[연구] 과학 실험의 철학: 리뷰

출처: Radder, H. (2009). The philosophy of scientific experimentation: a review. Automated experimentation, 1, 1-8.

https://aejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/1759-4499-1-2

 

실험 과학의 부상

The rise of experimental science

 

지난 수십 년 동안 실험 과학의 역사적 발전이 자세히 연구되었다. 하나의 초점은 16세기와 17세기 자연 과학의 부상 동안 실험의 본질과 역할에 있었다. 이른바 과학 혁명에 대한 초기 설명은 수학적 방법의 보편화 또는 세계관의 기계화를 결정적인 성과로 강조했다. 이에 반해, 16세기와 17세기 과학에 대한 최근 연구들은 새로운 실험적 관행과 실험적 지식의 중요한 역할을 강조하고 있다. 프란시스 베이컨, 갈릴레오 갈릴레이, 로버트 보일과 같은 주요 인물들이 이에 해당한다. 1650년대 후반과 1660년대 초반에 보일과 토마스 홉스 간의 논쟁은 과학 실험의 최근 역사 서술의 전형이 되었다[1]. 홉스는 기하학 전통의 '구식' 공리적-연역적 스타일을 옹호한 반면, 보일은 실험적 '사실'에 대한 더 겸손한 추정적 지식을 지지했다. 이 논쟁에서 동시에 논의된 것은 보일의 공기 펌프 실험의 기술적 세부사항, 실험적 지식의 인식론적 정당화, 그리고 새로운 실험적 과학 스타일의 사회적 정당성이었다.

 

자연 과학에서 실험의 역할에 대한 더 포괄적인 설명은 토머스 쿤에 의해 제안되었다[2]. 그는 현대 물리 과학의 부상이 두 가지 동시적인 발전에 기인한다고 주장한다. 한편으로는 천문학, 정역학, 광학과 같은 고전적 또는 수학적 과학에서 근본적인 개념적 및 세계관의 변화가 일어났으며, 다른 한편으로는 빛, 열, 자기, 전기 등의 연구를 다루는 새로운 베이컨식 실험 과학이 등장했다. 쿤은 19세기 후반이 되어서야 실험적 전통과 수학적 전통이 체계적으로 상호작용하고 결합하게 되었다고 주장한다. 예로는 19세기 전반 동안 베이컨식 열 과학이 실험-수학적 열역학으로 변형된 것이 있다. 대략 같은 시기에, 주로 실험 중심의 과학과 기술 사이의 상호작용도 크게 증가했다. 이 기술의 과학화의 중요한 결과로는 화학 염료와 인공 비료가 있다.

 

19세기 후반부터는 다양한 다른 과학에서도 광범위한 실험이 뿌리내렸다. 이는 특히 생리학을 포함한 의학에서 일어났으며, 약간 후에 심리학, 더 나아가 사회과학에서도 이루어졌다. 이들 과학의 많은 실험의 특징은 통계적 방법에 대한 강한 의존이다(예: [3] 참조).

 

과학적 실험 철학의 부상

The rise of the philosophy of scientific experimentation

 

실험의 실제적인 관행과 더불어, 다양한 저자들—철학자와 철학적 사고를 가진 과학자들 모두—이 과학적 실험의 본질과 기능에 대해 성찰해왔다. 잘 알려진 예로는 베이컨과 갈릴레오가 실험 방법을 옹호한 것을 들 수 있다. 존 스튜어트 밀(19세기 중반)과 에른스트 마흐(19세기 말에서 20세기 초)는 실험의 방법론적 및 인식론적 분석을 제공했다. 클로드 베르나르는 의학에서 실험 방법의 사용을 장려하고 분석했다. 그의 저서 실험 의학 연구 입문 [4]은 20세기 프랑스 작가들, 특히 피에르 뒤엠, 가스통 바슐라르, 조르주 캉길렘에게 영향을 미쳤다. 이 저자들은 과학에 대한 설명에서 실험의 일부 측면을 다루었지만, 과학적 실험 철학의 실질적이고 일관된 전통은 아직 형성되지 않았다.

 

그러나 그러한 전통은 20세기 후반 독일에서 형성되었다. 이 독일 전통 내에서는 두 가지 접근 방식을 구분할 수 있다. 하나는 후고 딩글러의 선구적인 연구 [5]에 의해 발전된 것이다. 딩글러는 실험의 조작 및 개입적 성격을 강조하며, 따라서 실험이 기술과 연관되어 있다kinship to technology고 보았다. 그의 목표 중 하나는 길이 또는 질량과 같은 물리학의 기본 이론적 개념들이 구체적인 실험적 행위에 어떻게 기초할 수 있는지를 보여주는 것이었다. 1960년대와 1970년대 동안, 딩글러의 이러한 견해는 파울 로렌첸, 클라우스 홀츠캄프, 페터 야니히 등의 여러 독일 철학자들에 의해 체계적으로 발전되었다. 최근에는 실험적 행위를 통해 이론적 개념을 구성하는 방법론적 접근이 실험 절차와 결과에 대한 보다 문화적 해석으로 대체되었다 [6].

 

독일 전통 내에서 두 번째 접근 방식은 실험과 기술experiment and technology 사이의 연관성에서 더 직접적으로 출발한다. 여기서 주요 인물은 초기 위르겐 하버마스이다. 1960년대 그의 작업에서 하버마스는 (경험-분석적) 과학을 '예상된 기술anticipated technology'로 개념화했으며, 그 결정적인 연결 고리는 실험적 행위였다 [7]. 칼 마르크스, 마르틴 하이데거, 허버트 마르쿠제의 정신에 따라 하버마스의 목표는 단순히 (과학적) 지식의 이론을 개발하는 것이 아니라 기술관료적 이성technocratic reason에 대한 비판을 제시하는 것이었다. 최근에는 이 독일 전통을 앵글로색슨 실험 철학 [8, 9]과 현대 과학기술의 사회학적 연구 [10]와 연결하려는 시도가 이루어졌다. 스르잔 렐라스 [11]의 '과학을 기술로 보는' 최근 연구는 이 독일 전통의 두 번째 가지에 넓게 영감을 받은 것으로 볼 수 있다.

 

영어권에서는 1970년대 중반부터 과학적 실험에 관한 상당수의 연구가 이루어졌다. 이러한 연구들은 쿤의 '과학사 및 과학철학 프로그램'의 결과물이다. 과학적 지식의 사회학자들은 (역사적이거나 현대적인) 과학적 논쟁을 연구하면서 종종 실험적 작업에 집중했다 (예: [12]). 한편, 소위 '실험실 연구'는 실험 과학자들의 일상적인 관행을 다루었다 (예: [13]). 보다 과학사 및 과학철학에 충실한 접근 방식은 이언 해킹의 실험의 상대적 자율성 주장과 실험을 독립적인 연구 주제로 다루어야 한다는 주장에서 시작되었다 [14]. 여기에는 앨런 프랭클린, 피터 갤리슨, 데이비드 구딩, 한스-요르그 라인베르거 등의 연구가 포함된다 (편집된 논문집 [15, 16], [17] 참조).

 

최근에는 여러 철학자들이 실험의 역사적, 사회학적 연구 결과를 보다 발전된 이론적-철학적 분석과 결합해야 한다고 주장하고 있다 [18]. 그들은 성숙한 실험 철학이 단순히 실험의 실제적 특징들을 나열하는 데 그치지 않고, 실험적 관행과 실험적 지식에 대한 체계적인 분석을 시도해야 한다고 주장한다. 후자는 과학 실험에 대한 사회학적 및 역사적 문헌에서 종종 부족한 부분이다.

 

 

개입과 생산, 그리고 그 철학적 함의

Intervention and production, and their philosophical implications

 

과학의 전반적인 실천에서 실험의 특정한 특징들을 살펴볼 때, 한 가지 특징이 두드러진다. 실험을 수행하기 위해, 그것이 대규모이든 소규모이든 실험자들은 물질 세계에 적극적으로 개입해야 한다. 더 나아가, 이 과정에서 그들은 다양한 새로운 객체, 물질, 현상, 그리고 과정을 만들어낸다. 더 정확하게 말하자면, 실험은 실험 시스템의 물질적 실현(즉, 연구 대상, 장치, 그리고 그 상호작용)과 이 시스템의 환경에 대한 적극적인 개입을 포함한다experimentation involves the material realization of the experimental system (that is to say, the object(s) of study, the apparatus, and their interaction) as well as an active intervention in the environment of this system. 이 점에서 실험은 이론과 대조된다. 비록 이론적 작업도 물질적 행위(예: 수학적 공식의 타이핑이나 기록)를 수반하지만 말이다. 따라서 실험 철학의 중심 문제는 실험적 개입과 생산의 본질, 그리고 그 철학적 함의the nature of experimental intervention and production, and their philosophical implications에 관한 질문이다. 물론, 때로는 과학자들이 소위 사고 실험을 고안하고 논의한다 [19]. 그러나 이러한 ‘실험’들은, 핵심적인 개입과 생산의 측면이 결여된 경우, 실험이라고 보기보다는 실험적으로 실현 가능하든 아니든, 특정 유형의 이론적 논증으로 이해하는 것이 더 적합하다.

 

분명히, 물질 세계에 대한 어떤 종류의 개입이든 과학적 실험으로 간주되지는 않는다. 일반적으로 성공적인 실험은 최소한 일정한 안정성과 재현 가능성을 요구하며, 이러한 요구를 충족하려면 실험 시스템과 그 환경에 대한 통제, 그리고 실험자 및 실험을 실현하는 데 관여하는 다른 사람들의 규율이 필요하다.

 

실험자들은 안정적이고 재현 가능한 실험을 만들어내기 위해 다양한 전략을 사용한다(예: [20, 21], [6] 참조). 그러한 전략 중 하나는 실험적 효과의 '순수한 사례pure cases'를 실현하려는 시도이다. 예를 들어, 1820년대에 수행된 초기 전자기 실험에서, 앙드레 앙페르는 전류와 자유롭게 매달린 자침 사이의 상호작용을 조사했다 [22]. 그는 자신의 실험 시스템의 여러 요소를 체계적으로 변화시키면서 그것들이 실험 과정에 불안정한 영향을 미치는지 여부를 확인했다.

 

또한, 안정적인 객체-장치 시스템stable object-apparatus system을 실현하려면 이 시스템과 환경 간의 (실제 및 잠재적) 상호작용에 대한 지식과 통제가 필요하다. 실험의 목표와 설계에 따라 특정 상호작용은 필수적일 수 있고(따라서 필요함), 허용될 수 있으나 무관할 수 있고, 방해가 되기 때문에 금지될 수 있다. 따라서 전자기 실험에서 앙페르는 지구 자기장의 잠재적인 방해를 예상했다. 이에 대응하여, 그는 지구 자기장이 방해가 아닌 허용된 상호작용으로 작용하도록 실험을 설계했다.

 

실험적 안정성의 또 다른 측면은 재현 가능성이라는 개념에 의해 암시된다 [9]. 실험의 성공적인 수행은 원래 실험자에 의해 이루어진 성과이며, 이는 특정한 지역적 상황의 독특한 측면에 의존할 수 있다. 그러나 다른 실험적 맥락에서 수행할 수 없는 순전히 지역적인 실험은 결국 과학에 있어 생산적이지 않다. 하지만 실험의 수행이 복잡한 과정이기 때문에, 어떤 반복도 원래의 실험과 완전히 동일하지 않으며, 많은 반복은 여러 측면에서 다를 수 있다. 이러한 이유로, 우리는 실험 과정의 특정 측면이나 여러 번의 실험 결과의 특정 평균과 같은, 재현 가능한 것이 무엇인지 또는 무엇이 요구되는지 명확히 할 필요가 있다. 또한, 누가 실험을 재현할 수 있어야 하는지에 대한 질문도 있다(예: 원래 실험자, 동시대 과학자들, 또는 모든 과학자나 인간). 이러한 질문들을 조사하면 실험 실천에서 다른 역할을 하는 다양한 유형과 범위의 실험적 재현 가능성을 확인할 수 있다.

 

물리학, 화학, 분자생물학의 실험실 실험에서는 연속적인 실험에서 관련 객체가 동일한 상태에 있다고 가정할 수 있을 정도로 연구 대상을 통제할 수 있다. 따라서 통계적 방법은 주로 데이터를 추가로 분석하거나 처리하는 데 사용된다(예: 데보라 마요의 오류 통계적 접근법 참조 [23]). 반면, 야외 생물학, 의학, 심리학 및 사회 과학에서는 이러한 엄격한 실험적 통제가 종종 불가능하다. 이를 보완하기 위해 이들 분야에서는 통계적 방법이 실험 대상 그룹을 직접 구성하는 데 사용되며, 이 그룹들은 평균적으로 동일한 특성을 지닌 것으로 간주된다. 이러한 그룹이 구성된 후에야 비로소 연구 대상에 대한 가설을 조사할 수 있다. 이 대조를 다르게 표현하면,

• 전자의 과학 그룹에서는 통계적 고려가 주로 실험 데이터와 이론적 가설을 연결하는 데 관련되지만,
• 후자의 그룹에서는 통계가 실제 개별 데이터를 생성하는 단계에서부터 이미 중요한 역할을 한다고 할 수 있다.

 

과학적 실험의 개입과 생산 측면은 여러 철학적 질문에 함의를 지닌다. 이미 바슐라르가 제시한 일반적인 교훈은 다음과 같다. 실험의 개입과 생산적 성격은 실험적 객체와 현상 자체가 적어도 부분적으로 인간의 간섭을 통해 물질적으로 실현된다는 점을 시사한다. 따라서 실험적 객체와 현상에 대한 지식뿐만 아니라 그것들의 실제 존재와 발생 또한 실험자의 특정한 생산적 개입에 의존하게 된다. 이 사실은 몇 가지 중요한 철학적 문제를 제기한다. 실험적 객체와 현상이 능동적인 인간 개입을 통해 실현되어야 한다면, 여전히 '자연적인' 자연을 말할 수 있는지, 아니면 단순히 인위적으로 만들어진 실험실 세계를 다루는 것인지 의문이 생긴다. 실험적 객체와 현상이 인위적이고 인간에 의해 만들어진 것에 불과하다는 완전한 구성주의fully-fledged constructivism를 지지하고 싶지 않다면, 현실에 대한 보다 세분화된 분류 체계를 개발할 필요가 있다. 이러한 맥락에서 여러 저자들(예: [20, 9])은 실험 과학에 대한 적절한 해석이 힘, 가능성, 경향성과 같은 어떤 유형의 성향 개념을 필요로 한다고 주장했다. 이러한 인간 독립적인 성향이 특정 실험적 과정을 인간이 구성할 수 있도록 뒷받침하고 가능하게 한다는 것이다.

 

또한 중요한 질문은 과학자들이 인위적인 실험적 개입을 통해 인간 독립적인 자연에 대한 지식을 얻을 수 있는지 여부이다. 일부 철학자들은 적어도 철학적으로 중요한 몇몇 경우에서, 인위적 실험실 실험에서 자연적인 대응물로의 '역추론'이 정당화될 수 있다고 주장한다. 또 다른 접근 방식은 실험 과학의 구성된 본질을 인정하면서도 그 결과가 처음 실현된 맥락과 후속 발전 모두에 대해 일정한 지속성과 자율성을 획득한다는 사실에 중점을 둔다. 이러한 맥락에서 데이비스 베어드는 객관적 사물 지식을 설명하는데, 여기서 사물에 담긴 지식은 왓슨과 크릭의 물질적 이중 나선 모델이나 와트와 서던의 증기 기관 지표와 같은 물질적 대상에 내포되어 있다 [24].

 

실험 과학의 또 다른 중요한 특징은 장치의 작동과 그것에 대한 이론적 설명의 구분이다. 실제로 실험 장치가 잘 작동하는 경우가 종종 있지만, 과학자들이 그것이 어떻게 작동하는지에 대해서는 의견이 다를 수 있다. 이 사실은 이론적 수준에서의 다양성과 변동성이 실험의 물질적 실현 수준에서 상당한 안정성과 함께할 수 있다는 주장을 뒷받침한다. 이 주장은 철학적 목적으로 활용될 수 있으며, 예를 들어 실체 실재론 [14]이나 지시적 실재론 [8]을 정당화하는 데 사용될 수 있다.

 

(실험) 과학과 기술의 관계

The relationship between (experimental) science and technology

 

전통적으로 과학 철학자들은 과학의 목표를 대략적으로 세계에 대한 신뢰할 수 있는 지식을 생성하는 것으로 정의해왔다. 더욱이, 명시적이든 암묵적이든 경험주의적 영향의 결과로, 실험적 지식의 생산을 당연하게 여기고 이론적 지식에 집중하는 경향이 강했다. 그러나 과학의 역사적 발전과 현재 상태를 더 경험적으로 살펴본다면, 이러한 접근은 편향적인 것으로 간주되어야 한다. 아르키메데스의 지레와 도르래 시스템부터 복제 양 돌리까지, (실험) 과학의 발전은 기술의 발전과 복잡하게 얽혀 있다([25, 26]). 실험은 종종 특별히 설계된 기술적 장치들을 필수적으로 사용하며, 반대로 실험 연구는 기술적 혁신에 기여하는 경우가 많다. 또한, 실험 과정과 기술적 과정의 실현 사이에는 상당한 개념적 유사점이 있으며, 특히 자연을 조작하고 통제할 수 있다는 가능성과 필요성에 관한 것이 가장 중요하다. 이러한 사실들을 종합하면, 과학과 기술의 관계가 과학 실험 연구의 중심 주제가 되어야 한다는 주장은 정당하다.

 

과학에서 기술의 역할을 연구하는 한 가지 명확한 방법은 실험에서 사용되는 도구와 장비에 초점을 맞추는 것이다. 많은 연구들은 과학 실험 철학에 대한 통찰을 제공하는 풍부한 자료가 과학 기기 연구에 있음을 보여주었다(예: [15, 17, 18], [27] 참조). 예를 들어, 실험 설계에서 시각적 이미지의 역할에 집중하여 사고와 시각의 관계라는 더 넓은 문제를 탐구할 수 있다. 또는 의도된 실험의 인지적 기능이 어떻게 물질적으로 실현될 수 있는지, 그리고 이것이 기술적 기능과 물질적 구조의 관계에 대해 어떤 함의를 가지는지 연구할 수 있다. 또한, 도구적으로 중개된 실험 결과의 표현 방식과 질적 결과와 양적 결과에 대한 인식적 또는 사회적 평가의 문제를 논의할 수 있다.

 

이러한 연구들 외에도, 몇몇 저자들은 과학 기기나 장치에 대한 분류를 제안했다. 한 가지 제안된 구분은 다음과 같다.

• 특정 속성의 값을 측정하여 그 속성을 나타내는 기기(예: 혈압을 측정하는 장치),
• 자연에서 존재하지 않는 현상을 만들어내는 기기(예: 레이저), 그리고
• 실험실에서 자연 과정을 가깝게 모방하는 기기(예: 떨어지는 물체의 과정과 특성을 모방하는 앳우드 기계) 

 

이러한 분류는 과학 기기와 관련된 철학적 질문을 탐구하는 데 훌륭한 출발점이 된다. 예를 들어, 기기를 인간의 감각 능력을 단순히 증강시키는 도구로 보는 경험주의적 견해의 불충분함을 보여준다. 그러나 기기 자체에 대한 독점적인 초점은 두 가지 사항을 간과할 수 있다.

• 첫째, 실험 설정에는 종종 다양한 '장치'들이 포함되며, 예를 들어 위험한 방사선을 차단하기 위한 콘크리트 벽, 온도계를 지탱하는 받침대, 액체를 저어주는 숟가락, 방을 어둡게 하는 커튼 등이 있다. 이러한 장치들은 보통 기기라고 불리지 않지만, 실험의 성공적인 수행과 해석에 필수적이며 따라서 고려되어야 한다.
• 둘째, 기기에 지나치게 강조할 경우 실험 시스템의 환경, 특히 실험 시스템과 그 환경 간의 상호작용을 통제할 필요성을 간과할 수 있다. 따라서 과학적 실험에 대한 포괄적인 관점은 기기 자체의 분석을 넘어서, 이 기기가 작동해야 하는 구체적인 설정을 충분히 고려해야 한다.

마지막으로, 실험과 기술의 관계에 대한 일반적인 철학적 중요성의 문제도 있다.

• 과학에서 기술의 중요성을 강조하는 철학자들 중 일부는 '과학은 기술이다'라는 관점을 지지한다. 즉, 과학의 본질—실험 과학뿐만 아니라 이론 과학도—을 기본적으로 기술적이라고 보는 전체적인 해석을 옹호한다(예: [5, 7], [11] 참조).
• 그러나 다른 저자들은 과학을 기술로 축소시키는 것을 비판하고 이론적-개념적 및 형식적-수학적 작업의 독자적 성격을 옹호하면서 덜 급진적인 견해를 취한다. 이와 같은 입장은 기술적 측면, 또는 보다 정확히 말해 과학의 개입 및 생산 측면의 중요성을 강조하면서도, 이 측면을 이론적 차원의 보완적 요소로 본다(예: [8, 24], [28] 참조).

 

이론이 실험에서 차지하는 역할

The role of theory in experimentation

 

이제 과학 실험 연구의 또 다른 중요한 주제, 즉 실험과 이론의 관계로 넘어가야 한다. 이 주제는 두 가지 방식으로 접근할 수 있다.

• 첫 번째 접근법은 실험적 실천으로부터 이론이나 이론적 지식이 어떻게 발생할 수 있는지를 묻는다. 프랭클린(Franklin) [21]은 20세기 물리학에서 이론의 실험적 확인과 반증을 자세히 설명하고 분석했다. 또한 지오라 혼(Giora Hon) [28]은 실험적 오류의 분류를 제시하며, 오류의 개념이 물질적 실험 과정에서 명제적 이론적 지식으로의 전환을 설명하는 데 활용될 수 있다고 주장했다(참조 [29]).
• 두 번째 접근법은 실험 실천 내에서 기존 이론 또는 이론적 지식이 차지하는 역할에 대해 탐구한다. 지난 25년 동안, 이 질문은 세밀하게 논의되어 왔다. 실험은 실제적으로나 논리적으로 사전 이론에 의존하는가? 

그렇다면 어떤 측면에서, 그리고 어느 정도까지인가? 이 섹션의 나머지 부분에서는 이 질문에 대한 몇 가지 논쟁을 검토한다.

• 실험이 이론에 의존한다는 주장 중 가장 강력한 버전은 모든 실험이 조사 중인 객체에 대한 하나 이상의 이론의 관점에서 계획되고, 설계되며, 수행되고, 사용된다는 것이다. 이러한 맥락에서, 유스투스 폰 리비히(Justus von Liebig)와 칼 포퍼(Karl Popper)는 모든 실험이 기존 이론의 명시적 검증이라는 견해를 옹호했다. 이 견해는 실험적 연구를 이론적 탐구에 완전히 종속시킨다. 그러나 지난 25년 동안 출판된 많은 실험 연구를 바탕으로, 이 주장이 잘못되었다고 안전하게 결론지을 수 있다. 우선, 실험의 목표가 단순히 안정적인 현상이나 작동 장치를 실현하는 것일 때가 종종 있기 때문이다. 그렇다고 해서 이론을 검증하는 것이 특정 과학적 맥락에서 중요한 목표가 될 수 없다는 의미는 아니다.
• 반대편 극단에서는, 실험이 기본적으로 이론과 무관하다는 주장이 있다. 구식 독일 '방법론적 구성주의' 학파(참조 [6])는 이 입장에 가까웠다. 다소 더 온건한 견해는 과학 실천에서 이론과 무관한 실험이 가능한 경우가 있으며 실제로 존재한다는 것이다. 이 견해는 이러한 '탐색적' 실험을 수행하려면 자연과 장치에 대한 몇 가지 아이디어가 필요하지만, 조사 중인 현상에 대한 잘 발달된 이론은 필요하지 않다고 인정한다. 이언 해킹(Ian Hacking) [14]과 프리드리히 슈타인레(Friedrich Steinle) [22]는 실험 과학의 역사에서 사례 연구를 바탕으로 이 주장을 한다. 마이클 하이델베르거(Michael Heidelberger) [30]는 이 견해를 보다 체계적으로 뒷받침하려 한다. 그는 이론에 의존하는 도구와 인과적 기반의 도구를 구분하며, 후자의 유형의 도구를 사용하는 실험은 기본적으로 이론과 무관하다고 주장한다.
• 또 다른 견해는 과학 실천에서 관찰되는 모든 구체적 활동이 이론에 의해 안내되지 않는다는 점을 인정한다. 하지만, 이 견해에 따르면 특정 활동이 진정한 실험으로 간주되려면 이론적 해석이 필요하다고 주장한다(참조 [8, 9, 28], [31]). 보다 구체적으로, 실험을 수행하고 이해하는 것은 실험 과정이 물질적으로 실현되는 것에 대한 이론적 해석에 의존한다. 일반적으로 다양한 종류의 이론이 관련될 수 있으며, 여기에는 일반적인 배경 이론, 도구(물질적, 수학적, 계산적) 이론 또는 모델, 조사 중인 현상에 대한 이론 또는 모델이 포함된다.

 

이러한 주장에 대한 하나의 논거는 실험이 장치의 관찰 가능한 특성과 조사 중인 객체의 특성 간의 재현 가능한 상관관계를 실현하는 것을 목표로 한다는 사실에서 비롯된다. 이 상관관계를 물질적으로 실현하고 장치를 검사함으로써 객체에 대해 배울 수 있는 내용을 아는 것은 실험 시스템과 그 환경에 대한 이론적 통찰에 의존한다. 따라서 이러한 통찰은 재현 가능한 상관관계를 얻는 데 관련된 실험의 측면에 관한 것이다. 이론적 해석이 실험 과정의 모든 세부 사항을 완전히 이해할 필요는 없으며, 실제로도 그렇지 않을 것이다.

 

실험에서 이론의 중요성에 대한 또 다른 논거는 단일 실험 수행만으로는 안정적인 결과를 확립할 수 없다는 점이다. 그러나 여러 번의 다른 실험 수행은 거의 항상 다소 가변적인 값을 생성할 것이다. 그럼 질문은 다음과 같다. 이 사실은 측정된 속성의 본질에 대해 무엇을 말하는가? 그 속성은 고정된 구간 내에서 변동하는가? 그것은 확률적인 속성인가? 아니면 그 실제 값이 일정하며 변동은 무작위 변동에 기인하는가? 실험 실천에서 이러한 질문에 대한 답은 측정된 속성의 본질에 대한 선행 이론적 해석에 기초한다.

 

이러한 주장에 관해 중요한 점은, 실제로 실험에 대한 이론적 해석이 항상 명시적이지는 않으며, 실험자들이 그것의 사용과 중요성을 항상 인식하는 것은 아니라는 것이다. 특정 실험이나 실험 절차의 수행이 일상적이게 되면, 이론적 가정은 보이지 않게 된다. 그것들은 마치 '세상의 보이지 않는 창'과 같다. 그러나 실험을 수행하고 이해하는 학습의 맥락이나 그 결과가 매우 중요하거나 논란이 되는 상황에서는 암묵적인 해석이 명시적으로 드러나고 경험적 및 이론적 검토의 대상이 될 것이다. 이는 이론적 해석의 주요 주체가 개별 실험자가 아니라 관련된 과학 공동체임을 의미한다.

 

결론: 과학적 실험에서의 추가적인 이슈들

In conclusion: further issues in scientific experimentation

 

앞서 보았듯이, 과학적 실험에 대한 체계적인 철학적 연구는 비교적 최근에 등장한 현상이다. 따라서 어느 정도 주목을 받았으나 더 상세한 논의가 필요한 여러 가지 추가적인 이슈들이 존재한다. 이 리뷰 논문의 결론에서는 그러한 이슈들 중 세 가지를 간략하게 논의하고자 한다.

 

첫째, 최근 과학적 실천에서 '컴퓨터 실험'의 사용이 점점 증가하고 있다. 이러한 실험은 물질적 개입, 컴퓨터 시뮬레이션, 이론적 및 수학적 모델링 기법의 다양한 혼합을 포함한다(참조 [32]). 종종 더 전통적인 실험적 접근 방식은 컴퓨터 시뮬레이션에 의존하는 접근 방식으로 대체되며, 때로는 예산 문제로 인해 이러한 대체가 이루어진다. 보다 일반적으로, 컴퓨터 과학과 기술은 실험 수행, 분석, 해석뿐만 아니라 결과의 시각화, 저장 및 전파에도 광범위하게 사용되고 있다. 자동화된 실험은 이러한 발전의 중요한 부분을 차지한다.

 

이러한 새로운 발전은 과학적 실험에 대한 학문적 연구에 중요한 질문을 제기한다. 먼저, 몇 가지 선구적인 연구가 이루어졌지만(예: 생명과학 연구에서 데이터베이스와 생정보학의 역할에 관한 연구 [33]), 이 새로운 영역을 개척할 많은 경험적 연구가 필요하다. 또한, 새로운 방법론적 질문이 제기되는데, 혁신적이면서도 타당한 방식으로 이 자동화된 실험을 어떻게 수행할 것인가에 대한 문제이다. 인공지능의 역사에서 알 수 있듯이, 자동화에 대한 기대는 때때로 과도하게 낙관적이거나 근거가 부족할 수 있다([34, 35]). 따라서 자동화를 통해 무엇을 달성할 수 있고 무엇을 달성할 수 없는지에 대한 비판적인 평가가 특히 중요하다(인공지능에서 형식적 기호 조작 및 신경망 접근 방식의 사례에 대해서는 [36]의 5장과 12장 참조). 이와 관련하여, 새로운 접근 방식의 결과가 정당한지에 대한 인식론적 질문이 있다. 실험에는 항상 물질적 요소가 포함되어야 하는가, 아니면 시뮬레이션 실험도 동일하게 신뢰할 수 있고 유용한가(참조 [37])? 마지막으로, 컴퓨터 실험은 종종 기후 과학과 같은 복잡하고 대규모 시스템에 적용된다. 이러한 맥락에서 과학적 문제와 정책 문제는 밀접하게 연결되며, 이는 과학적 실험 연구의 중요한 주제가 된다(참조 [38]).

 

두 번째로 더 많은 주목을 받아야 할 이슈는 경제학, 사회학, 의학, 심리학과 같은 사회 및 인간 과학에서 실험의 본질과 역할이다. 이들 과학의 실천가들은 상당수의, 심지어는 대규모의 활동을 '실험적'이라고 부른다. 그러나 이 사실은 주로 자연과학에 초점을 맞춰온 실험 철학 문헌에서는 거의 반영되지 않았다. 따라서 향후 연구에서 해결해야 할 과제는 경제학, 사회학, 의학, 심리학에서의 실험 방법론적 문헌을 자연과학 실험에 대한 과학 철학 문헌과 연결하는 것이다(참조 [39, 40]).

 

자연과학과 사회 또는 인간 과학의 유사점과 차이점을 철학적으로 반영할 때 자연스럽게 떠오르는 한 가지 주제는 인간을 대상으로 한 실험에서 실험 대상자들이 이 실험에서 일어나는 일을 자신만의 방식으로 해석하고, 이러한 해석이 실험자들이 의도한 행동 이상의 반응에 영향을 미칠 수 있다는 점이다. 이 문제는 인간 및 사회과학 실천가들에게는 잘 알려진 바와 같이 '편향된' 반응을 피하는 방법론적 문제이다. 그러나 보다 넓은 철학적 또는 사회문화적 관점에서 이 문제는 반드시 편향의 문제일 필요는 없다. 이는 과학적 해석과 상식적 해석 간의 충돌을 반영할 수도 있다. 이러한 충돌이 발생할 경우, 사회적 및 윤리적 문제가 대두되는데, 이는 인간의 본질을 정의할 권한이 누구에게 있는가, 즉 과학자인가 아니면 사람들 자신인가라는 근본적인 질문으로 귀결되기 때문이다. 이 질문에서 비롯되는 방법론적, 윤리적, 사회적 이슈는 인간 및 사회과학의 실험 연구에서 계속 중요한 주제가 될 것이다.

 

마지막 이슈로, 오래된 독일 전통에서는 실험 과학과 기술을 둘러싼 더 넓은 규범적 질문들을 명시적으로 다루었다. 예를 들어 하버마스의 견해는 사회에서 과학과 기술의 위치에 대한 더 넓은 개념화에 큰 영향을 미쳤다. 지금까지, 최근의 영어권 실험 철학 접근 방식은 더 좁게 제한된 학문적 주제를 주로 다루어 왔다. 규범적 질문이 고려된 경우에도, 이는 주로 도구의 적절한 기능이나 실험 증거의 정당성에 대한 인식적 규범성 문제에 국한되었다. 인식적 규범성과 사회적 또는 윤리적 규범성 간의 연결에 대한 질문은 거의 다루어지지 않았다.

 

그러나 이러한 질문을 제기하는 것은 비현실적인 일이 아니다. 예를 들어, 동물이나 인간을 실험 대상으로 사용하는 실험은 종종 방법론적 요구와 윤리적 요구 사이의 긴장으로 인해 다양한 규범적 문제에 직면한다 [41]. 다른 규범적으로 관련된 질문은 실험 과학과 과학 기반 기술에서 인공과 자연의 문제와 관련이 있다. 예를 들어, 실험적으로 분리된 유전자가 자연적 존재인가 인공적 존재인가에 대한 질문을 생각해 보자. 이 질문은 환경 철학에서 자주 논의되며, 이에 대한 다른 답변은 서로 다른 환경 윤리와 정치적 입장을 수반한다. 더 구체적으로, 인공과 자연의 대조는 특히 유전자와 다른 생물의 일부에 대한 특허 문제에서 중요한 역할을 한다. 자연 현상의 발견은 특허가 불가능하지만, 인공적 현상의 발명은 가능하기 때문이다 [42].

 

비록 실험 철학자들이 이러한 더 넓은 사회적 및 규범적 문제를 모두 해결할 것으로 기대되지는 않지만, 그들은 가능한 접근 방식과 해결책에 대한 논쟁에 기여할 수 있다. 이 점에서, 과학적 실험 철학은 기술 철학과의 연관성에서 이익을 얻을 수 있다. 기술 철학은 항상 기술적 문제와 사회적 또는 규범적 문제 간의 상호 연결성에 민감한 반응을 보여왔기 때문이다.