자연과학은 자연에 대한 우리 인간의 발견 지혜 통찰력 노력 등을 합친 지식의 총합이고 결과물이다.
이러한 자연과학은 자연의 질서를 찾아내고 그질서가 만들어지는 원인을 찾아내는 역할을 한다. 아주
오래전 역사초창기 아니 기원전부터 인류는 밤하늘을 바라보며 어두운 하늘에 하얗게 점으로 찍힌 별
들의 형태를 연구하며 비가 오는 시기, 길어지거나 짧아지는 낮의 길이 등 이러한 자연현상에서 규칙성
들을 발견하였다.이러한 발견들로부터 비로소 자연과학은 탄생하게 된 것이다. 인류는 주변의 자연환경
을 연구하고 법칙을 벌견하는데 이 규칙성들을 이용하기 시작하였다.
자연과학은 기원전 7세기경 그리스에서 시작되어서 지중해로 이어져 나아갔고 5세기 로마제국이 망하면서
이로 인해 유럽 대륙에서의자연과학은 발전이 정체된 체 한동안 침체기를 맞는다. 말을 타고 유럽을 침략한
몽골족들에 의해 유럽의모든 것들이 파괴되었고 세상은 어둠의 시대로 빠져들었다. 그러나 이런 시기에도
아랍지역에서는 수학이발전하고 있었고 중국 대륙에서는 천체 행성에 대한 도표가 그려지기 시작했다.
유럽에서 자연과학이 다시등장하게 된 것은 10~12세기경인데 이때 스페인이 주도적인 역할을 했는데 그
이면에는 이슬람이 스페인에 주도적으로 자연과학 지식을 전파시킨 상황이 있었다. 이러한 결과로 13세기경
유럽에서는 화약이 등장하고 대학이 생겨나기 시작했다. 15세기에는 레오나르도 다빈치에 의해 자연과학과
예술이 조화를 이루게 되었다. 16세기에는 인쇄술이 등장하게 되었는데 활자의 발명으로 인해 자연과학과
과학적 사고는 이전보다 더 빠른 속도로 진보를 이루게 된다. 폴란드의 천문연구학자 코페르니쿠스는 그 이
전까지 인간이 진리라고 믿어왔던`지구를 중심으로 천체가 돈다'는 지구가 우주의 중심이라는 보편적
인 견해를 완전히 뒤집어버리는 `태양은 정지하고 있으며 지구가 태양 주위를 돈다'는 지동설을 제안한
책을 출판해서 당시 사회에 아주 큰 파장을 일으켰다. 인쇄술의 출현이 가져온 상황이라고도 볼 수 있다
책을 대량으로 전파시킬 수 있게 돼 사회에 빠르게 영향을 끼치게 된 것으로 어떤 새로운 과학기술이 인
간사회에 예기치 않게 큰 파장을 몰고 올 수 있다는 사례라 할 수 있을 것이다. 1564년 이탈리아 토스카나
지방의 파사에서 태어난 르네상스 시대의 대표적인 과학자인 갈릴레오는 코페르니쿠스의 이론을 전파
한죄로 처벌을 받기까지 하였다. 코페르니쿠스의 과학적 주장이 받아들여지기까지는 거의 2세기의 시간
이 걸렸다. 미래로 나아가고자 하는 진보적인 사고와 지식은 설사 그것이 과학적 사실이고 증명이 된다 하
더라도 과거를 무조건적으로 지키고 변화를 반대하는 맹목적인 집단들로부터 대립을 넘어 박해와 억압을
받았다는 것이 역사를 보면 명백하게 드러나는 것을 알 수 있다. 과학 연구자 앞에는 연구와의 싸움 이외에
사회의 벽이 기다리고 있는 것이다.
이탈리아 천재 과학자인 갈릴레오와 영국의 철학자 베이컨 이 둘에게서 우리는 어떤 공통점을 발견할 수
있을까? 과학과 철학 현시대를 살아가는 우리 기준으로 볼 때 분야가 달라도 너무 달라 보일 것이다. 이들은
과학적 방법론을 고안해낸 선구자들로 여겨진다. 16세기 등장하게 된 이 방법론은 첫째 문제를 인식하고
둘째 추측 즉 가설을 세우고 셋째 가설의 결과를 예측하고 넷째 가설 예측 및 실험 결과들로부터 일반적규
칙을 만든다. 이 정도로 간단히 정리할 수 있겠다. 이 과학적 방법론은 자연과학을 하는데 필수 불가결한
것은 아니지만 새로운 지식과 규칙을 발견 사용하는데 상당히 효과적이었다. 자연과학을 눈부시게 발전
하게 만든 원동력으로 수학을 빠뜨릴 수는 없다. 수학의 기호나 수학적 용어는 자연현상을 분석해서 기술
하는 데 있어서 그 내용을 명확히 알 수 있게 한다는 장점이 있다. 또한 일상의 언어 표현에서 오는 이중적인
의미 혹은 혼동을 일으키지 않는다. 그리고 수학적으로 표현된 결과물은 실험으로 다시 재현하거나 확인
할 수 있어 인류의 생활에 이용되는데 큰 기여를 하게 되는 것이다.
대략적으로 자연과학이 역사 속에서 어떻게 형성돼서 발전을 하며 다음 세대로 전해 내려 오는지 살펴보았다.
자연과학은 자연에서 일어나는 현상들을 관측하고 그 속에서 어떤 관계나 규칙을 찾아내서 이들을 체계적
으로 이론화하는데 주역할이 있다. 이런 측면에서 보면 공학과는 구분된다 할 것이다. 공학은 자연과학에서
발견한 이론을 사용 가능하게 하는 도구, 기술, 과정들과 관계된 분야이다.
현대에 들어와서 자연과학의 연구분야는 생명체를 연구대상으로 하는 생명과학과 비 생명체를 연구대상으로
하는 물질과학으로 나뉜다. 생명과학은 다시 식물학 생물학 동물학으로 , 물질과학은 물리학 화학 지질학
으로 나뉜다. 생물학의 근저에는 화학이 있고 화학의 근저에는 물리학이 있다. 물리학이 자연과학의 가장 기본
이라고 주장할 수 있겠다. 위에서와 같이 타학문 분야와의 관계 속에서 보면 물리학은 물질과학의 일부라 하기
에는 모순이 있겠다.
여하튼 오늘날 지구환경의 위기는 인류의 생존을 심각하게 위협하고 있고 이의 해결을
위해 각 나라를 대표하는 정치가들이 나서서 머리를 맞대 보지만 각자 자신들의 이익을 내려놓지 않으려 하기
에 위기 해결은 더디기만 하다. 이러한 환경위기로부터 지구와 인류를 구해내는 일은 결국에는 과학자들의
손에 달렸다 해도 과언이 아닐 것이다. 과학자들이 사사로운 이익 추구가 아닌 봉사 와헌 신을 가슴에 품고 사명감
을 갖고 연구에 임해야 하는 이유이기도 하다.
다음 편부터는 자연과학에 등장하는 여러 주제들을 가급적 수학. 물리학 공식들은 배제하고 우리 일상생활과
연관 지어서 설명해보기로 한다.
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