과학은 문제 해결의 과정으로, 패러다임의 구축과 전환, 파괴를 통해 발전한다. 과학 활동에서 지식은 창조되고, 누적되며, 소멸된다. 과학적 지식은 지속적으로 축적되고 있으나 이는 진리에 근접하는 것이 아니라 근사적으로 실제 세계의 모습을 표현하는 것이다. 과학의 발전은 일종의 진화라고 표현할 수 있겠다. 과학적 지식은 점점 자연을 참에 가깝게 묘사하는 것으로 나아간다.
토머스 쿤에 따르면 과학은 다음과 같은 단계를 거쳐 발전한다. 일반적으로 합의된 패러다임이 존재하지 않는 전과학은 패러다임의 합의를 통해 정상과학이 된다. (패러다임은 과학철학자 토머스 쿤이 제안하고 정의한 개념으로, 한 분야의 연구자들에게 모델과 해결책을 제공하는 한동안 만들어진 과학적으로 인정받은 과학적 업적들을 뜻한다. 즉, 사람들의 견해나 사고를 근본적으로 규정하고 있는 인식의 체계나 이론적인 틀을 의미한다.) 즉, 정상과학에서는 패러다임이 확립됨에 따라 보편적인 이론과 모델이 받아들여진다. 패러다임은 학문 공동체에 시야를 제시해주어 이들의 연구에 결속력을 불어넣는다. 패러다임 하에서 정상과학의 탐구 과정이 진행되며, 정상과학에서 얻어진 과학적 지식들은 그 패러다임을 더욱 공고하게 한다. 그러나 이 탐구 과정에서 해당 패러다임으로는 설명되지 않는 이상 현상들이 발견되기 시작하고, 이들이 축적됨에 따라 기존의 패러다임에 위기가 찾아온다. 위기 끝에 이 현상들을 설명하는 새로운 패러다임으로 이전의 패러다임이 대체된다(Paradigm Shift).
같은 현상을 보는 서로 다른 패러다임에 속한 과학자들의 눈은 그 현상에 대한 다른 해석을 가져오고, 자신이 속한 패러다임 아래에서 연구를 하게 된다. 각기 다른 이 패러다임들은 그 현상에 대해 경쟁적인 관계를 가진다.
과학적 지식의 발전에서 패러다임의 전환은 과학자들의 세계관에 대한 변화 또한 가져온다. 자연의 실제 세계의 모습에는 변화가 없으나 그를 보는 관찰자의 시각이 전과는 달라진다. 같은 현상이 예전과는 다른 의미로 받아 들여지게 된다.
과학의 발전에 의한 패러다임의 전환은 일반 대중들의 세계관에도 영향을 준다. 뉴턴 역학이 정립되고, 현재 우주의 모든 상태를 알면 앞으로 일어날 일을 전부 예측할 수 있을 것이라 믿었던 시대는 사람들이 생각하는 신의 역할과 권위를 축소시켰고 인간 지성과 이성에 대한 신뢰를 증폭시켰다. 17세기에 과학의 발전은 근대적 세계관을 불러왔고 이 인간 이성을 중시하는 사회에서 과학 연구는 크게 지지받았다. 과학의 발전과 인간의 역사는 서로 영향을 주고받아왔다.
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