과학적 실험과 기술

근대 과학에서의 실험과 기술

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근대 과학에서 수행하는 실험은 기술과 마찬가지로 물질을 가지고 수행하는 놀이이기도 하고, 실용적인 목적만을 위한 것은 아니지만 어떤 뚜렷한 목적을 충족시키려는 합목적적인 행위기도 하다. 순수과학을 대표하는 물리학, 화학, 생물학에서 입자물리학 실험, 유기화학 합성 실험, 유전공학의 유전자 조작 등 몇 가지 예를 통해 실험이 왜 기술과 같은 행위인지 살펴보자면 이렇다. 

 

유기 화학 합성 실험은 유기화학 자체의 '순수 연구'를 위해 수행되기도 한다. 그러나 똑같은 방법을 이용하는 실험이 새로운 의약품을 만드는 데 적용되기도 한다. 유기화학자가 처음에 새로운 의약품을 만들겠다는 생각은 전혀 하지 않고 단지 자신의 연구과정의 하나로서 합성해낸 유기화합물이 나중에 의약품으로 사용되는 경우도 있다. 이 점에서 이미 과학가 기술은 경계가 없다고 말할 수 있다.

천연물의 유기화학 합성

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이제 유기화학 합성 중에서 천연물을 합성하는 과정을 조금 자세히 들여다보면 유기화학자들은 자연 속의 동식물 속에 존재하는 화학물질을 천연물이라고 부른다. 그중에서 많은 유기화학자들이 연구 대상으로 삼는 것은 식물에 포함되어 있는 화학물질이다.

 

유기화학자들이 어떤 희귀한 향내를 내는 식물 속에 들어 있는 화학적 성분을 연구한다고 하자. 그러면 그들은 먼저 이 식물을 으깨어 그 속에 액체를 추출하고 이 액체 속에 들어 있는 많은 화학물질들을 분리해낸다. 그 후 이 물질들이 어떤 화학적 구조를 가진 것인지를 결정한다.

 

이 과정에서 그들은 핵자기 공명 장치, 질량분석기, 기체 크로마토그래피 등 여러 가지 기술적인 장치들을 사용한다. 화학구조를 결정한 후에 그들이 하는 일은 이 화합물을 실험실에서 합성하는 것이다. 

 

합성과정을 단순화해서 설명하면 크기가 작은 화합물들을 서로 섞은 다음 열을 가하거나 보조물질을 첨가하여 각각의 분자들이 들러붙게 만드는 것이다. 기술적 행위와 비교해서 이야기하면, 분자들을 붙이는 것은 어떤 장치를 만들 때 그것을 구성하는 부품들을 나사로 서로 꿰어 맞추거나 용접하는 것과 같은 행위이다.

 

일반적으로 화학자들이 분자들을 붙이는 일은 연구의 재미나 새로운 것을 추구하고 싶은 욕구로부터 나왔을 수도 있고 실생활에 직접 사용될 수 있는 물질을 만들겠다는 합목적적인 의도로 나왔을 수도 있다.

 

그렇다면 전자는 이카로스의 날개나 라이트 형제의 비행기 제작과 다를 바 없는 것이고 후자는 자동차나 기중기를 만드는 것과 다를 바 없는 행위이다. 단지 규모에서 커다란 차이가 있을 뿐 기술적인 행위와 구분되는 바가 없는 것이다.

 

 

 

노벨상을 받은 입자가속기

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입자물리학자들에게서 가장 중심 되는 연구는 물질의 최종 구성성분을 찾기 위한 것이다. 이들은 한편으로는 수학적인 계산에 의존하는 이론적 작업을 통해 물질에 관한 궁극 이론을 만들어 내는 연구를 하고, 다른 한편으로는 실험을 통해 최종 입자를 발견하고 증명하는 작업도 한다. 이들이 실험에서 사용하는 기구는 입자가속기이다.

 

이 기구가 없이는 현대의 입자물리학은 존재할 수 없는데 그 기능은 원자보다 더 작은 중성자나 양성자 등의 미립자들을 엄청나게 커다란 힘으로 충격을 가해 더 작은 입자들로 쪼개는 것이다. 실험실에서는 종종 충격으로 인해 새로운 입자가 형성되기도 한다. 지금까지 이 실험으로 많은 미립자들이 발견되고 이 발견 공로로 많은 연구자들이 노벨상을 받았다고도 한다.