필연과 인과법칙의 절대 왕국에서 일어난 유쾌한 반란

우리는 모두 정해진 틀과 예측을 벗어난 결과에 열광한다. 스포츠팬들이 이변에 흥분하고 로또 열풍이 부는 것도 그 까닭일 것이다. 만일 인간의 삶이 시계추처럼 움직인다면 세상은 얼마나 답답하고 지루할 것인가. 그래서 우리는 우연한 사건을 통한 유쾌한 반란을 꿈꾼다.
그렇다면 필연과 인과법칙의 절대 영역이라는 과학의 경우는 어떨까? 우연은 과연 과학의 적일까?
페니실린의 발견으로 수많은 인명을 구하고 인류를 감염의 공포에서 해방시킨 알렉산더 플레밍은 일찍이 “과학의 80%는 우연을 통해 이루어진다”고 말한 바 있으며, 콜레스테롤과 지방산 대사의 메커니즘을 규명해 노벨 생리?의학상을 수상한 페오도어 리넨 역시 “의학 연구만큼 그 성패 여부가 우연과 직감에 크게 좌우되는 분야는 찾아보기 힘들 것이다”라고 말했다. 한 치의 오차도 허용하지 않는 필연과 합리주의의 영역이라고 생각했던 과학에서도 우연이 큰 힘을 발휘하고 있다는 것이다. 그뿐인가! 인류 기원의 열쇠로 일컬어지는 네안데르탈인이나 오스트랄로피테쿠스의 유골 역시 ‘우연히’ 발견되었고, 전설의 도시 폼페이나 진시황릉의 발견 역시 우연에서 비롯되었다.
문외한도 쉽게 읽을 수 있는 재미있는 과학 이야기!

『과학사의 유쾌한 반란-우연의 변덕과 실수의 발견사』는 이처럼 우연이 큰 역할을 한 사례들을 중심으로 과학사의 주요 사건들을 살펴보는 교양 과학사이다. 고고학, 인류학, 생물학, 의학, 약학, 화학, 물리학 등 7개 분야에서 인류에게 중요한 기여를 한 35가지 과학 사건이 소개되는데, 각각의 사례별로 시작과 결과가 우연과 어떤 연관을 맺고 있는지 풍부한 일화와 함께 서술하고 있어 해당 주제의 역사를 한눈에 볼 수 있다.
특히 과학의 대중화에 기여한 공로로 하인리히 베이홀트상 과학저널리즘 부문에서 메달을 수상한 이 책의 저자 하인리히 찬클은 ‘우연’이라는 비과학적인 시선을 택함으로써 경직된 과학주의의 신화를 벗겨낼 뿐 아니라 전공자가 아닌 일반 독자들이 쉽고 재미있게 과학에 접근할 수 있는 글쓰기 방식을 택하고 있다.
예를 들어 개의 오줌에 몰려드는 파리 떼를 이상히 여겨 췌장의 기능을 밝혀내는 과정을 통해 인슐린 개발의 역사를 개괄하고, 틈새도 없는데 반짝이는 빛을 찾아내는 뢴트겐의 행적을 추적하며 방사선과 관련된 과학 상식들을 풀어놓는다. 또한 웃음가스와 마취제의 개발에 얽힌 웃지 못할 사연, 사무실에서 굴러다니는 이상한 돌덩이에 박혀 있는 뼈 조각을 조사해 오스트랄로피테쿠스를 발견하는 과정 등을 한 편의 꽁트처럼 엮어낸다. 이처럼 어렵고 멀게만 느껴지던 과학 이야기를 쉽고 재미있게 풀어내는 저자의 입담 덕에 독자들은 긴장을 풀고 과학사는 물론 과학자들의 삶과 과학 정보를 접하는 묘미를 느낄 수 있다.
또 꼭지별로 각 주제와 관련된 다양한 사진과 자료들이 과학의 뒷이야기를 담고 있어 딱딱한 과학이라면 손사래를 치는 사람들도 쉽고 재미있게 읽을 수 있다.

과학사에 개입한 우연의 여러 얼굴

실험과 경험을 중시하는 근대과학의 확립 이래 과학계에서는 흔히 우연의 결과를 의심스러운 통계학상의 실수로 여기고 이를 관찰 대상에서 제외시켰다. 우연은 인과의 고리에 맞는 인식의 범위에서 벗어나 있기 때문이다. 그러나 과학자의 의도나 예측을 벗어난 우연한 사건에 의해 이루어진 과학적 발견이나 발명은 수없이 많다.
미국의 화학교수인 로이스톤 로버츠는 과학계의 우연한 발견들을 ‘행운의 도움을 빌린 발견(pseudo-serendipity)’과 ‘완전히 행운에 힘입은 발견(true serendipity)’으로 구분했다. ‘행운의 도움을 빌린 발견’은 아르키메데스가 목욕탕에서 부력의 원리를 찾아낸 것처럼 연구자들이 평소 알아내고자 노력하는 과정에서 우연에 의해 발견을 이루게 되는 경우를 가리킨다. 이와는 달리 ‘완전히 행운에 힘입은 발견’은 그야말로 아무 의도도 갖고 있지 않은 상태에서 이루어진 우연한 발견들로 고고학 분야에서 많이 찾아볼 수 있다.
위대한 과학적 발견에서는 인물들의 우연한 만남을 빼놓을 수 없다. DNA의 이중나선구조를 밝혀내 노벨상을 수상한 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭의 우연한 만남이 좋은 예이다. 나이 차도 크려니와 학문적 이력이나 연구 주제가 달랐던 두 사람이 케임브리지대학교에서 우연히 만남으로써, 그리고 캐번디시연구소의 소장이 만나기만 하면 몇 시간씩 줄기차게 토론을 벌이는 왓슨과 크릭이 ‘다른 사람들을 방해하지 않도록’ 둘이 함께 쓸 연구실을 마련해줌으로써 DNA의 구조를 밝히는 공동연구의 틀이 마련되었던 것이다. 역사상 가장 위대한 과학자 중 한 명으로 손꼽히는 마이클 패러데이 역시 우연한 기회에 유명한 전기화학자인 험프리 데이비의 실험조교가 되지 않았다면 ‘전자기유도 법칙’의 발견 같은 과학적 업적을 이루지 못하고 평생을 제본공으로 살았을지도 모를 일이다.
저자는 시간적 요소 역시 중요한 요소임을 밝힌다. 오토 한과 함께 원자핵 분열의 발견에 결정적 공헌을 한 유대인 출신의 천재 물리학자 리제 마이트너는 핵분열 발견 직전에 독일을 탈출해야 했기 때문에 그 공로가 묻혀버리고 말았다. 반면 리제와 공동 연구를 했던 오토 한은 노벨화학상을 받는 행운을 누렸다. 제2차 세계대전이 아니었다면, 그리고 리제가 남자였다면 그녀는 노벨상을 수상할 수도 있었을 것이다. 우연이 늘 행운만 가져오는 것이 아니라 심술을 부릴 수도 있다는 걸 보여주는 사례이다.
가족성 고콜레스테롤혈증 생성의 메커니즘을 밝혀내 1985년 노벨 의학상을 공동수상한 마이클 브라운과 조지프 골드스타인은 잘못된 가정에서 출발해 뜻하지 않게 중요한 결과를 얻은 경우이다. 그들은 가족성 고콜레스테롤혈증 환자에게서 혈중콜레스테롤 농도가 과도하게 높은 것은 효소의 결함이 원인일 것이라는 가정에서 출발했지만 연구과정에서 저밀도 리포단백질 수용체가 없기 때문이라는 것을 규명해냈던 것이다.


그래도 “기회는 준비된 정신에게만 찾아온다!”

저자 자신이 이 책의 ‘한국어판 서문’에서 밝히고 있는 것처럼 『과학사의 유쾌한 반란』은 과학사에 개입한 우연과 그 우연을 행운으로 바꾼 과학자들의 이야기를 긍정적인 시각에서 다루고 있다는 것이 가장 큰 특징이다. 이미 한국에도 소개된 『과학의 사기꾼』 등 일련의 저서를 통해 학계에 만연된 지적 기만과 사기 행각을 비판하는 작업을 해온 찬클은 우연을 준비된 필연으로 만든 위대한 과학자들의 모습을 간과하지 않음으로써 과학적 정보뿐 아니라 ‘기회는 준비된 사람만 잡을 수 있다’는 보편적인 진리를 재확인한다.
우선 저자는 위대한 프랑스의 생물학자 루이 파스퇴르의 “기회는 준비된 정신에게만 찾아온다”라는 말을 인용해 과학적 발견과 발명은 진실을 밝히고자 하는 노력, 새로운 것에 대한 호기심, 실패에 좌절하지 않는 용기와 과제에 대한 열정과 천착의 대가라는 것을 보여준다. ‘우연’이라는 ‘비과학적 요소’를 통해 과학을 바라봄으로써 과학의 주체는 과학 그 자체가 아니라 인간임을 역설적으로 강조하는 것이다.
특히 다양한 종류의 우연을 그냥 지나치지 않고 가치가 있는 정보를 포착해내는 과학자들의 통찰력과 탐구정신이야말로 과학 발전의 원동력임을 강조한다. 그리고 이미 갖고 있는 고정관념과 편견에서 벗어나 늘 새로운 시각으로 주위의 사물과 현상을 바라볼 것을 권한다.

“파울 에를리히는 새로 염색한 현미경표본을 실수로 오븐 안에 넣었다. 다음 날 아침 참으로 우연히 이 오븐에 불이 켜졌고 표본은 강한 열에 노출되었다. 에를리히는 자신의 실수에 화가 치밀었다. 하지만 표본을 현미경으로 관찰하자, 결핵균이 빨갛게 염색된 작은 막대기 모양으로 선명하게 보였다. 이 행운으로 에를리히는 보통은 확인하기 매우 어려운 결핵균을 가열하면 염색할 수 있다는 사실을 발견했다.”―154쪽

“리소자임의 발견을 통해 얻은 깨달음은, 때로는 아주 우연한 그리고 눈에 띄지 않는 사건에서도 중요한 것을 발견할 수 있다는 것이었다. 플레밍은 그 사실을 가슴속에 새겨두었다. 그는 어떤 배양균이든 우선 정확히 관찰하지 않고는 폐기하지 않는 습관을 갖게 되었다.”―164쪽

위대한 과학자들의 겸손함이 주는 감동

또한 우연히 마주친 기회를 적극적으로 활용해 개가를 올렸던 과학자들이 행운에 자만하지 않고 겸손하게 자신의 일에 매진했던 사례를 통해 연구자로서의 미덕을 강조하는 것도 잊지 않는다.

“(자궁암 검사법인 PAP 검사를 발견한) 파파니콜라우는 실험실에서 가장 편안함을 느끼는 겸손하고 부지런한 과학자였다. 그는 보통 일주일에 60시간 이상 일했고, 41세에 단 한 번 휴가를 갔을 뿐이다. 그는 1962년 80세로 사망할 때까지 이 원칙을 지켰다.”―100~101쪽

“평생 자신의 과학적 업적으로 상을 받는 것을 거부했던……패러데이는 자신이 학문의 세계에 들어서게 된 것이 엄청난 행운 덕분이라는 것을 결코 잊지 않았다. 그렇기 때문에 자신의 최대 과제는 과학을 사람들이 접할 수 있도록 대중화하는 데 있다고 보았다. 그래서 ‘어린이를 위한 크리스마스 강연’을 활성화시켰고, 이 강연은 오늘날까지도 열리고 있다.”―222~223쪽

“언젠가 왜 (X선 촬영) 특허권과 많은 돈을 거부했는지 질문을 받은 뢴트겐은 ‘학문은 모든 인류의 것이기 때문입니다’라고 대답했다.”―229쪽