0-691-12074-9 p. 291. Calaprice denotes this not as an exact quotation, but as a paraphrase of a translation of A. Einstein's "Induction and Deduction". ''Collected Papers of Albert Einstein'' '''7''' Document 28. Volume 7 is ''The Berlin Years: Writings, 1918-1921''. A. Einstein; M. Janssen, R. Schulmann, et al., eds.</ref>

 

# 연구자들의 문제에 대한 관심의 정도에 따라 과학적 방법의 의미가 달라질 수 있다.

 

{{본문|진리}}

천 년 전, 이븐 알하이삼이 광학에 대한 연구에서 진리를 탐구하였던 것과 같이, 진리를 알아내는 것은 과학의 목표이다.<ref>"People start off with a belief and a prejudice—we all do. And the job of science is to set that aside to get to the truth." —Simon Singh, as quoted in ''Wired'' [http://www.wired.com/magazine/2010/08/mf_qa_singh/ (August 30, 2010) interview by Robert Capps]</ref> 그러나 과학적 방법을 사용하여 얻은 진리는 일반적으로 알려진 [[믿음]]이나, [[종교]], [[신화]] 등의 진리와는 다른 개념이다. 과학적 방법을 통하여 얻은 진리는 경험적이며 귀납적인 것으로, 여기에는 [[반증 가능성]]이 언제나 존재한다. 즉, 과학의 발전에 따라 과학 지식은 그 의미와 내용이 변할 수 있다.<ref>남철우 외, 《교과교육과 초등과학교육론》, 학문사, 2000년, ISBN 8946732903, 59Whr</ref>

인간이 갖는 [[믿음]]이나 편견, [[신화]], 확신 등이 종교적 권위나 문화적 관습에 의존하거나 절대적 가치를 주장하는 것과 달리 과학적 지식은 적당한 증거에 의해 언제든 수정될 수 있는 경험적 지식 체계이다.

 

<div style="float:right">

<gallery widths="250" heights="180" perrow="1" caption="달리는 말에 대한 편견과 관찰된 사실">

[[조지프 니덤]]은 《과학과 중국 문명》에서 편견에 의해 잘못된 관찰이 이루어지는 경우로 오른쪽 그림과 같은 사례를 제시하였다. 즉, [[말 (동물)|말]]이 “날아가듯 달린다”는 편견 때문에 달리는 말이 앞다리와 뒷다리를 모두 땅에서 떼고 정말 나는 것처럼 표현한 그림이 자주 등장하지만, 에드워드 마이브리지의 사진에서처럼 실제로는 같은 자세일 때 달리는 말의 네 다리 가운데 어느 하나는 땅에 닿아 있다.(말의 네 다리가 모두 땅에서 떨어질 때는 오히려 모든 다리가 안쪽을 향할 때이다)<ref>{{harvnb|Needham|Wang|1954}} p.166 shows how the 'flying gallop' image propagated from China to the West.</ref>

 

 

신화는 과학과 대비되는 세계관이다. 신화가 설명하는 것을 검증할 수 있는지와는 상관없이, 신화는 확고한 믿음의 대상으로 지켜져 왔다.<ref>"A myth is a belief given uncritical acceptance by members of a group ..." —Weiss, ''Business Ethics'' p. 15, as cited by Ronald R. Sims (2003) ''Ethics and corporate social responsibility: why giants fall'' p.21</ref>

 

오랜 시간에 걸쳐 검증되면, 과학 이론은 보다 확고한 사실로 자리매김될 수 있다. 예를 들면 [[행성]]의 [[공전]]은 [[뉴턴의 법칙]]에 따라 일어나며, 오랜 관찰의 결과가 이를 뒷받침한다.<ref>Thomas Brody (1993), ''The Philosophy Behind Physics'' pp.44-45</ref> 그러나, 어느날 갑자기 새로운 사실이 밝혀진다면, 이것이 기존의 이론을 대체하여 새로운 진리로 여겨질 수 있다.<ref name="Goldhaber 2010 page=940"/> 한편, 골드하버와 나이토는 다음과 같은 말로 반증 가능성과 기존 이론의 관계를 설명하고 있다. "이론적 개념들이 종합적으로 연결되어 관련된 많은 주제를 설명하는 경우에는 이론의 구조가 더욱 굳건해져 그것을 대체할 반증을 찾는 것은 불가능에 가까울 정도로 어렵게 된다."<ref>Goldhaber, Nieto.(2010, p. 941)</ref> 과학계에서 인정되는 과학 이론은 오랜 시간 동안 다수의 연구자에 의해 검증된 것이다. 따라서, 새롭게 발견된 과학 이론 가운데 대부분은 기존의 지식을 크게 바꾸어 놓지는 않는다.<ref name="Stanovich"/>

 

여러 과학 분야에서는 서로 다른 기법을 사용한다. 따라서, [[과학계]]와 [[과학 철학]]에서 공통적으로 인정하는 일반적인 요소들을 과학적 방법의 기본 요소라고 할 수 있을 것이다. 과학적 방법의 기본 요소는 [[자연과학]]뿐만 아니라 [[사회과학]]에서도 동일하게 적용된다. 즉, 현상을 관찰하고 가설을 수립하며 실험을 통해 가설을 검증하는 것이 그것이다.

 

과학적 방법은“조작적”<ref group="주해">조작적(操作的)이란 계량적으로 측정될 수 있다는 의미이다.</ref>이어야 한다는 [[패러다임]]에는 [[조작적 정의]]와 [[도구주의]], [[효용|효율성]] 등의 개념이 포함되어 있다.

 

[[파일:FourMetricInstruments.JPG|thumb|여러 가지 측정 도구]]

특성화란 연구의 주제를 조작적으로 정의하고<ref group="주해">조작적 정의란 해당 연구 분야에서 다루는 개념을 정량화하여 측정할 수 있도록 정의하는 것을 의미한다. - 어빙코피 외, 박만준 역, 논리학입문, 경문사, 2000년, ISBN 8942001661, 89-90쪽</ref>, 해당 현상에 대한 측정의 단위와 방법을 정하는 것과 같은 작업이다. 과학적 방법은 연구 주제에 대한 세련된 특성화에 의존한다. 연구 주제는 해당 분야의 미해결 문제일 수도 있고 알려지지 않은 사실일 수도 있다. 예를 들어 [[벤저민 프랭클린]]은 [[세인트 엘모의 불]]이 [[자연]]적인 [[전기]]에 의한 방전 현상임을 증명하고자 하였다. 그러나 이것을 증명하는데에는 정밀한 관측과 측정 방법의 개발, 관련 주제에 대한 정의 등이 함께 이루어져야 하였다.

특성화 과정을 거쳐 조작적으로 정의된 [[양 (크기)|양]]에 대한 [[측정]]은 여러 가지 이유로 [[불확정성]]을 지닌다. 우선 양 자체가 [[무리수]]의 형태를 띄는 경우에는 적당한 [[오차]] 범위의 [[근사값]]을 이용하는 것이 효율적이다. 뿐만아니라, 측정 도구나 기법의 한계 때문에 정확한 값을 측정하기 어려운 경우도 있다. 이럴 경우에는 여러 번 측정한 값들의 [[평균]]을 근사값으로 이용할 수 있다. 한편, [[원자 궤도|전자 궤도]]와 같이 관찰 자체가 상태에 영향을 주어 본질적으로 불확정성을 지니는 현상도 있다. 이런 경우에는 대개 [[확률]]적 분포나 [[통계]]적 해석을 근사값으로 사용한다.

 

측정을 하기 위해서는 관련된 양의 [[조작적 정의]]가 선행되어야 한다.<ref>[http://silab.riss4u.net/SILAB/Concept_Srch/CResult_Hit.jsp?s_ccseq=21344 조작적 정의], 사회과학 실습-강의 시스템, 한국교육학술정보원, 2011년 8월 19일 읽어봄</ref> 이 때문에 과학적 양은 필연적으로 그것을 계량할 수 있는 단위를 정의하여야 한다. 과학적 측정에서는 부정확한 계량을 방지하기 위해 각각의 양에 대한 단위를 이상적으로 정의하여 둔다. 예를 들어 [[전류]]의 단위는 [[암페어]]이며 [[국제도량형총회]]에서는 다음과 같이 정의한다.<ref>[http://www.kriss.re.kr/2010/standard/01_02.html 국제단위계], 한국표준과학연구원, 2011년 8월 19일 읽어봄</ref>

{{인용문|[[암페어]]는 무한히 길고 무시할 수 있을 만큼 작은 원형 단면적을 가진 두 개의 평행한 직선 도체가 진공중에서 1[[미터|m]]의 간격으로 유지될때, 두 도체 사이에 매 [[미터|m]] 당 [[뉴턴 (단위)|<math>\textstyle 2 \times 10^{-7} \ {\color{Blue}\textrm N}</math>]]의 힘이 생기게 하는 일정한 전류이다. |제9차 CGPM(1948년)}}

새로운 과학적 지식의 수립은 기존의 측정 단위에 대한 개념과 정의를 바꿀 수도 있다. 예를 들어 [[아이작 뉴턴]]은 “일정하게 주어져 있는 [[시간]]과 [[공간]] 등에 대해서는 별도로 정의하지 않는다”고 하였지만, [[알버트 아인슈타인]]이 [[특수 상대성 이론]]을 수립함으로써 시간은 더 이상 고정적인 어떤 것이 아니라 [[동시성의 상대성]]을 지닌 양이 되었다.<ref> Crick, Francis (1994), ''The Astonishing Hypothesis'' ISBN 0-684-19431-7 p.20 </ref>

 

체계적이고 신중한 측정을 통한 계량이 이루어졌는가 하는 점은 종종 [[사이비과학]]인 [[연금술]]과 [[자연 과학]]인 [[화학]]을 구분하는 주요 기준이 된다.<ref group="주해">과학과 비과학에 대한 보다 자세한 비교는 《하리하라의 과학블로그 2》(이은희, 살림, 2005년, ISBN 8952204387)를 볼 것</ref> 과학적 측정의 결과는 흔히 도표, 그래프, 지도 또는 [[상관분석]]이나 [[회귀분석]]과 같은 통계적 분석의 형태로 제시된다.<ref>조재립, 《실험통계학》, 청문각, 2005년, ISBN 8970888594</ref> 가설이나 이론이 예측하는 현상을 검증하기 위한 실험에서 이루어지는 측정은 다른 요소가 현상에 영향을 주는 것을 방지하기 위해 통제된다. 보다 정확한 측정을 위해 여러 가지 [[과학 도구]]가 사용되기도 한다. 부피의 측정을 위해 [[메스실린더]]를 사용하는 것을 예로 들 수 있다.

 

</ref> }}

 

[[파일:HydrogenOrbitalsN6L0M0.png|thumb|left|[[원자 궤도]]는 [[불확정성 원리]]에 따라 확률적인 측정만이 가능하다.]]

과학에서 측정은 항상 [[불확정성]]에 대한 평가를 동반한다. 불확정성은 종종 요구되는 양에 대한 반복적인 측정으로 평가된다. 즉, 반복하여 측정된 양을 평가하여 계산함으로써 불확정성의 정도를 파악할 수 있다. 예를 들어 반복하여 측정된 양의 [[평균]]을 측정 값으로 정하는 것을 통해 [[오차]]의 범위를 정할 수 있다. 불확정성의 정도를 나타내는 지수로 측정불확도가 있다.<ref>[http://www.dbpia.co.kr/view/ar_view.asp?arid=635921 《분석과학》 제13권 제2호, 2000.4, page(s): 97-271], dbpia.com (유료), 2011년 8월 19일 읽어봄</ref>

과학에서는 측정된 양의 오차의 범위를 좁히기 위해 다양한 측정 방법을 개발하여 왔다.

 

[[파일:Perihelion precession.jpg|thumb|right|[[수성]]의 [[근일점 이동]] ]]

 

연구의 영역이 확장되면 특성화의 요소도 확장될 수 있다. 수천년 전부터 [[칼데아]], [[인도]], [[페르시아]], [[아랍]], [[유럽]] 등지에서 이루어진 [[지구]]의 운동에 대한 측정은 고전 역학이 수립되면서 [[뉴턴의 운동 법칙]]으로 설명할 수 있게 되었다. 그러나, [[수성]]의 [[공전]] 궤도에서 [[근일점]]이 계속하여 이동하는 [[근일점 이동]]은 고전 역학으로는 설명할 수 없었다. 20세기에 들어 아인슈타인의 [[일반 상대성 이론]]이 정립되면서 태양의 중력으로 인해 시공 자체의 변화가 일어난다는 점이 밝혀졌고, 이에 따라 수성의 공전주기가 한 번 공전할 때마다 0.1초씩 줄어들어 100년이면 약 43초 가량 빨라진다는 것을 측정할 수 있었다.<ref>박석재 한국천문연구원 원장, [http://www.dongascience.com/info/contents.asp?mode=view&article_no=20060823133316 뉴턴역학으로 풀지 못한 수수께끼, 일반상대성이론의 예언 2], [[동아사이언스]], 1996년 02월 01일</ref>

 

{{본문|가설}}

 

[[가설]]은 현상을 설명하거나, 현상이 일어나는 가능성 있는 원인에 대한 제안이다.<ref name="대한화학교재연구회">대학화학교재연구회, 《기초 일반화학》, 동화기술, 2006년, ISBN 8974321769, 13-14쪽</ref> 보통 가설은 [[수학적 모형]]의 형태로 제시된다.<ref group="주해">예를 들어 중력은 두 물체의 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다는 설명은 <math>F = G {m_1 m_2 \over r^2}</math>(<small> F:중력, G:중력상수, m:질량, r:거리</small>)와 같은 식으로 표현될 수 있다.</ref> 항상 그런 것은 아니지만, 가설은 때때로 [[존재 한정]]이나 [[전칭 한정]]의 형태로 제시되기도 한다.

 

가설은 현상의 원인을 설명하고 이에 따라 현상을 예측할 수 있어야 한다. 가설에 따른 예측은 실험이나 자연 현상의 관찰을 통해 검증할 수 있다. 가설에 따른 예측이 검증되기 이전까지 가설은 어디까지나 그럴 수 있는 가능성 만을 의미할 뿐이며 실제와 부합하는지 확인되지 않은 설명으로 취급된다. 실험이나 관찰에 의해 검증할 수 없는 가설은 비과학적인 것으로 취급된다. 때문에 과학 이외의 여러 분야에서 진실로 받아들여지는 여러 가지 지식들 역시 비과학적인 것으로 다뤄진다. 과학적 가설에 따른 예측은 측정 가능하고 실험이나 관찰을 통해 검증할 수 있는 것이어야 한다.<ref name="대한화학교재연구회"/>

 

 

[[파일:Gravitational lens-full.jpg|left|thumb|200px|1907년 아인슈타인이 예측한 [[중력 렌즈]].]]

아인슈타인은 [[일반 상대성 이론]]을 수립한 후 [[시공간]]의 구조에 대해 관측 가증한 몇 가지 특별한 예측을 발표하였다. 그 중에 하나는 [[빛]]이 [[중력장]]에 의해 휠 수 있다는 것이다. 일반 상대성 이론에 따르면 강력한 중력장은 시공간 자체를 변형시키기 때문에 빛 자체로서는 직진한다고 하더라도 제3의 관찰자 입장에서 보았을 때 진행 경로가 곡선일 수 있는 것이다. 예를 들어 [[블랙홀]]과 같은 매우 큰 중력장은 배경에 있는 천체에서 나온 빛의 진행에 영향을 주어 제3의 관찰자가 보기에 마치 [[렌즈]]를 통해 보는 것처럼 천체의 상(像)이 여러 개로 보일 수 있다. 이를 [[중력 렌즈]]라고 한다.<ref>[[과학동아]], 2007년 4월호,〈한국의 지구사냥꾼 나선다 - 미시중력렌즈로 우주 이잡듯 뒤져〉 ISBN ABD2007040 </ref> [[아서 에딩턴]]은 1919년 개기 [[일식]] 때 실제로 중력 렌즈 현상을 관측하여 이를 입증하였다.<ref>In March 1917, the [[Royal Astronomical Society]] announced that on May 29, 1919, the occasion of a [[total eclipse]] of the sun would afford favorable conditions for testing Einstein's [[General theory of relativity]]. One expedition, to [[Sobral, Ceará]], [[Brazil]], and Eddington's expedition to the island of [[Principe]] yielded a set of photographs, which, when compared to photographs taken at [[Sobral, Ceará|Sobral]] and at [[Greenwich Observatory]] showed that the deviation of light was measured to be 1.69 [[arc-second]]s, as compared to Einstein's desk prediction of 1.75 [[arc-second]]s. — Antonina Vallentin (1954), ''Einstein'', as quoted by Samuel Rapport and Helen Wright (1965), ''Physics'', New York: Washington Square Press, pp 294-295.</ref>

 

{{본문|실험}}

 

실험은 가설을 검증하기 위한 시험이다. 예측이 유효한 것인지를 확인하기 위해 이루어지는 실험은 다른 요인들에 의한 간섭을 배제하기 위해 통제되며, 정량적인 측정을 통해 예측을 검증한다. [[실험군과 대조군|실험 통제]]는 측정하고자 하는 변화 이외이 조건을 갖게 한 상태에서 예측되는 변인을 부가하는 실험군과 그렇지 않은 대조군을 비교함으로써 예측이 현상에 부합하는 지를 시험한다.<ref>이주훈, 《실험과 관찰》, 지경사, 2006년, ISBN 8931918704</ref> 예를 들어, [[그리피스 실험]]에서 파괴된 r형 폐렴균과 s형 폐렴균이 혼합된 주사는 실험군이고 r형 폐렴균만으로 이루어진 주사는 대조군이 된다. 그리피스 실험의 결과 DNA가 [[형질전환]]을 일으키는 유전 물질임이 증명되었다.<ref>Pulves 외, 이광웅 외 역, 《생명 생물의 과학》, 2006, 교보문고, ISBN 89-7085-516-5, 200-201쪽</ref>

 

{{참조|멘델의 유전법칙}}

[[파일:MendelShema.jpg|thumb|자가 수정된 완두콩의 유전자 발현 <br /> 멘델은 각각의 [[유전 형질]]이 독립적으로 유전될 것이란 가설을 세웠고, 실험 결과는 멘델의 가설이 옳다는 것을 입증하였다.]]

맨델은 위의 7가지 대립형질을 잡종 교배하였을 때 자식 세대에서 나타나는 발현 빈도를 조사하였다. 순종 간의 교배에서 바로 다음의 자식은 모두 대립 형질 중 한 가지의 특징만을 보였으며 이를 다시 자가 수분하여 얻은 제2세대에서는 대립형질의 발현 빈도가 일정한 비율을 이루었다. 멘델은 이 실험 결과를 토대로 [[멘델의 유전법칙|유전법칙]]을 수립하였다.<ref> 멘델의 논문(영문): Gregor Mendel (1865). [http://www.mendelweb.org/Mendel.html "Experiments in Plant Hybridization"]</ref>

 

{{참조|반증 가능성}}

과학적 방법은 각 요소간의 상호 반응에 따라 이루어지는 과정이다. 과학적 방법은 어디까지나 경험적 귀납에 의해 이론을 구축하는 것이기 때문에, 새로운 증거가 제시되어 기존의 가설이 반증되면 기존의 가설을 대신하는 새로운 가설을 수립하게 된다. 실험 결과가 가설이 예측한 바와 부합하지 않는 다면 가설은 수정되거나 폐기되어야 한다. 과학적 방법은 실험의 방법과 결과를 완전히 공개하여 누구든 가설이나 실험 결과를 평가하고 수정할 수 있도록 한다. 과학적 지식은 절대적이지 않으며 언제나 [[반증 가능성]]이 있다.<ref>과학동아, 2002년 4월호, 칼 포퍼 과학적 발견의 논리, ISBN ABD2002040</ref>

한편, 기존의 가설에 대한 반증 역시 과학적 방법을 사용한 것이어야 한다. 예를 들어, [[평평한 지구]]나 [[지적설계론]]과 같이 기존의 과학 이론을 부정하는 주장이 과학으로 받아들여지지 않고 [[사이비과학]]으로 취급되는 까닭은 이러한 반론이 과학적 방법에 의한 것이 아니라 주장하는 사람들의 [[믿음]]이나 편견에 기인한 것이기 때문이다.<ref>수렌드라 버마, 박영옥 역, 《모기가 슬픈 이유》, 열음사, 2008년, ISBN 8974271923, 225-226쪽</ref>

 

과학은 사회적인 활동이다. 과학 연구는 과학계에서 확인될 때 그 업적이 인정된다. 한 두번의 실험 결과만으로는 새로운 과학적 지식이 인정되기 어렵다. 반복적인 실험을 통해 다른 과학자들 역시 동일한 결과를 확인하면 일반적으로 받아들여져 [[과학 이론]]으로 인정된다.

 

 

[[#과학적 방법의 요소]]에 해당하는 사례로서 [[DNA]]의 발견 과정을 보면,

June, 1952. as noted in {{harvnb|McElheny|2004|p=43}}: Watson had succeeded in getting X-ray pictures of TMV showing a helical structure</ref> 왓슨은 크릭의 나선 모형에 주목하였다.<ref name="HelixTransform">

Cochran W, Crick FHC and Vand V. (1952) "The Structure of Synthetic Polypeptides. I. The Transform of Atoms on a Helix", ''[[Acta Crystallographica|Acta Cryst.]]'', '''5''', 581-586.</ref>

* '''반복 실험과 재현''': 이러한 방식은 DNA 가설의 평가와 개선에서도 반복 된다.<ref name="SameShape"> 1953년 2월 28일 토요일,McElheny(2004, p. 52)에서 인용: 왓슨은 카드보드 모형을 이용하여 [[엘윈 샤가프]]가 발견한 [[샤가프 법칙]]을 설명하는 기제를 수립하였다.</ref>

 

 

[[라이너스 폴링]]은 DNA가 삼중 나선 구조를 가지고 있을 것이라는 가설을 세웠다.<ref>

"우리는 이 구조가 삼중의 나선으로 이루어져 있다고 가정할 수 있다." — Linus Pauling, as quoted on p. 157 by Horace Freeland Judson (1979), ''The Eighth Day of Creation'' ISBN 0-671-22540-5</ref> [[프랜시스 크릭]]과 [[제임스 왓슨]] 역시 이 가설을 검토하였다. 그러나, 관찰과 실험 결과가 이 가설에 따른 예측과 다르게 나오자 크릭과 왓슨은 폴링의 가설을 폐기하였다.<ref>McElheny(2004, pp. 49–50): 1953년 1월 28일 - 왓슨은 폴링의 초록을 읽고 폴링의 모형을 검토하였다. 그리고, 폴링의 가설대로라면 DNA는 [[이온|이온화]]가 될 수 없다는 점을 알게 되었다. 그러나, DNA는 산성을 띄므로 폴링의 모델이 잘못되었다는 결론을 내렸다.</ref>

 

=== 반복 실험과 일반화 ===

 

과학적 방법은 검증과 일반화의 단계가 반드시 필요하기 때문에 한 사람의 연구만으로는 이루어질 수 없다. 과학자들은 연구 결과를 발표하고 다른 연구 결과를 검토하면서 소통하고 있다. 이러한 과학자들의 커뮤니케이션 체계를 흔히 [[과학계]]라고 한다.<ref>Kornfeld, W; Hewitt, CE (1981). [http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/5693/AIM-641.pdf?sequence=2 "The Scientific Community Metaphor"]. IEEE TRANS. SYS., MAN, AND CYBER. SMC-11 (1): 24–33.</ref>

 

 

{{본문|재현가능성}}

 

과학적 방법에 의해 얻어진 새로운 가설이나 이론, 또는 실험 결과 등은 과학 저널이나 전문학술지를 통해 발표된 후, 여러 가지 방법으로 보관된다. 20세기 후반 이후 [[컴퓨터]]와 [[인터넷]]이 발달하면서 과학 지식을 전자적 데이터베이스로 보관하는 것이 가능하게 되었다. 과학계에서는 기록되어 보관된 기존의 지식을 검토하거나 인용하여 새로운 과학 지식을 연구하는 기반으로 삼는다.

 

{{참조|과학의 수사학}}

 

과학적 방법을 거쳐 얻어진 과학 지식은 공표되어야 한다. 새로운 지식을 공표하기 위해 작성되는 논문은 과학계에서 관습적으로 사용되는 문체와 구성을 따라야 한다. 어떤 경우에는 [[수사학]]의 문제가 과학적 방법상의 문제 자체보다 논문의 출판에 더 큰 걸림돌이 될 수도 있다. 예를 들어 네이처는 [http://www.nature.com/nature/submit/get_published/index.html 저자 가이드라인]에서 기고되는 논문의 문체나 구성을 지정하고 있다.

 

과학적 방법은 완전무결한 방법이 아니며 여러 가지 한계가 있다. 실험 과정에서 일어나는 일들을 문자그대로 “모두” 기록하는 것은 불가능하다. 연구자는 자신이 관심을 갖고 있는 현상만을 집중하여 기록할 수 밖에 없다. 예를 들어 [[하인리히 헤르츠]]는 [[맥스웰 방정식]]에 대한 실험을 기록하면서 실험실의 크기를 기록하지는 않았다. 그러나, 후일 전자기파에 대한 연구에서 실험 공간은 매우 중요한 변수가 될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이와 같이 실험을 설계한 연구자가 간과하고 지나간 부분이 실제로는 [[실험군과 대조군|실험 통제]]의 중요한 요인이 되는 경우, 실험을 재현할 때 문제를 일으킬 수 있다.

 

[[파일:Estudiante INTEC.jpg|thumb|right|130px|높은 수준으로 통제된 실험이라도 실험자는 오류를 범할 수 있다. 그러나, 실험의 전 과정을 공개되어 있으면 다른 사람이 쉽게 오류를 찾을 수 있다.]]

 

토머스 쿤<ref>{{harvnb|Kuhn|1962|p=113}} ISBN 978-1443255448 </ref>과 폴 페이어번드<ref>Feyerabend, Paul K (1960) "Patterns of Discovery" The Philosophical Review (1960) vol. 69 (2) pp. 247-252</ref>는 과학적 방법이 과학 이외의 요소에 의해 영향을 받는 다는 점을 지적한 대표적인 인물이다.

 

[[파일:TwoLorenzOrbits.jpg|thumb|left|[[로렌츠 끌개]]는 컴퓨터 프로그램의 변수를 조정하다 우연히 발견되었다.]]

 

심리학자 케빈 던바는 연구자가 실험의 오류를 발견하는 것이 종종 새로운 발견의 과정으로 이어질 수 있다고 말한다. 이러한 예기치 못한 결과로 인해 연구자는 그들의 연구 방법에서 발생한 오류에 대해 다시 “생각”하게 된다. 특히, 통제된 실험에서 나타난 오류가 허용 오차를 넘어 뚜렷하거나, 기존의 가설을 다시 검토하기에 충분할 만큼 주목할만한 것이라면, 연구자는 실험 중의 이러한 오류를 단순한 오류로만 치부하지 않고 새로운 전문분야를 개척할 단서로 받아들이게 된다.<ref name="DunbarLuck"/><ref name="Oliver, J.E. 1991"/> 예를 들어, [[에드워드 로렌츠]]는 컴퓨터를 이용한 [[기상 현상]] [[시뮬레이션]]의 결과가 초기의 사소한 조건 변화에 따라 민감하게 변화하는 [[로렌츠 끌개]]를 발견하였고, 이를 통해 [[나비 효과]]를 비롯한 [[혼돈 이론]]을 정립하는 계기가 되었다.<ref> 에드워드 노턴 로렌츠(1963), [http://ams.allenpress.com/archive/1520-0469/20/2/pdf/i1520-0469-20-2-130.pdf 결정론적인 비주기적 유동], 대기과학 저널</ref><ref> 에드워드 노턴 로렌츠(1969), [http://eapsweb.mit.edu/research/Lorenz/Three_approaches_1969.pdf 기상예측에 대한 세가지 접근 방법], Bulletin of the American Meteorological Society 50: 345–349.</ref>

 

과학의 역사에서 수학과 과학은 서로의 발전에 많은 영향을 미쳤다. 특히 [[미분적분학]]의 발전은 [[고전 역학]]의 발전과 때어놓고 생각할 수 없을 정도로 밀접하게 관련되어 있다.<ref>엘미마오, 허민 역, 《오일러가 사랑한 수 e》, 경문사, ISBN 89-7282-467-4, 102-141쪽</ref>

 

|}

 

* [[자연과학]]

* [[사회과학]]

* [[과학의 역사]]

 

<references group="주해"/>

 

{{주석|3}}

 

* Born, Max (1949), Natural Philosophy of Cause and Chance, Peter Smith, also published by Dover, 1964. From the Waynflete Lectures, 1948. On the web. N.B.: the web version does not have the 3 addenda by Born, 1950, 1964, in which he notes that all knowledge is subjective. Born then proposes a solution in Appendix 3 (1964)

* Brody, Thomas A. (1993), The Philosophy Behind Physics, Springer Verlag, ISBN 0-387-55914-0. (Luis De La Peña and Peter E. Hodgson, eds.)

 

[[분류:과학적 방법| ]]

{{Link GA|eo}}