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창가학회 교리와 철학
법화경
묘법연화경(妙法蓮華經)은 줄여서 ‘법화경’이라 불리며, 대승불교의 경전 가운데에서도 가장 핵심적인 경전으로 알려져 있다. 인도에서 산스크리트어로 성립된 경전이 중국으로 전해져 후진(後秦)시대에 구마라습(鳩摩羅什, 344~413)에 의해 번역됐다. 핵심 메시지는 성별, 민족, 사회적 지위, 지적 능력에 관계없이 모든 사람 안에 무한한 자비와 지혜, 그리고 용기로 가득한 최고의 생명 경애인 ‘불계(佛界)’가 본래부터 갖춰져 있으며 한 사람이 더없이 존귀하다는 만인존엄(萬人尊嚴)의 사상이 담겨있다.
법화경은 일상 속에서 직면하는 다양한 고난과 과제를 외면하지 않고 적극적으로 마주볼 수 있도록 한다. ‘부처의 경지’란 현실의 어려움에서 도망치지 않고 인생의 고뇌와 모순에 맞서 싸우며 이를 전환하는 무한한 생명 에너지의 원천이다.
법화경 서두에서 석가모니는 자신이 깨달은 ‘법(法)’은 심원하여 말로는 다 표현할 수 없으므로 오직 부처의 지혜로써만 이해할 수 있다고 제자들에게 선언한다.
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한편 6세기 중국의 천태대사 지의(智顗)는 법화경의 전개가 크게 변화하는 것에 주목하여 경전을 전반부와 후반부로 구분했다. 총 28장 중 전반부 14장에서는 성별(性別)이나 사회적 지위, 수행 단계 등을 불문하고 모든 인간에게는 부처의 생명이 내재하여 그 몸 그대로 성불할 수 있다고 강조한다. 후반부에서 석가모니가 그간의 입장을 근본적으로 바꾸는 새로운 관점이 전개되고 있다고 논했다. 법화경 후반에서 석가모니는 자신이 금세에 태어난 인도에서 처음으로 성불한 것이 아니라 영겁 이전부터 이미 성불했음을 밝혔다.
석가모니 열반 후 약 1,500년이 지난 일본 가마쿠라 시대(1185~1333년) 승려 니치렌(日蓮, 1222~1282년)은 법화경이 설한 궁극 생명의 실상인 근원법을 누구나 도달할 수 있도록 제시한 법이 ‘남묘호렌게쿄(南無妙法蓮華經, 우주와 생명을 관철하는 근원의 법에 귀의한다)'임을 밝혔다. 또한 당시 불교계에 ‘만인성불(萬人成佛)’이라는 법화경의 정신을 부흥시켰다.
법화경이 설해진 본래 목적은 불법의 근간을 이루는 자비의 소원이다. 이것은 창가학회 회원이 매일 독송하는 여래수량품(如來壽量品) 제16장의 한 구절에 있는 석존의 서원에 나타나 있다.
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每自作是念 (매자작시념, 항상 스스로 이런 생각을 하기를)
以何令衆生 (이하령중생, 어떻게 하면 모든 중생을)
得入無上道 (득입무상도, 무상도에 들게 하여)

速成就仏身 (속성취불신, 속히 성불시킬 수 있는가)
니치렌
니치렌은(日蓮, 1222~1282) 일본 가마쿠라 시대에 아와(安房)지방의 어촌에서 태어났다. 12세 때 아와지방의 세이초사(清澄寺)에서 불교를 배우기 시작해 16세에 출가했다. 이 후, 가마쿠라, 교토, 나라 등 각지에서 유학하고 히에이산(比叡山)을 비롯한 제종의 사원에서 수학한 뒤 32세 때 고향으로 돌아갔다.
니치렌은 법화경을 부정하는 당시 제종의 교의, 특히 호넨의 정토염불종을 비판하고 ‘남묘호렌게쿄(南無妙法蓮華經)’야말로 성불의 법이고, 안온한 사회를 건설하는 법이라고 설했다.
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니치렌은 1253년 4월 28일 세이초사에서 염불 등을 파절하고 남묘호렌게쿄(南無妙法蓮華經) 제목을 소리 높이 부르며 남묘호렌게쿄(南無妙法蓮華經)가 말법의 민중을 구제하는 유일한 법이라고 선언했다. 염불 등을 비판하여 고향에서 쫓겨난 니치렌은 가마쿠라로 옮겨가 본격적인 포교에 나섰다. 니치렌은 기근(飢饉)과 천재(天災)로 인한 당시의 비참한 세태는 법화경을 부정하는 가르침이 만연한 결과라며, 법화경을 근본으로 불교계와 일반 사상계를 시정해야 한다고 주장했다. 39세에 당시 실질적인 최고 권력자인 호조 도키요리에게 <입정안국론(立正安國論, 정법(正法)을 세워서 나라를 편안하게 하는 서(書))> 을 제출했다.
니치렌은 <입정안국론>에서 정법을 부정하는 상황을 방치하면 내란이 일어나고 타국의 침략을 받을 것이라고 각종 경문을 근거로 하여 예언한다. 그러나 니치렌 대성인의 간언(諫言)은 받아들여지지 않았고 오히려 기득권을 두려워한 불교계의 반발을 불러일으켜 1261년 이즈(伊豆)로 유배되었다. 이후 1271년 50세 때 막부의 참수 계획과 사도 유배를 정점으로 수많은 박해와 탄압이 이어졌다.
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1279년에는 후지의 아쓰하라 지역에서 막부의 횡포와 탄압에도 신앙을 버리지 않고 순교하는 등 니치렌의 가르침을 믿고 목숨 건 신앙을 관철하는 민중들이 출현했다.
1282년 61세 때 요양을 위해 미노부를 떠난 니치렌은 무사시노방 이케가미에 있는 제자의 저택에서 생을 마쳤다.
어서
어서는 니치렌이 써서 남긴 저작과 편지 등의 존칭으로 현재 사백수십편이 전해지고 있다. 어서는 성격과 내용에 따라 ‘법문서(法門書, 입정안국론<立正安國論>·개목초<開目抄>·관심본존초<觀心本尊抄>등)’와 ‘소식문(消息文, 문하에게 보낸 편지)’, ‘상전서(相傳書, 백육개초(百六箇抄), 본인묘초(本因妙抄) 등)’, ‘요문초록(要文抄錄, 주요 경문을 써서 옮긴 것)’, ‘도록(圖錄, 석존 일대의 가르침 등을 도표로 나타내어 문하에게 이해시킨 것)’ 등으로 분류된다.
창가학회는 어서를 신앙의 태도와 자세가 설해진 근본 경전으로 존중하며, 이를 실천의 지침으로 삼고 있다. (*각주: 근본법인 남묘호렌게쿄를 구현한 삼대비법(三大秘法)을 믿고, 어본존을 향해 자행화타에 걸친 제목을 부르며 어서(御書)를 근본으로 한다.(창가학회 회헌 제1장 총칙 제2조)
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1951년 5월 3일, 창가학회 제2대 회장에 취임한 도다 조세이는 가장 먼저 어서 발간에 착수하며 1952년 4월 28일 ‘니치렌 대성인 어서전집(日蓮大聖人御書全集)’을 발간했다. 이 전집은 한문으로 기록된 문헌을 현대어로 풀이하여 보급하는 것을 목적으로 했다.
2021년에는 제3대 회장 이케다 다이사쿠가 감수하고 서문을 집필한 ‘니치렌 대성인 어서전집(日蓮大聖人御書全集) [신판]’이 발간됐다. 이 신판에는 도다 조세이가 발간한 ‘어서전집’ 이후에 추가로 발견 및 공개된 32편의 어서(재난흥기유래(<災難興起由來>, 야도야입도에의 재어장(宿屋入道への再御状) 등)를 새롭게 수록했다.
이케다 다이사쿠는 서문에서 “우리 창가학회는 영원히 ‘어서근본’의 대도(大道)를 걷는다” “이 어서와 함께 ‘입정안국(立正安國)’ ‘입정안세계(立正安世界)’를 향해 ‘만년 외 미래까지도’ 지용(地湧)의 보우(寶友)가 사제서원이라는 불이(不二)의 여정을 환희용약하여 나아가기를 나는 진심으로 염원하는 바이다”라고 밝히며 어서의 가르침을 창가학회의 신앙과 실천의 근본으로 삼는 입장을 확인할 수 있다.
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남묘호렌게쿄는 니치렌 불법에서 신앙과 수행의 핵심으로 간주된다. 남묘호렌게쿄의 ‘남(南無)’은 고대 인도어인 산스크리트어(범어)의 ‘나마스(namas)’, 또는 ‘나모(namo)’를 음역(音譯)한 것으로 ‘귀의(歸依)한다’, ‘귀명(歸命)한다’는 뜻이다. ‘남묘호렌게쿄’는 ‘묘호렌게쿄’에 ‘귀명한다’는 뜻이다.
‘묘호렌게쿄’는 법화경(妙法蓮華經)의 이름이며, 법의 이름이다. ‘남묘호렌게쿄’에는 ‘우주를 꿰뚫는 자비의 생명을 근본으로 삼아 자신의 생활과 인생에 발현시킨다’는 의미가 포함되어 있다.
○   남(南無): 산스크리트어에서 유래한 ‘남(南無)’의 근접한 번역은 ‘귀의’(자신의 생명을 우주근원의 법에 맡기고 맞춰 나가는 것)이다. 예로부터 나무아미타불, 나무관세음보살 등 특정한 부처나 보살, 신에 귀의하는 형태가 널리 사용되어 왔다. 니치렌 불법은 이 귀명의 대상이 부처나 보살이 아닌 ‘법(法)’ 자체를 근본으로 삼고 있다.
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○    묘호(妙法): 니치렌 불법에서는 묘(妙)를 깨달음으로 호(法)를 미혹으로 해석한다. 깨달음이란 모든 사람의 생명에 부처의 생명이 있음을 믿는 것이고, 미혹(무명)이란 모든 사람의 생명에 부처의 생명이 있음을 믿지 않는 것이라고 설명한다.
○   렌게(蓮華): 렌게는 연꽃을 의미한다. 연꽃이 꽃과 열매가 동시에 맺는 것과 같이 원인과 결과가 동시에 있다는 의미로 해석한다.
○   쿄(經): 부처의 말씀이나 가르침을 기록한 문헌을 의미한다. 모든 사람의 언어와 음성을 뜻한다.
불교에서는 신앙과 예배의 대상을 도상화(圖像化)한 것을 ‘근본 존경’의 대상이라고 해 '본존(本尊)’이라고 한다. 불교의 많은 종파가 석존(釋尊)과 그 밖의 불보살의 상(像)을 본존으로 한다.
창가학회의 본존은 니치렌이 법화경에 설해진 ‘허공회의 의식’의 모습을 빌려 나타내신 것으로, 허공회의 의식이란 거대한 보탑(다보탑)이 대지에서 용출하고 전우주의 제불(諸佛)이 모여 허공(공중)에서 석존의 설법이 이루어지는 의식을 말한다.
창가학회의 신앙 대상인 본존은 니치렌이 나타낸 법화경의 간심(肝心) ‘남묘호렌게쿄’의 문자 만다라다. 만다라란 산스크리트어 ‘만다라(maṇḍala)’를 음역한 것으로 공덕취(功德聚, 공덕의 모임) · 윤원구족(輪圓具足, 원의 고리처럼 모든 공덕이 하나도 빠짐없이 갖춰져 있는 것) 등이라고 의역한다.
본존 중앙에는 ‘남묘호렌게쿄’라고 크게 씌어 있다. 그 주위에는 십계(十界, 지옥ㆍ아귀ㆍ축생ㆍ수라ㆍ인ㆍ천ㆍ성문ㆍ연각ㆍ보살ㆍ불)의 중생이 배치되어 있다. 이것은 십계의 모든 중생이 ‘남묘호렌게쿄의 광명’에 비추어 ‘본유(本有)의 존형(尊形)’(생명에 본디 있는 그대로의 모습)이 된다는 의의를 나타낸다.
매일 아침저녁으로 어본존을 향해 법화경 ‘방편품 제2’ ‘여래수량품 제16’을 독경하는 것을 ‘근행(勤行)’이라 하며, 남묘호렌게쿄라고 반복해서 부르는 것을 ‘창제(唱題)’라고 한다.
매일 아침저녁으로 ‘근행’을 한 뒤, ‘남묘호렌게쿄(南無妙法蓮華經)’라고 제목을 반복해서 부르는 ‘창제(唱題)’를 한다. 하루 중 수시로 창제를 하기도 한다.
창가학회 대한민국에서
대한민국에도 창가학회가 있으며 이를 한국SGI라고 부른다.
비리법권천
비리법권천(非理法權天)은 근대 일본의 법개념을 나타나는 말이다. '옳치 않음은 이치를 이길 수 없고, 이치는 법을 이길 수 없으며, 법은 권력을 이길 수 없고, 권력은 하늘을 이길 수 없다.'는 뜻이다.
뇌경색
뇌경색(腦梗塞, cerebral infarction)은 뇌의 혈관이 막혀 뇌의 일부가 죽는 질병이다. 주 원인은 혈전으로, 뇌 혈관이 막히는 위험 인자는 혈전이 생기게 하는 모든 생활습관병이며 그 중에서 가장 큰 원인은 고혈압이다.
주로 겨울철 노인에게 잘 발생한다. 뇌의 한쪽에서 생기는 경우가 많으므로 한 쪽 팔다리가 마비되는 것이 가장 전형적인 증상이다. 뇌경색은 하루 만에 좋아지는 일과성 뇌허혈증, 즉 TIA가 있고 그외에 시간의 경과에 따라 나누기도 한다. 치료는 항혈전치료, 즉 혈전을 녹이는 약을 쓰는 것이 가장 좋은 치료이지만 시간의 제한이 있다. 즉 뇌출혈의 위험이 있으므로 항혈전 치료는 3시간 이내에 하는 것이 좋다. 최대 12-24시간까지 항혈전제를 사용할 수 있다고는 하나 시간이 지날수록 뇌출혈의 위험이 커진다.
해부학
해부학(解剖學, anatomy)은 생명체 내부의 형태와 구조에 대해 연구하는 학문이다. 생물학이나 의학 등에서 기초 학문으로서 역할을 한다.
일반적으로 해부학이라 하면 인체해부학(anthropotomy), 동물해부학(zootomy), 식물해부학(phytotomy)을 모두 포함하는 것이다. 태아의 해부학적 구조는 발생학, 비교해부학, 계통학 등과 밀접한 관련이 있다.
해부학은 크게 육안해부학(gross anatomy, 거시해부학)과 현미해부학(미시해부학, microanatomy)으로 구분된다. 이 중 육안해부학은 절개 등의 방법을 통해 별다른 장비없이 맨눈으로 관찰할 수 있는 해부학적 구조물에 대한 학문이다. 이와 반대로, 현미해부학은 현미경으로 관찰할 수 있는, 극히 작은 해부학적 구조에 대해 배우는 학문이다. 현미경해부학은 조직에 대해 연구하는 학문인 조직학과, 세포에 대해 연구하는 학문인 세포생물학 등으로 나눌 수 있다. 종종 현미해부학과 조직학은 동일한 의미로 사용되기도 한다.
해부학
해부학의 역사는 체내 기관들의 기능과 구조에 대한 이해가 시간을 두고 끊임없이 발전해 나간 것으로 규정된다. 해부학을 연구하는 방법 또한 크게 개선되어, 초창기 카데바의 단순한 검진에서 발전하여 20세기 들어서는 X-레이, 초음파, MRI를 비롯한 여러 영상의학기술의 도움을 받고 있다.
해부학은 해부병리학(조직병리학)과는 다른 것으로, 구분을 해야 한다. 해부병리학은 질병에 걸린 기관의 거시적·미시적 특징에 관해 연구하는 학문이다.
KMLE 의학검색엔진에서 "대한의협 의학용어 사전"과 "대한해부학회 의학용어 사전"을 검색할 수 있다.
해부학 역사
기원전 1600년, 고대 이집트의 의학서인 에드윈 스미스 파피루스(Edwin Smith Papyrus)에는 심장으로부터 뻗어나온 혈관들과 간, 비장, 신장, 자궁, 방광같은 장기들의 모습이 묘사되어 있었다. 또한 기원전 1550년경 에베르스 파피루스(Ebers Papyrus)는 특히 심장에 대한 부분에 대해 많이 연구를 했는데, 혈관은 인체 전체로부터 피를 받아오거나 내보낸다고 저술하였다.
고대 그리스시대에 쓰여진 히포크라테스 전서에는 근육과 골격계에 관한 해부학이 담겨있다. 아리스토텔레스는 동물의 해부 결과를 바탕으로 척추동물의 해부학에 대하여 저술하였고, 프락사고라스(Praxagoras)는 동맥과 정맥의 차이점을 구별해내었다. 또한 기원전 4세기 경 프톨레마이오스 왕조시대에는 헤로필로스와 에라시스트라토스(Erasistratus)가 범죄자들의 인체 해부를 바탕으로 더욱 정확한 해부학적 저술을 했다.
해부학 역사
고대 그리스 시대의 히포크라테스 전서에는 근육과 골격계의 해부학에 대하여 서술하였다. 아리스토텔레스는 동물들을 해부한 결과를 바탕으로 척추동물의 해부학에 대하여 저술하였다.
미국 의학학교에서는 해부학체계를 18세기 말 세우기 시작했다. 해부학 수업에는 지속적인 카디바(해부학을 위해 기증된 인체)의 공급이 필요한데 이는 얻기 힘들었다. 필라델피아, 볼티모어, 그리고 뉴욕에는 야간에 묘지를 습격하여 새로 매장된 시체를 관에서 꺼내가는 등의 범죄가 일어나기 시작했고, 영국에서도 시체에 대한 수요가 커져 시체를 얻기 위해 살인과 해부학적 살인이 행해졌다. 이러한 일은 1832년 해부학법(Antathomy Act of 1832)에 의해 중지되었다. 미국에서는 제퍼슨 의과 대학의 윌리엄 S. 포브스 (William S. Forbes) 박사가 1882년 공범자로 유죄를 선고 받으면서 유사한 법안이 제정되었다.
해부학 역사
해부학의 가르침은 1863년~1889년 브리든 대학의 교수인 John Struthers에 의해 발전되어 왔다. 그가 만든 시스템은 1993년과 2003년 의료 개혁까지 지속되었다. 교수법 뿐만 아니라 70여가지 연구 논문을 발표하고 의료박물관에서 많은 척수 골격을 수집했다. 1882년부터 의과대학에서 해부학 교육은 규제되었고 의료박물관은 해부학의 예시를 제공했고 가르침에 사용되었다. 그 과정에서 Ignaz Semmelweis는 산욕열을 조사하고 어떻게 발생하는지 발견했다. 학생들은 산파가 아닌 의대생이 검사한 산모에서 치명적인 발열이 발생한다는 것을 알아냈다. 학생들은 해부실에서 병원병동으로 가 출산하는 여성을 검사했고 의대생들이 임상 시험 전에 염소화 석회에서 손을 씻었을 때 산모의 산욕 발열이 극적으로 감소될 수 있음을 보였다.
근육
근육(한자: 筋肉, 영어: Muscle)은 힘줄과 살을 통틀어 이르며, 동물의 운동을 맡은 기관이다. 또한 기능으로 보아 수의근인 골격근과 불수의근인 내장근이 있으며, 구조적으로는 가로무늬근과 민무늬근이 있다.
근육은 형태, 세포 신호 경로, 수축력이 변화하는 방식, 수축양상(주기적 또는 차등적), 근육의 기능에서 신경계가 수행하는 역할 등을 기준으로 골격근(Skeletal Muscle), 심근(Cardiac Muscle), 평활근(Smooth Muscle) 세가지 유형으로 나뉜다.
또한 가로무늬근 섬유는 한 개마다 약간의 결합 조직 섬유에 둘러싸여 있으며, 이것이 모여 작은 다발을 이루고 이것이 몇 개 모이면 중간 정도의 다발이 된다. 그 다발이 더 많이 모여 하나의 근육이 된다. 근섬유를 이와 같이 묶는 결합 조직은 근육 양쪽 끝에서 변형되어 힘줄 조직이 되며, 힘줄이라는 구조를 형성한다. 긴 힘줄이 뼈에 접해 있는 곳은 마찰이 경감되기 때문에 속에 활액을 함유하는 건초라는 주머니에 싸여 있다. 힘줄은 그 대부분이 골막으로 끝나는데, 일부 섬유는 뼈 내부까지 침입한다.
근육 구조에 따른 분류
근조직은 내부에 수축·이완을 위한 특수한 단백 구조를 발달시키고 있는 세포로 이루어진 조직이다. 민무늬근·가로무늬근·심근의 세 종류가 있다. 민무늬근과 가로무늬근에는 지배 신경이 있어 이 신경에 자극을 받아 비로소 수축을 일으킨다. 반면 심근에는 자동성이 있다.
민무늬근은 성인이 되어서도 신생·증가하는 경우가 있으나, 가로무늬근과 심근은 신생과 재생이 되지 않으며 파괴되면 결합 조직으로 바뀐다.
가로무늬근(또는 횡문근(橫紋筋)) 섬유를 현미경으로 관찰하면, 밝게 보이는 명대와 어둡게 보이는 암대가 번갈아 배열되어 있기에 '가로무늬근'이라고 한다. 이들은 다핵 세포로, 주로 척추동물의 뼈에 붙어 뼈를 움직이므로 '골격근'이라고도 하며, 또 의지대로 수축시킬 수 있기 때문에 '맘대로근(수의근)'이라고도 한다. 무척추동물인 곤충류·갑각류의 외골격에 붙어 운동을 지배하고 있는 근육도 가로무늬근이다. 근육은 근막이라고 하는 결합 조직의 막에 의해 많은 근섬유가 싸여 있는 구조로 되어 있다. 그 근섬유는 그물 모양의 섬유가 격벽 모양으로 되어 많은 다발로 나뉜다. 근육의 양쪽 끝에는 콜라겐 섬유로 된 힘줄이 있는데, 이것에 의해 근육이 뼈에 붙어 있다.
근육 구조에 따른 분류
근육 다발 중 한 가닥의 근 섬유(근세포)는 굵기 20~100μm의 가느다란 세포이다. 각 근섬유의 바깥쪽은 얇은 탄력성 막인 근섬유막(근섬유초)으로 싸이고, 내부의 세포질은 근질이라고 하는 반유동성 물질과 근원 섬유로 되어 있다. 근원 섬유는 근세포의 원형질에서 분화한 것으로, 광학적 성질이 다른 A대와 I대로 구별되는데, 전자는 암대, 후자는 명대라고 불린다. 한편 근원 섬유는 더 가는 몇 가닥의 근 필라멘트로 이루어져 있는데, 이것은 다시 액틴과 미오신이라고 하는 수축성 단백질 섬유로 구성되어 있다. 근원 섬유와 근원 섬유 사이는 근질이라고 하는 겔 모양의 원형질로 채워져 있어, 여기에서 근수축을 위한 에너지가 생산된다.
근육 구조에 따른 분류
근육에 자극을 가하면 먼저 근섬유 막에 흥분이 생긴다. 즉, 운동 신경의 말단이 근섬유와 접하는 부위를 '신경근 접합부'라고 하고, 특히 이 부위의 근섬유막을 '운동 종판'이라고 하는데, 근육에 자극을 가하면 운동 뉴런의 말단에서 아세틸콜린이 분비되어 운동 종판의 이온에 대한 투과성이 증가되므로 활동 전류가 발생한다. 척추동물의 가로무늬근에서는 흥분이 근섬유막에서 근원 섬유로 전해져 근육의 수축이 일어난다. 근육의 흥분과 수축의 기작은 최근에 와서야 해명되고 있다. 헉슬리 등은 도마뱀이나 개구리 등의 근원 섬유를 둘러싼 내부 원형질의 망상 구조가 흥분과 수축의 과정에 중요한 역할을 하고 있다고 말하고 있다.
근육 구조에 따른 분류
센트 죄르니는 근육을 50% 글리세롤에 담가 수축계는 파괴하지 않고 세포막만 선택적으로 파괴하는 방법을 생각해냈다. 이와 같은 표본을 '글리세롤근'이라 하는데, 근수축계의 표본으로 종종 쓰이고 있다. 이 글리세롤근에 ATP를 가하면, 근육 수축이 일어나는데 이것으로 보아 근수축의 에너지원은 ATP이고 ATP와 근세포 안에 있는 수축성 단백질과의 반응이 근수축을 일으키는 것으로 볼 수 있다. 근육 안에는 ATP 외에 크레아틴인산이라는 고에너지 인산 화합물이 있다. 이것은 직접 근육을 수축시키는 ATP 에너지의 저장 물질로서, 로망(1934년)에 의해 확인되었다(로망 반응). 한편, 크레아틴인산이 척추동물의 근육 조직에서 발견되는 데 비해, 대개의 무척추동물 근육에서는 이를 대신하는 아르기닌인산이 있어서 크레아틴인산과 같은 작용을 하고 있다.
근육 구조에 따른 분류
가로무늬가 없는 근육을 통틀어 '민무늬근'이라고 하는데, 척추동물의 위나 장 등의 내장 운동에 관계하기 때문에 '내장근'이라고도 한다. 또, 의지와는 상관없이 운동이 진행되므로 '제대로근(불수의근)'이라고도 한다. 골격근과 심장근은 세포 안에 가로무늬가 있는 데 반해, 민무늬근에서는 그 구조를 볼 수 없다. 근세포는 긴 방추형이며, 핵은 세포에 1개씩 있다. 민무늬근은 척추동물의 식도 아랫부분에서 장에 이르기까지 소화관 벽이나 요관, 방광 등의 비뇨기관 혈관, 기관 등에서 볼 수 있다.
심장에서만 볼 수 있는 근세포로 이루어진 조직이다. 가로무늬근을 가진 근원 섬유가 존재하는 것은 가로무늬근과 같지만 길이가 짧고, 양끝은 인접 세포와 연결되어 있다. 척추동물의 심장근은 내장근인데, 골격근과 같이 가로무늬가 있으며, 또 근섬유도 골격근과 같은 형태를 가지고 있다. 그러나 근섬유가 갈라져 서로 연결되고 있는 곳은 골격근과 다르다.
신경의 자극이 없어도 자동적으로 수축·이완을 반복한다. 또 수축하고 있을 때, 다른 수축을 일으키는 자극에도 반응하지 않는다. 따라서 골격근에서 볼 수 있는 강직이 일어나지 않는다. 그렇기 때문에 심장에 분포하는 모든 신경을 절단해도 심장의 수축 활동에는 아무런 지장이 없다. 다만 필요에 따라 템포를 빠르게 하거나 늦게 하는 조절은 안 된다. 이는 심장을 주기적으로 수축시켜 혈액을 동맥으로 보내기 위한 중요한 특성이다.
근육 구조에 의한 분류
대부분의 가로무늬근은 양끝이 뼈로 끝나기 때문에 골격근이라고 하는데, 안면근이나 외설근(外舌筋)처럼 한쪽이 피하 조직으로 끝나 있는 경우나 내(內)설근처럼 양끝이 모두 결합 조직에 붙어 있는 것도 있다. 근육의 양끝은 근두(筋頭)·근미(筋尾)라고 한다. 그 근육이 수축했을 때 위치가 좀 더 크게 이동하는 것을 근미라고 하며, 근미에 붙어 있는 부분을 정지(停止)라고 한다. 위치 이동이 적고 고정점을 이루는 것으로 간주되는 것을 근두, 그 부착 부분을 기시(起始)라고 한다. 근두와 근미 사이가 근복(筋腹)이다. 근두가 한 개뿐인 근육을 단두근이라 한다. 두 개 이상 있을 때는 다두근이라 하며, 상완 이두근·대퇴 이두근·상완 삼두근·하완 삼두근·대퇴 사두근 등 강한 힘을 발휘하는 근육에 많다. 모두 근미는 원칙적으로 한 개, 정지도 한 곳이다. 근복 중간이 힘줄에 의해 중단되어 있을 때는 다복근이라 한다. 여기에는 악(顎)이복근·견갑 설골근·복직근 등이 있다. 이 중간에 있는 힘줄 부분은 인접하는 결합 조직과 다소나마 유착되어 있어 중간적인 지점으로 작용한다. 근두 또는 근미의 주향(走向)이 결합 조직이나 뼈의 홈 등에 의해 크게 바뀌는 경우가 있다. 이와 같은 구조는 때로 활차라고도 한다. 눈의 상사근(근두), 상완 이두근의 장두, 대퇴 사두근(근미)·장비골근(근미) 등에 볼 수 있으며, 모두 45도 또는 그 이상 방향이 바뀐다. 대퇴 사두근 근미의 힘줄 표면에는 뼈(슬개골)가 유착되어 있어 무릎을 구부렸을 때 힘줄이 홈에서 떨어지지 않도록 한다.
근육 구조에 의한 분류
근육이 단 하나의 관절만을 접하고 있을 때를 단관절근이라 한다. 이 같은 근육은 한 가지 운동밖에 일어나지 않는다. 그 관절을 매개로 연결하는 두 개의 뼈가 관절의 구조에 의해 한정되는 운동만을 한다. 근육이 두 개 이상 관절과 접하고 있을 때는 다관절근이라 한다. 이 같은 근육은 접하는 각 관절이 다른 근육의 수축 상태에 의해 어느 정도 고정 또는 가동 상태에 있는지에 따라 일어나는 운동이 다르다. 예를 들어 어깨 관절과 팔꿈치 관절에 접하는 상완 이두근이 수축했을 때 어깨 관절이 다른 근육에 의해 고정되어 있으면 팔꿈치를 구부리는 운동이 일어난다. 그러나 팔꿈치 관절이 고정되어 있으면 상지 전체를 올리는 운동이 일어난다. 손가락 끝에 붙어 있는 신근(伸筋)이나 굴근(屈筋)은 약 7개의 관절에 접해 있다. 따라서 이들 근육이 수축했을 때 일어나는 운동은 이들 많은 관절이 어떤 상태에 놓여 있는지에 의해 다른 성격의 근육이 된다. 손가락 끝에서 복잡 미묘한 운동이 가능한 것은 이와 같은 근육이 존재하기 때문이다.
근육 구조에 의한 분류
서로 정반대 운동을 일으키는 근육을 대항근(對抗筋) 또는 길항근이라 한다. 이에 대해 같은 종류의 운동을 일으키는 근육을 협력근이라 한다. 가장 기본적인 대항근은 신근과 굴근이다. 팔꿈치나 무릎, 손목이나 손가락을 구부리는 것은 굴근, 이들을 뻗치는 것이 신근이다. 또 동체나 머리를 앞으로 숙이거나 뒤로 젖히는 운동도 굴곡·신장이며, 여기에도 대항근이 존재한다. 상지·하지 모두 신근군(群)과 굴근군(群)은 결합 조직의 막으로 구획되어 있으며, 다른 신경의 지배를 받고 있다. 이들 대항근에는 한쪽이 수축할 때는 다른쪽이 이완하는 식으로 각각의 지배 신경 사이에 조정하는 역할이 있어 거기에 따라 운동의 정도나 강약이 정해진다. 또 양쪽 근육이 동시에 수축하면 운동은 일어나지 않고, 관절은 고정된다.
근육 무척추동물의 근육
수많은 다세포 동물은 골격이 없어도 근육을 가지고 있다. 예를 들어, 하등의 환형동물인 지렁이는 체벽이 두 쌍의 근육으로 구성되어 있다. 즉 한 쌍은 몸을 따라 세로로 달리는 종주근이고, 다른 한 쌍은 몸을 에워싸고 있는 환상근이다. 환상근이 수축하여 종주근이 늘어날 때에는 몸이 길어지고, 종주근이 수축하여 환상근이 늘어나면 몸이 오므라든다. 지렁이는 이와 같이 종주근과 환상근을 이용하여 운동을 한다.
근육 무척추동물의 근육
한편, 근육 조직이 없는 하등 동물에는 근육과 비슷한 수축을 하는 장치가 갖추어져 있다. 이것은 원시적인 원생동물에서 많이 볼 수 있다. 예를 들면, 섬모충류에 속하는 나팔벌레는 외부로부터 자극이 가해지면, 몸을 수축시켜 그 몸길이를 바꾼다. 종벌레도 자극이 가해지면, 그 자루 부분이 나선 모양으로 수축된다. 여기에는 둘다 원형질 안에 미오넴이라고 하는, 근육과 흡사한 섬유 모양으로 분화된 기구가 들어 있다. 종벌레의 자루 부분은 두 종류의 층으로 나뉘어 있는데, 그 안쪽은 키노플라즈마로 이루어져 있다. 이 키노플라즈마는 수축성이 있으므로, 이 부분이 파괴되면 자루 부분의 수축 운동은 일어나지 않는다. 또 강장동물인 히드라나 말미잘 등은 근육 상피세포가 체벽 안에 산재하고 있어, 그 섬유 모양으로 분화하고 있는 원형질의 일부가 수축하여 체벽의 운동이 일어난다.
근육 무척추동물의 근육
갑각강의 동물들인 갑각류는 단일 근섬유가 한쪽은 흥분성, 또 한쪽은 억제성인 두 종류의 신경과 연결되어 있다. 억제성 신경에 의해 근섬유가 자극을 받았을 때는, 흥분성 신경으로부터 자극이 전달되어도 근육 섬유의 수축은 일어나지 않는다. 게의 집게발에는 폐협근과 개협근이라는 두 종류의 근육이 있어서, 폐협근이 자극을 받으면 동시에 개협근이 억제되는 아주 편리한 구조로 되어 있다. 또, 집게발의 근육은 한 쌍의 억제성 신경과 두 쌍의 흥분성 신경에 의해 지배되고 있다. 흥분성 신경은 양쪽이 구별되어 근육과 연결되어 있다.
무척추동물 중에서도 특히 곤충의 날개를 움직이는 근육은 다른 척추동물의 가로무늬근에 비해 매우 특징적이다. 근육의 수축 시간에 있어서, 거북의 가슴 근육은 1.8초, 박쥐의 날개 근육은 0.5초, 사람의 다리 근육은 0.18초이다. 이에 비해, 곤충류인 집파리 날개의 근육 수축 시간은 0.003초로 대단히 짧다. 이와 같이 곤충은 날개를 움직일 때의 근육 수축 시간이 짧으므로 날개를 빠르게 움직일 수 있다. 모기의 날갯짓은 매초 600회를 넘는다. 그런데 비상근(飛翔筋)에 대한 신경 자극의 빈도는 날개를 움직이는 횟수보다 훨씬 낮다. 예를 들면, 3 ~ 4회의 날갯짓 사이에 날개의 근육으로 전달되는 신경 자극의 횟수는 1회 밖에 안 된다. 이처럼 언뜻 보기에 생리학적으로는 불가능한 것 같은 곤충의 날갯짓은, 비상근과 그것을 지탱하고 있는 외골격의 공동 작용에 의해 가능한 것이다
근육 생체의 근육 조절 메커니즘
근육을 너무 많이 사용하여 피로를 느끼면 젖산이 분비된다. 이 젖산이 쌓이면 쥐가 나기도 한다.
근육은 미오신과 액틴(Actin) 필라멘트으로 이루어져 있으며 근육의 운동에는 칼슘 채널이 있어 근육의 운동을 조절한다.
과학적 방법
과학적 방법(科學的方法, 프랑스어: méthode scientifique, 영어: scientific method)은 현상을 연구하고 새로운 지식을 구축하거나 이전의 지식들을 모아 통합할 때 사용되는 기법으로, 경험과 측정에 근거한 증거를 사용하여 현상의 원리를 밝히는 과정이다. 《옥스퍼드 영어사전》은 과학적 방법을 다음과 같이 설명한다.
17세기 이후 자연과학에 의해 정형화된 계획적인 관찰, 측정, 실험, 일반화, 시험 및 가설의 변경 등의 과정으로 이루어진 방법— Oxford English Dictionary, entry for scientific.
과학적 방법
과학적 방법은 하나로 정형화되어 있지는 않기 때문에 여러 과학 분야에서 다양한 과정이 사용된다. 그러나, 현상을 설명하는 가설을 수립하고, 이 가설에 의한 예측이 들어맞는지를 검증하기 위해 실험을 설계한다는 점은 공통적이다. 과학적 방법에 의해 설계된 실험은 어떠한 실험자가 하여도 실수나 혼동이 없이 재현될 수 있도록 각 단계를 구체적으로 제시하여야 한다. 실험을 통해 수립된 가설은 다시 독립적인 다수의 시험을 통해 동일한 조건속에서 그 결과가 같음을 검증받아야 한다. 과학계의 동료평가를 통해 검증된 가설은 해당 분야의 이론으로 받아들이게 된다. 새롭게 검증된 가설은 이론을 이루고, 이론에 따라 또다시 새로운 가설이 만들어질 수 있다.
과학적 방법을 따르는 여러 과학 분야는 결과에 대한 설명에 편견이 개입하는 것을 줄이기 위해 가능한 객관적이고자 한다. 과학적 문서는 모든 데이터, 연구와 실험 방법 등을 기록하고, 이를 공개하여 다른 과학자들로 하여금 검증할 수 있는 기회를 제공하여야 한다. 흔히 '전면 공개'라 불리는 이러한 관행에 따라 공표된 데이터는 다른 시험자가 신뢰도를 평가할 수 있다.
과학적 방법 개요
과학적 방법은 경험적 관찰과 측정을 이용하여 진리를 탐구한다. 아랍의 수학자이자 과학자였던 이븐 알하이삼은 과학적 방법을 사용한 최초의 과학자들 가운데 하나로 여겨지고 있다. 과학적 방법은 알하이삼 이래 오늘날까지 최소한 천 년 동안 이루어져 왔다.
진리는 결국 자신의 원인을 드러내기 마련이다. 그리고 무언가의 원인을 밝히는 것에만 관심을 쏟는 사람들은 그 이외의 일에는 관심을 두지 않는다. 진리를 찾는 것은 지난한 일이고 그것에 도달하는 길은 거칠기 짝이 없다. — 이븐 알하이삼
빛은 어떠한 방식으로 투명한 물체를 통과하는가? 빛은 투명한 물체 속을 직진한다. … 우리는 이것을 《광학의 서》에 적힌 방법으로 밝힐 수 있다.… 어둡고 먼지가 날리는 방에 작은 구멍을 통해 빛이 들어오는 것을 관찰하면 빛이 직진한다는 것을 알 수 있다. — 이븐 알하이삼
과학적 방법 개요
1021년, 알하이삼은 빛이 직진한다는 것을 추측이 아닌 관찰을 통해 증명하였다. 이것은 최초로 과학적 방법을 사용하여 자연 현상을 설명한 기록 가운데 하나이다. 이븐 알하이삼의 《광학의 서》(1021년)는 동일 매질에서 빛이 직진한다는 것을 기록하고 있다. 이 책은 훗날 유럽에서 라틴어로 번역되었고 자연 과학 발전에 큰 영향을 주었다.
1638년, 갈릴레오 갈릴레이는 《새로운 두 과학에 관한 수학자의 대화》(이탈리아어: Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno à due nuove scienze)에서 자유낙하하는 물체에 대한 가설을 입증하는 실험의 중요성을 보여주었다.
과학적 방법 개요
과학적 방법을 정형화하는 데는 많은 어려움이 있었다. 과학사가이자 박물가였던 윌리엄 휴얼은 《귀납적 과학의 역사》(History of Inductive Science , 1837년) 와 《귀납적 과학의 철학》(Philosophy of Inductive Science , 1840년)에서 , 과학적 방법의 각 단계를 정립하는 것에는 경험을 바탕으로 한 것뿐만 아니라, 그 경험을 추상화하는 '발명, 총명함, 천재성' 이 모두 필요하였다고 적고 있다. 경험적 방법에 의해 새로운 지식을 획득하는 방법은 과학 혁명 기간을 거쳐 강화되었다. 아이작 뉴턴의 고전 역학 수립과 라부아지에의 산소 발견, 찰스 다윈의 진화 이론, 그레고어 멘델의 유전 법칙 발견 등은 과학적 방법으로 새로운 지식을 발견한 대표적인 사례이다.
19세기 말, 과학적 방법은 가설을 세우고 실험을 통해 이를 검증하는 가설 연역 방법으로 정형화되었다.
과학적 방법은 경험에 입각한 귀납적 결론을 이끌어낸다. 따라서 과학적 방법에 의한 지식은 확고부동한 것이 아니며, 언제나 반증될 가능성이 있다. 즉, 새롭게 얻어진 연구 결과에 따라 과거의 과학 지식이 수정되거나 폐기될 수 있는 것이다. 이 때문에, 아인슈타인은 "아무리 많은 실험을 하더라도 내가 옳다고 단정할 수는 없다. 단 하나의 실험으로도 내가 틀렸다는 것이 드러날 수 있기 때문이다"라고 하였다.
한편, 카를 구스타프 헴펠(1905년–1997년)이 지적한 것처럼 과학적 방법은 귀납에 의지하기 때문에, 도출된 결론은 통계적인 것이며 가설을 보강하기 위해서는 베이즈 정리에 따른 엄격한 분석이 필요하다. 루트비그 플렉(1896년–1961년)을 비롯한 과학자들은 과학자의 경험 자체가 편향된 것일 수 있으므로 보다 신중하게 접근할 필요가 있다는 점을 지적하였다.
F. N. 컬린저(F. N. Kerlinger)는 과학적 방법의 특징을 다음과 같이 정리하였다.
과학적 방법 진리와 믿음
천 년 전, 이븐 알하이삼이 광학에 대한 연구에서 진리를 탐구하였던 것과 같이, 진리를 알아내는 것은 과학의 목표이다. 그러나 과학적 방법을 사용하여 얻은 진리는 일반적으로 알려진 믿음이나, 종교, 신화 등의 진리와는 다른 개념이다. 과학적 방법을 통하여 얻은 진리는 경험적이며 귀납적인 것으로, 여기에는 반증 가능성이 언제나 존재한다. 즉, 과학의 발전에 따라 과학 지식은 그 의미와 내용이 변할 수 있다.
과학적 방법 진리와 믿음
19세기까지 과학적 지식은 자연주의와 실증주의를 바탕으로 객관적 진리로 여겨져 왔다. 그러나 20세기에 들어, 과학철학은 과학적 지식에 대한 기존의 절대적 기준을 비판하였다. 과학적 지식은 이론에 의존하고, 관찰 역시 이론에 기초하므로, 관찰 결과를 절대적으로 신뢰하는 행동주의는 옳지 않다는 비판이 있었다. 또한, 비트겐슈타인 등의 언어철학자들은 논리적 추론 자체가 언어 게임의 산물로서 보편적인 과학적 방법의 확립에는 한계가 있다는 점을 지적하였다. 토머스 새뮤얼 쿤은 과학 지식의 발전과 변화를 패러다임의 전환으로 보았다. 그러나, 과학적 지식은 이러한 약점에도 불구하고, 스스로의 오류를 수정하는 구조를 통해 새로운 결과로 자기 자신을 재구성함으로써, 보다 보편타당한 진리에 접근하게 된다. 과학적 방법은 이러한 과정을 통해 상대적 진리에 접근하는 과정이다.
인간이 갖는 믿음이나 편견, 신화, 확신 등이 종교적 권위나 문화적 관습에 의존하거나 절대적 가치를 주장하는 것과 달리 과학적 지식은 적당한 증거에 의해 언제든 수정될 수 있는 경험적 지식 체계이다.
과학적 방법 진리와 믿음
믿음은 관찰된 사실을 왜곡할 수 있다. 인간의 심리에는 확증편향이 있기 때문에, 자신이 믿는 바에 따라 발견법을 적용하고, 다른 관찰자가 그것의 오류를 지적하려는 경우에도 기존의 믿음을 고수하려는 경향이 있다. 연구자들은 종종 처음 관찰되는 것은 불명확한 어떤 것으로 기록하지만 두 번, 세 번 관찰된 것은 “확고한 사실”로 기록하게 된다. 특히 5가지 성격 특성 요소에서 말하는 경험에 대한 개방성이 부족하거나, 일시적인 관찰을 가지고 결론을 내리거나, 자신을 너무 과신하거나, 새롭게 인식되는 것을 거부하는 것과 같은 심리에 의해 잘못된 관찰이 이루어질 수 있다.
조지프 니덤은 《과학과 중국 문명》에서 편견에 의해 잘못된 관찰이 이루어지는 경우로 오른쪽 그림과 같은 사례를 제시하였다. 즉, 말이 “날아가듯 달린다”는 편견 때문에 달리는 말이 앞다리와 뒷다리를 모두 땅에서 떼고 정말 나는 것처럼 표현한 그림이 자주 등장하지만, 에드워드 마이브리지의 사진에서처럼 실제로는 같은 자세일 때 달리는 말의 네 다리 가운데 어느 하나는 땅에 닿아 있다.(말의 네 다리가 모두 땅에서 떨어질 때는 오히려 모든 다리가 안쪽을 향할 때이다.)
과학적 방법 진리와 믿음
루트비그 플렉은 이러한 잘못된 인지가 인간이 갖는 자기 실현적 예언 심리 때문이라 설명한다. 즉, 인간은 기존에 갖고 있는 믿음 때문에 관찰된 사실을 혼동하거나 잘못 해석할 수 있다는 것이다. 이는 가설의 수립과 실험에도 반영될 수 있다. 스티븐 제이 굴드는 《인간에 대한 오해》에서 인종적 편견 때문에 뇌의 용량 측정과 같은 실험에서 잘못된 가설과 실험이 진행된 사례를 제시하고 있다. 이 때문에, 가설을 검증하기 위한 실험은 실험군과 대조군에 대한 조건 통제를 명확히 하여 편견의 개입을 차단하여야 하며, 과학계의 다른 연구자들이 이를 검증할 수 있도록 하여야 한다. 필트다운 인 조작 사례는 실험에 대한 다른 연구자의 접근을 통제할 경우 과학적 사기가 일어날 수 있다는 것을 보여주는 사례이다.
신화는 과학과 대비되는 세계관이다. 신화가 설명하는 것을 검증할 수 있는지와는 상관없이, 신화는 확고한 믿음의 대상으로 지켜져 왔다.
과학적 방법 진리와 믿음
이와는 반대로, 모든 과학 이론은 경험에 의해 발견된 것이다. 그렇기 때문에 과학 이론은 언제나 반증될 가능성이 있다. 만일 새롭게 관찰된 사실이 기존의 이론으로 설명할 수 없는 것이라면, 기존의 이론은 확정성을 상실하게 된다. 러커토시 임레는 반증 가능성을 열어 놓지 않은 것은 과학이 아니라고 평가하였다. 예를 들면, 지그문트 프로이트의 정신분석학은 스스로에 대한 반증 가능성을 부정하기 때문에 과학이라 볼 수 없다.
오랜 시간에 걸쳐 검증되면, 과학 이론은 보다 확고한 사실로 자리매김될 수 있다. 예를 들면 행성의 공전은 뉴턴의 법칙에 따라 일어나며, 오랜 관찰의 결과가 이를 뒷받침한다. 그러나, 어느날 갑자기 새로운 사실이 밝혀진다면, 이것이 기존의 이론을 대체하여 새로운 진리로 여겨질 수 있다. 한편, 골드하버와 나이토는 다음과 같은 말로 반증 가능성과 기존 이론의 관계를 설명하고 있다. "이론적 개념들이 종합적으로 연결되어 관련된 많은 주제를 설명하는 경우에는 이론의 구조가 더욱 굳건해져 그것을 대체할 반증을 찾는 것은 불가능에 가까울 정도로 어렵게 된다." 과학계에서 인정되는 과학 이론은 오랜 시간 동안 다수의 연구자에 의해 검증된 것이다. 따라서, 새롭게 발견된 과학 이론 가운데 대부분은 기존의 지식을 크게 바꾸어 놓지는 않는다.
과학적 방법 과학적 방법의 요소
여러 과학 분야에서는 서로 다른 기법을 사용한다. 따라서, 과학계와 과학 철학에서 공통적으로 인정하는 일반적인 요소들을 과학적 방법의 기본 요소라고 할 수 있을 것이다. 과학적 방법의 기본 요소는 자연과학뿐만 아니라 사회과학에서도 동일하게 적용된다. 즉, 현상을 관찰하고 가설을 수립하며 실험을 통해 가설을 검증하는 것이 그것이다.
과학적 방법은 '지식 순환'으로 불리는 기본 요소들의 반복 귀납, 끼워 넣기, 또는 순서도의 일부를 이루는 부분 순서의 반복 등으로 이루어진다. 20세기 이후 일반적으로 정착된 과학적 방법인 가설 연역 방법은 네 가지 기본 요소로 이루어져 있다. 즉, 다루는 주제를 정의하고 측정 단위를 결정하며 연구 대상을 관찰하고 측정하는 특성화, 관찰과 측정을 통해 얻어진 정보를 바탕으로 설명을 시도하는 가설 설정, 가설이나 이론에 비추어 논리적이고 연역적인 원인을 추정하는 예측, 가설에 의해 예측된 바를 검증하는 실험 이 그것이다.
과학적 방법의 각각의 요소는 동료평가를 통해 있을 수 있는 오류를 검증한다.
과학적 방법 과학적 방법의 요소
위에서 설명한 요소들은 모든 과학 분야에서 동일하게 적용되지는 않지만 물리학, 화학, 생물학 등의 자연과학과 경제학, 사회학 등의 사회과학에 포함되는 대부분의 과학 분야는 이러한 요소들을 바탕으로 각 분야의 특성에 맞는 방법을 구성하여 사용하고 있다. 또한, 과학적 방법은 교육이 다루는 교수 학습 내용에서 중요한 부분을 차지한다.
과학적 방법에는 단일한 비법이 없다. 과학적 방법을 수행하는 데에는 지성, 상상력, 창의성이 모두 필요하다. 그런 점에서, 과학적 방법은 무심히 정해진 순서도에 따라 진행하기만 하면 되는 것이 아니라, 각각의 요소를 보다 쓸모있게 개발하고 모형과 방법을 개량하며 더욱 현상을 설명하는데 적합한 이론을 검증하는 계속되는 순환 체계이다. 예를 들어, 아인슈타인이 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론을 개발할 때, 그는 아이작 뉴턴의 《원리》가 갖고 있는 권위에 반하는 새로운 이론을 입증하여야 하였다. 한편, 아인슈타인의 상대성 이론 역시 뉴턴의 고전역학을 부정하는 것이 아니라 그것을 보다 일반적인 설명이 가능한 이론으로 확장한 것이다.
과학적 방법의 과정을 간단히 차례를 두어 표현하면 다음과 같다.
과학적 방법 과학적 방법의 요소
위 순서에서 3번부터 6번까지는 만족할 만한 결과가 나올 때까지 반복된다. 이렇게 이루어지는 방법을 특히 가설-시험 방법이라고 한다. 파울 파이어아벤트와 같은 과학철학자는 이러한 과학적 방법의 서술에는 과학은 실질적인 숙련도와 일정 정도 관련이 있다고 비판하였다.
과학적 방법은 “조작적”이어야 한다는 패러다임에는 조작적 정의와 도구주의, 효율성 등의 개념이 포함되어 있다.
특성화란 연구의 주제를 조작적으로 정의하고, 해당 현상에 대한 측정의 단위와 방법을 정하는 것과 같은 작업이다. 과학적 방법은 연구 주제에 대한 세련된 특성화에 의존한다. 연구 주제는 해당 분야의 미해결 문제일 수도 있고 알려지지 않은 사실일 수도 있다. 예를 들어 벤저민 프랭클린은 세인트 엘모의 불이 자연적인 전기에 의한 방전 현상임을 증명하고자 하였다. 그러나 이것을 증명하는데에는 정밀한 관측과 측정 방법의 개발, 관련 주제에 대한 정의 등이 함께 이루어져야 하였다.
과학적 방법 과학적 방법의 요소
과학적 방법에서 특성화는 필연적으로 관찰된 현상에서 정량적이고 추상적인 개념을 추출하는 과정을 포함한다. 예를 들어 만유인력의 법칙에 의한 두 물체 사이의 중력을 계량할 때에는 오로지 물체의 질량과 거리만이 고려될 뿐이다. 이 때, 지구의 중력에 의해 떨어지는 사과가 파란색인지 빨간색인지는 논의되지 않는다. 한편, 빛의 파장과 색상을 다룰 때에는 당연히 사과의 크기나 무게와는 관계없이 색깔만이 연구의 대상이 된다.
특성화 과정을 거쳐 조작적으로 정의된 양에 대한 측정은 여러 가지 이유로 불확정성을 지닌다. 우선 양 자체가 무리수의 형태를 띄는 경우에는 적당한 오차 범위의 근삿값을 이용하는 것이 효율적이다. 뿐만아니라, 측정 도구나 기법의 한계 때문에 정확한 값을 측정하기 어려운 경우도 있다. 이럴 경우에는 여러 번 측정한 값들의 평균을 근삿값으로 이용할 수 있다. 한편, 전자 궤도와 같이 관찰 자체가 상태에 영향을 주어 본질적으로 불확정성을 지니는 현상도 있다. 이런 경우에는 대개 확률적 분포나 통계적 해석을 근삿값으로 사용한다.
과학적 방법 과학적 방법의 요소
측정을 하기 위해서는 관련된 양의 조작적 정의가 선행되어야 한다. 이 때문에 과학적 양은 필연적으로 그것을 계량할 수 있는 단위를 정의하여야 한다. 과학적 측정에서는 부정확한 계량을 방지하기 위해 각각의 양에 대한 단위를 이상적으로 정의하여 둔다. 예를 들어 전류의 단위는 암페어이며 국제도량형총회에서는 다음과 같이 정의한다.
암페어는 무한히 길고 무시할 수 있을 만큼 작은 원형 단면적을 가진 두 개의 평행한 직선 도체가 진공중에서 1m의 간격으로 유지될때, 두 도체 사이에 매 m 당 의 힘이 생기게 하는 일정한 전류이다. — 제9차 CGPM(1948년)
과학에 쓰이는 단위는 종종 질량이나 무게와 같이 자연 언어를 사용하기도 하지만 이러한 단위 역시 역학과 같은 과학 분야에서는 엄밀하게 정하여진 정의에 따라 사용된다. 이와 같이 과학적 양의 측정은 조작적으로 정의된 측정 단위를 사용한다.
과학적 방법 과학적 방법의 요소
새로운 과학적 지식의 수립은 기존의 측정 단위에 대한 개념과 정의를 바꿀 수도 있다. 예를 들어 아이작 뉴턴은 “일정하게 주어져 있는 시간과 공간 등에 대해서는 별도로 정의하지 않는다”고 하였지만, 알버트 아인슈타인이 특수 상대성 이론을 수립함으로써 시간은 더 이상 고정적인 어떤 것이 아니라 동시성의 상대성을 지닌 양이 되었다.
체계적이고 신중한 측정을 통한 계량이 이루어졌는가 하는 점은 종종 사이비과학인 연금술과 자연 과학인 화학을 구분하는 주요 기준이 된다. 과학적 측정의 결과는 흔히 도표, 그래프, 지도 또는 상관분석이나 회귀분석과 같은 통계적 분석의 형태로 제시된다. 가설이나 이론이 예측하는 현상을 검증하기 위한 실험에서 이루어지는 측정은 다른 요소가 현상에 영향을 주는 것을 방지하기 위해 통제된다. 보다 정확한 측정을 위해 여러 가지 과학 도구가 사용되기도 한다. 부피의 측정을 위해 메스실린더를 사용하는 것을 예로 들 수 있다.
과학적 방법 과학적 방법의 요소
과학에서 측정은 항상 불확정성에 대한 평가를 동반한다. 불확정성은 종종 요구되는 양에 대한 반복적인 측정으로 평가된다. 즉, 반복하여 측정된 양을 평가하여 계산함으로써 불확정성의 정도를 파악할 수 있다. 예를 들어 반복하여 측정된 양의 평균을 측정 값으로 정하는 것을 통해 오차의 범위를 정할 수 있다. 불확정성의 정도를 나타내는 지수로 측정불확도가 있다.
인구와 같이 시시각각 변하는 양은 측정하는 동안에도 계속하여 변하기 때문에 특정 시점에서의 측정 값에는 어느 정도의 오차가 필연적으로 발생한다. 원자 궤도와 같은 경우에는 관측 자체가 대상의 상태를 변화시키므로 확률적인 측정만이 가능하다.
과학에서는 측정된 양의 오차의 범위를 좁히기 위해 다양한 측정 방법을 개발하여 왔다.
과학적 방법 과학적 방법의 요소
연구의 영역이 확장되면 특성화의 요소도 확장될 수 있다. 수천년 전부터 칼데아, 인도, 페르시아, 아랍, 유럽 등지에서 이루어진 지구의 운동에 대한 측정은 고전 역학이 수립되면서 뉴턴의 운동 법칙으로 설명할 수 있게 되었다. 그러나, 수성의 공전 궤도에서 근일점이 계속하여 이동하는 근일점 이동은 고전 역학으로는 설명할 수 없었다. 20세기에 들어 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 정립되면서 태양의 중력으로 인해 시공 자체의 변화가 일어난다는 점이 밝혀졌고, 이에 따라 수성의 공전주기가 한 번 공전할 때마다 0.1초씩 줄어들어 100년이면 약 43초가량 빨라진다는 것을 측정할 수 있었다.
가설은 현상을 설명하거나, 현상이 일어나는 가능성 있는 원인에 대한 제안이다.  보통 가설은 수학적 모형의 형태로 제시된다. 항상 그런 것은 아니지만, 가설은 때때로 존재 한정이나 전칭 한정의 형태로 제시되기도 한다.
과학적 방법 과학적 방법의 요소
가설은 현상의 원인을 설명하고 이에 따라 현상을 예측할 수 있어야 한다. 가설에 따른 예측은 실험이나 자연 현상의 관찰을 통해 검증할 수 있다. 가설에 따른 예측이 검증되기 이전까지 가설은 어디까지나 그럴 수 있는 가능성 만을 의미할 뿐이며 실제와 부합하는지 확인되지 않은 설명으로 취급된다. 실험이나 관찰에 의해 검증할 수 없는 가설은 비과학적인 것으로 취급된다. 때문에 과학 이외의 여러 분야에서 진실로 받아들여지는 여러 가지 지식들 역시 비과학적인 것으로 다뤄진다. 과학적 가설에 따른 예측은 측정 가능하고 실험이나 관찰을 통해 검증할 수 있는 것이어야 한다.
과학적 방법 과학적 방법의 요소
아인슈타인은 일반 상대성 이론을 수립한 후 시공간의 구조에 대해 관측 가증한 몇 가지 특별한 예측을 발표하였다. 그 중에 하나는 빛이 중력장에 의해 휠 수 있다는 것이다. 일반 상대성 이론에 따르면 강력한 중력장은 시공간 자체를 변형시키기 때문에 빛 자체로서는 직진한다고 하더라도 제3의 관찰자 입장에서 보았을 때 진행 경로가 곡선일 수 있는 것이다. 예를 들어 블랙홀과 같은 매우 큰 중력장은 배경에 있는 천체에서 나온 빛의 진행에 영향을 주어 제3의 관찰자가 보기에 마치 렌즈를 통해 보는 것처럼 천체의 상(像)이 여러 개로 보일 수 있다. 이를 중력 렌즈라고 한다. 아서 에딩턴은 1919년 개기 일식 때 실제로 중력 렌즈 현상을 관측하여 이를 입증하였다.