본 논문은 뉴턴의 아이디어가 정교화되면서 뉴턴역학으로 변모하는 과정을 발견법의 요소로 고찰한다. 뉴턴이 사용한 발견법은 코헨에 의해 제안된 선행하는 여러 과학개념과 이론을 '변형재구성'하는 과정으로 집약될 수 있다. 뉴턴은 그의 역학이론을 발견하는 과정에서 아리스토텔레스, 데카르트, 갈릴레오, 케플러 등의 선행 운동이론을 구성하는 개념과 구조들을 변형재구성한다. 뉴턴의 융합은 이전 자연철학자들의 아이디어 중 적절하고 유용한 아이디어를 신중히 선택하여 변형재구성된 이후에만 가능했다. 뉴턴은 선행이론을 구성하는 개념들을 점진적으로 변형재구성하며 이들 개념들을 도약적으로 통합한다. 그 결과 이들 변형재구성된 개념들은 뉴턴의 운동법칙과 시공간 개념으로 통합되며 뉴턴역학의 체계로 완성된다. 본 논문에서는 뉴턴역학의 발견 과정을 라카토슈 연구프로그램의 구성요소로 합리적으로 재구성한다. 이렇게 재구성된 결과를 토대로 뉴턴 역학의 발견과정을 과학이론 발견법의 요소인 변형재구성의 관점에서 분석한다.
본 논문은 형식적인 조건을 통하여 뉴턴 물리학에서 아인슈타인 물리학으로의 이론변화의 연속성을 이해하려는 과학이론에 대한 진보적 견해를 비판적으로 고찰한다. '상응 원리'이나 '공변 원리'와 같은 형식적인 측면이 이 이론변화에서 중요한 정보를 담고 있는 것은 부정할 수 없지만, 이 형식적 속성은 뉴턴역학에서 아인슈타인의 특수 그리고 일반 상대성 이론으로의 발전에 대한 진화적 견해를 위한 본질적 요소를 제공하기에는 충분치 않다.
뉴턴과 아인슈타인의 시공간에 대한 표준적 해석에 의하면 독립적으로 존재하는 시공간이란 존재자가 물체의 운동을 인과적으로 설명한다. 이 논문은 뉴턴과 아인슈타인의 시공간을 해석하는 이 견해를 비판적으로 고찰한다. 이두 이론에서 시공간을 해석하는 최근 과학사와 과학철학의 연구를 중심으로 필자는 시공간 구조가 운동법칙의 부산물이지 그 반대가 아님을 주장한다. 이러한 시공간의 동역학적 견해를 통해 시공간이 가지는 인과적 속성이 뉴턴물리학에서 아인슈타인 물리학으로의 이론변화의 발전에 의미 있는 기능을 하지 못하였음을 주장할 것이다.
이 연구에서는 물체의 운동에 대한 과학사적 변천을 아리스토텔레스 시대부터 뉴턴의 관점까지 다양하게 구분하고, 이를 토대로 설문지를 개발하였다. 설문지는 운동의 원인, 운동의 형태, 운동에서 보존되는 양의 개념을 포함하며, 이를 예비 중등 과학 교사들에게 투입하여 이들의 응답을 과학사적 관점으로 분석하였다. 연구 대상은 물리 교육을 전공하는 대학교 2학년생 20명과 다른 과학관련 교육을 전공하는 대학교 2학년생 34명이었다. 연구 결과, 물리교육을 전공하는 중등 예비교사들은 다른 과학관련 교육을 전공하는 예비교사들보다 운동의 원인이나 운동의 형태에 관련된 개념에서는 관성과 뉴턴의 힘 개념을 가지고 있는 비율이 높았다. 그러나 이들은 전공에 상관없이 운동에서 보존되는 양에 대한 개념을 알아보는 설문지에서 운동량을 속력에 비례하는 것으로 이해한 데카르트의 관점이나 운동 에너지가 보존된다는 호이겐스의 관점을 가지는 비율이 매우 높았으며, 상대적으로 운동량을 속도에 비례하는 것으로 이해하는 뉴턴의 관점을 가지고 있지 못하였다.
본 논문은 반 프라쎈의 뉴턴 시공간에 대한 해석에 기초한 경험동등성 논변을 비판한다. 필자의 주장은 반 프라쎈이 시공간에 대한 오해에서 절대속도라는 뉴턴 시공간이 가지는 여분의 구조를 통해 부적절한 비판을 낳고 있다는 것이다. 반 프라쎈의 경험동등성 논변은 모형의 다양한 측면을 무시한 뉴턴 시공간에 대한 부주의한 해석에 근거한다.
노벨상에 기술상이나 공학상은 아직 없다. 그러나 기술자도 노벨과학상을 수상한 예가 초창기엔 더러 있었다.1909년 무선통신발명으로 물리학상을 받은 마르코니 등 그리고 X선을 발견한 독일의 뢴트겐, 전기기사였던 퀴리부인의 사위 프레드릭퀴리 등 다수가 공과계였다 .또1차 과학혁명을 일으킨 갈릴레오나 뉴턴은 망원경을 제작하거나 발명하는 등 기술능력을 보여주었다. 우리도 과학기술 교육의 혁식으로 노벨상수상의 꿈을 이루어야 하겠다.
근세에 들어오면서 과학은 산업. 정치의 전반적인 문제와 얽히고 그 영향으로 물리학. 수학이 발달하게 된 계기가 마련되었다. 수학연구는 16세기가 끝나면서 그 당시의 과학 ,기술적 요청에 따라 이탈리아 .독일 등 유럽에서 활발히 움직였다 17세기 '뉴턴의 만유인력의 법칙'등 5대 발견을 계기로 새로운 수학의 시대를 열었으며 18~19세기의 산업혁명과 근대 자본주의 형성 등 사회적 대변동이 근대수학의 새로운 체계를 이루는 산실이 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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