Carrier, M. (1993), "What Is Right with the Miracle Argument: Establishing a Taxonomy of Natural Kinds"

겉보기에 별개였던 현상들이 이론적으로는 통합된다는 발견은, 매우 중요한 과학적 성취이다. 이로부터 과학이 거짓된 구분들(dinstinctions)을 극복하는 방식으로 성공한다는 결론을 내릴 수 있다. 과학자들은 실제로 어떤 대상들이 서로 닮아있는지를 가르쳐준다. 좀 더 정확히 말하면, 저자의 주장은 다음과 같다.

(1) 과학에서 두드러진 성공 사례들은 현상들의 옳은 분류법(classification, taxonomy)을 유도해낸다.

(2) 옳은 분류법은 과학이 실재에 대해 정당하게 알 수 있는 유일한 것이다.

- 따라서 저자가 옹호하는 입장은 상대적으로 약한 형태의 과학적 실재론이다.

ㅇ 과학적 실재론의 여러 유형들

과학적 실재론은 과학의 이론적·실험적 활동에서 나타나는 관찰 불가능한 "항목들"(items)이 문자 그대로 참이라는 입장이다. 여기서 "항목들"은 이론(theory) 혹은 대상(entity) 혹은 종(kinds)이 될 수 있다.

- 이론 실재론(theory realism): 성숙한 과학의 성공적인 이론들은 근사적으로 참이라는 입장이다. 즉, 직접적으로 관찰 불가능한 과정과 메커니즘들을 이론이 옳게 묘사한다는 것이다.

- 대상 실재론(entity realism): 과학 이론에서 나타나는 특정 관찰 불가능한 대상들이 실제로 존재한다는 입장이다. 이론 실재론보다 조금 약화된 형태의 실재론이라고 할 수 있다.

- 대상 실재론은 이론 실재론에서 도출될 수도 있다. 이론이 참이라면 그 이론에 상정된 대상들도 존재하기 때문이다.

- 이론 실재론과 독립적인 대상 실재론이 있다. 이에 따르면, 특정 관찰 불가능한 대상이 존재한다는 강한 증거는, 과학자들이 그 대상을 조작하여(manipulate) 다른 것에 대한 실험에 사용할 수 있다는 점이다. 따라서 대상 실재론은 그 대상을 조작할 수 있다는 점만 옹호할 뿐, 그 대상에 대한 이론적 설명이 참인지에 대해서는 개입하지 않는다.

- 종 실재론(realism of kinds): 대상 실재론에서 더 약화된 형태의 실재론으로, 저자가 옹호하는 입장이다. 성공적인 과학은 현상들을 잘 분류한다는 입장이다. 여기서 잘 분류한다는 것은 현상들 사이에 실제로 존재하는 유사성 관계를 반영한다는 점을 의미한다.

- 종 실재론은 대상 실재론에서 도출될 수 있다. 실험적으로 잘 확립된 대상들이 실재한다고 믿는 것은, 그 대상들의 종-구조가 실재한다고 믿는 것을 함축하기 때문이다. 반대 방향의 도출은 불가능하다. 과학이 실제 유사성 관계를 밝혀낸다고 하더라도, 그 관계에 있는 대상들이 실재하지 않을 수 있기 때문이다. [대상들이 서로 어떤 관계에 있는지 알아도 그 대상들이 무엇인지는 모를 수 있다는 의미이다. 일상적인 예를 들면, 두 물체가 서로의 옆에 놓여있다는 관계는 알지만 그 두 물체가 각각 무엇인지 모를 수 있다.]

ㅇ 저자의 논증은 세 단계로 이루어진다.

1. 자연종 개념을 대략적으로 설명하고, 자연종 구조는 이론-의존적이며 과학적 진보에 따라 변한다는 점을 보인다. 이 점은 종 실재론의 소박한 형태는 경험적으로 옹호 불가능하다는 점을 함축한다.

2. 자연종에 대한 실험적 접근을 살펴본다. 일견 이 대안은 이론에 기반을 둔 자연종 개념의 문제점을 피해갈 수 있는 것처럼 보인다. 하지만 이 입장은 과학사적 반례에 취약하다.

3. 기적 불가 논증이 원래의 목표였던 이론 실재론을 지지하는 데에 실패하지만, 종 실재론을 지지한다. 저자의 입장이다.

**1. Changing Patterns of Natural Kinds**

이론에 포함된 법칙은 여러 대상들을 한데 모으는 역할을 한다. 즉, 법칙은 여러 대상들을, 같은 법칙의 사례로 간주함으로써 그 대상들 사이의 유사성의 연결을 확립한다. 따라서 모든 이론들은 대상들이나 사건들을 특정 방식으로 분류한다고 할 수 있다. 그렇게 만들어진, 유사한 대상들의 집합은 '자연종'이라고 불린다.

e. g. "모든 전자는 1.6 X 10^-19C의 전하를 가지고 있다"라는 법칙을 만족시키는 대상들은 "전자"라는 자연종을 이룬다.

같은 자연종은 서로 다른 여러 법칙들에 의해 골라질 수 있다. e. g. "모든 전자는 1/2의 스핀값을 가지고 있다"

자연종 개념 자체는 실재론적 함의가 없다. 자연종은 특정 이론의 법칙에 의해 규정된 것이며, 실제로 존재하는 것을 가리키지 않을 수도 있다. 그런 점에서 "자연"종이라고 부르는 것은 엄밀히 말해 잘못이다.

- 한 가지 반론: 현대 과학 이론은 매우 잘 입증되었으며, 따라서 현대 과학 이론에서 상정하는 자연종은 실제로 존재한다.

- 보존 요건(retention requirement): 이론의 한 구성요소가 실재한다면, 그것은 과학적 변화를 거쳐도 보존되어야 한다. 구체적으로, 만약 성공적인 선행 이론이 근사적으로 참이었다면, 더 성공적인 후행 이론은 선행 이론의 법칙들을 제한적인 사례(limiting case)로 보존해야 한다. 그렇다면 선행 이론의 종-구조는 후행 이론에서 보존되어야 할 것이다.

- 이론 실재론은 이론적 법칙들이 보존됨을, 대상 실재론은 대상들이 보존됨을, 종 실재론은 종들이 보존됨을 주장한다.

- 물론 선행 이론의 항목들을 완전히 뒤엎으면 안 된다는 것일 뿐,  어느 정도 수정할 수는 있다.

- 종 실재론은 후행 이론이 선행 이론보다 더 촘촘한 분류법을 가지게 된다는 것을 의미한다. 예를 들어 이전에 하나의 종으로 취급되었던 것이 여러 종으로 취급될 수는 있다. 하지만 부분적 겹침(partial overlap)이나 교차(cross-over)는 안 된다.

ㅇ 과학의 분류법을 실재론적으로 해석해도 되는가?

- 만약 선행 이론의 분류법이 실재론적으로 해석되려면, 그것이 현재 이론의 분류법에 포함되어야 한다. 그런데 과학사를 보면 이런 조건이 만족되지 않는다.

e. g. 관성 운동/비관성 운동 구분: 관성의 법칙에 따르면, 힘이 작용하지 않는 물체는 등속도 운동(관성 운동)을 한다. 반면 힘을 받는 물체는 가속 운동(비관성 운동)을 한다.

- 중력에 의한 운동은 뉴턴 역학에서 관성 운동에 속하지만, 일반상대성 이론에서는 중력을 시공간 구조의 일부로 간주하므로 비관성 운동에 속한다.

- 반면 전자기력에 의한 운동은 뉴턴 역학에서나 일반상대성 이론에서나 모두 비관성적이다.

따라서 뉴턴 역학에서는 비관성이라는 분류에 중력에 의한 운동, 전자기력에 의한 운동이 함께 속하는 반면, 일반상대성 이론에서는 둘이 다른 분류에 속한다.

e. g. 뉴턴은 소위 "뉴턴의 고리" 현상과 물체가 색을 나타내는 현상은 같은 메커니즘에 의한 것이라고 보았다. 하지만 현대 광학 이론에 따르면 턴의 고리는 간섭 현상에 의한 것이고, 물체의 색은 파장에 따른 흡수 및 반사율에 따른 것이다. 즉, 뉴턴이 같은 자연종에 속한다고 본 것이 실제로는 그렇지 않았다.

**2. Experimental Route to Kinds**

**I: Manipulation Here Creates Kind-Structure Here**

자연종이 이론에 의존한다는 점과, 과학사에서 이론이 변화할 때 기존 분류법이 폐기된다는 점을 고려하면, 종에 대한 이론-기반 실재론적 해석은 불가능해 보인다.

대안적인 방법은 종-구조를 실험에 의거해 규정하는 것이다. e. g. 이중 굴절 결정을 이용한 실험을 통해 편광과 비편광을 구분할 수 있다. 또한 실험을 통해 편광 중에서도 선형적인 것과 원형인 것을 구분할 수 있다.

- 종에 대한 실험 중심 접근에 깔린 아이디어는, 대상이나 효과를 조작할 수 있는 능력은 유사성과 비유사성 관계에 대한 증거를 제공한다는 것이다.

- 만약 우리가 겉보기에 동질적인 현상에 간섭해서, 이질적인 반응을 찾아낸다면, 그 구성요소들은 서로 다른 종들을 구성한다. 그렇게 다른 반응을 만들어내는 요인이 정확히 무엇인지는 모르지만, 다르다는 점은 안다.

ㅇ 실험 기반 종-구조가 믿을만하지 않다. 실험에 다른 반응을 보이는 것은 다른 종일 필요조건이긴 하지만 충분조건은 아니다.

- 이론적 통합. 서로 다른 종류의 전자기파는 실험에서 다른 행동을 보이지만, 다른 자연종으로 구분될 만한 것은 아니다. e. g. 적외선, 가시광선, 자외선 등은 실험에서 구분되지만, 사실 같은 법칙에 따르면서 단지 몇 가지 변수만 다른 것이다.

- 실험에서 나타난 차이가 사실 그때까지 알려지지 않았던 요인과, 통제되지 않은 부작용의 결과일 수 있다. e. g. 18세기 화학의 친화성 이론. 친화성은 물질끼리 어떤 것이 더 잘 결합하는지를 나타낸 것이다. 예를 들어 AB + C -> AC + B가 될 때, A는 B보다 C에 더 친화적이다. 이것을 단순 친화성이라고 하는데, 순서대로 계열을 만들 수 있다. 한편 이중 친화성(double affinities)이라는 것도 있었는데, AB + CD -> AC + BD 형태의 화학 반응에서 나온다. 이중 친화성은 단순 친화성과는 상대적 강도가 완전히 다르다고 간주되었다. 그래서 화학 반응에 두 가지 종이 있다고 한 것이다. 이런 구분은 두 반응이 실험에서 다르게 나타난다는 순수하게 실험적 근거로 이루어졌다. 이런 구분은 나중에 폐기되었는데, 실험을 할 때 온도나 물질의 양 같은 것이 고려되지 않았다는 점이 밝혀진 것이다. 그런 점을 고려하면 하나의 통합된 도식으로 두 화학 반응을 모두 다룰 수 있게 된다. 실험적으로 구분한 것이 이론적 추론을 통해 같은 것으로 밝혀진 것이다.

- 달라보이는 실험 결과가 정말로 이질적인지, 아니면 단지 같은 종의 다른 예화일 뿐인지는 그 실험 결과만으로 말하기 어려운 경우가 있다. 만약 실험 결과가 같은 quantity에 대해 점차적으로 변하는 magnitude를 보인다면 이를 바탕으로 종 구분을 할 수는 없을 것이다. 질적으로 다른 것인지, 아니면 같은 quantity의 magnitude가 다른 것인지 알 수 없기 때문이다.

e. g. 1800년 무렵 Joseph Louis Proust는 '일정 성분비의 법칙'(law of constant proportions)을 경험적으로 확립했다. 근거는 화합물이 정해진 비율로 반응이 끝날 때도 있고 아닐 때도 있다는 것이다. 그런데 정해진 비율이 화합물이고 아닐 때는 혼합물이냐, 아니면 정해진 비율이 아닐 때 화합물이고 정해진 비율로 나올 때는 다른 무언가가 개입한거냐에 대해 논쟁이 있었다. 이 점은 실험만으로는 결정하지 못했다. 결국 Proust가 이겼는데, 이는 실험 결과뿐만 아니라 새로 등장한 이론인 원자론 덕분이었다.

**3. The Experimental Route to Kinds**

II: Manipulation Here Creates Kind-Structure There

앞에서는 실험되는 대상이 종-구조를 확립했지만, 실험에 사용되는 대상이 그와 관련된 종-구조의 도입으로 이끌 수도 있다. 카트라이트와 해킹의 대상 실재론을 검토하고, 그것의 종 실재론에 대한 함축을 정교화해보고, 반례를 제시한다.

ㅇ 해킹과 카트라이트는 우리 실험적 능력에 초점을 맞추어 대상 실재론을 주장한다. 즉, 그들의 대상 실재론은 이론 실재론의 귀결이 아니라 독립적인 것이다. 그들에 따르면 이론 실재론은 부적합한데, 왜냐하면 대상에 대해 만장일치로 받아들여지는 이론은 없기 때문이다. 서로 다른 과학자들은 같은 대상에 대해 서로 다른 그리고 때때로 양립 불가능한 모델을 채택하기도 하는데, 그것은 서로 다른 각자의 기술적(descriptive) 목적을 위해 다 적절할 수 있다. 즉, 각 분야는 같은 이론적 대상에 대해 복수의 구분되는 설명을 포함한다. 그 결과로, 대상 실재론은 그와 유관한 이론의 참에서 도출될 수 없다.

반면, 우리가 대상들을 이용해 다른 것을 탐구하는 데에 성공한다면, 그 대상들은 실재한다고 할 수 있다. 더 가설적인 부분에 개입하는 것이 대상의 실재에 대한 최고의 가능한 증거이다. 왜냐하면, 이것은 인과적 영향의 행사인데, 허구적 대상은 인과적 능력을 갖지 않기 때문이다. 이렇게 확립된 대상 실재론은 종 실재론을 함축한다.

ㅇ 저자의 비판: 보존 요건을 다시 생각해보자: 한 항목이 실재론적으로 해석되기 위해서는 이론 변화에서 보존되어야 한다. 그런데 카트라이트-해킹 기준을 통과한 대상이 후행 이론에서 보존되지 않는 경우가 있다.

e. g. 플로지스톤 이론.

플로지스톤 이론이 등장하기 전 “가연성의 원리”라고 부르는 대상이 여러 개 있었는데, 이후 플로지스톤으로 통합됐다. 플로지스톤 이론 등장 이전에는 연소에 작용하는 가연성의 원리와 하소에 작용하는 가연성의 원리가 별개라고 보았다. 그런데 플로지스톤 이론가들은 연소를 통해 가연성의 원리를 금속회에 공급해 금속으로 만들 수 있다는 점을 보임으로써, 연소와 하소에 같은 원리가 작용함을 알게 되었다.

그리고 이렇게 이미 확립된, 대상의 인과적 속성을 이용해 더 가설적인 현상, 즉 유황의 합성에 이용했다. 그 결과는 성공적이었다. 즉, 플로지스톤을 이용해 다른 과정을 능동적으로 바꾸고 간섭한 것이다. 그렇다면 카트라이트와 해킹의 기준에 따르면 플로지스톤은 실재한다고 결론 내려야 한다. 그런데 실제로는 그렇지 않다.

- 위의 예에서 알 수 있듯이, 카트라이트-해킹 기준은 실제 대상을 골라내지 못한다. 따라서 그런 대상에 의거해 도입된 종 구조도 신뢰할 수 없다.

**4. The Distinguished-Theory Approach to Kinds**

ㅇ 이론 기반 종 실재론이 실패한다는 점은 1절에서 보였지만, 다른 형태의 이론 기반 종 실재론이 가능하다. 모든 이론이 아니라, 두드러진 경험적 성공을 거둔 이론의 분류법에 초점을 맞추는 것이다. 이런 구분의 기반은 기적 불가 논증이다.

- 기적 불가 논증에 따르면, 실재론에 의해서만 설명될 수 있는 두 가지 종류의 성공이 존재한다.

- 참신한 예측: 그 이전까지 알려지지 않았고, 배경지식을 통해 기대되지도 않았던 참신한 규칙성을 옳게 예측하는 것. e. g. 아인슈타인이 일반상대성 이론을 통해 빛의 휘어짐 예측

- 귀납의 통섭(consilience of inductions): 완전히 다른 현상의 규칙성들을 하나로 통합하는 것. e. g. 아인슈타인이 광양자 가설을 통해 흑체 복사와 광전 효과를 통합적으로 설명

- 주류 실재론 입장은 이론-기반 대상 실재론이다. 이 입장은 성공적인 과학 이론에 상정된 대상들이 실재한다는 것이다. 그리고 이 존재 주장은 그 이론이 근사적 참이라는 점에 의해 지지된다. 이것이 기적 불가 논증이 지지하고자 의도된 것이다.

- 이 배후에 있는 직관은, 강한 성공은 주목할 만하고 놀랄 만한 사건이며, 따라서 설명이 필요하다는 것이다. 실재론자들은 이론이 참이기 때문에 그런 성공이 가능했다고 설명한다.

- 그러나 과학사에 반례가 있다. 플로지스톤 이론가들은 두 가지 참신한 예측을 했다.

- 석탄을 연소시킬 때 금속회를 금속으로 만들 수 있다는 예측

- 연소에서 나온 무언가를 이용해 유황을 만들 수 있다는 예측

- 성공한 이론에서 상정한 대상들이 존재하지 않는 다른 사례들도 있다.

ㅇ 하지만 저자는 기적 불가 논증이 기본적으로 옳다고 생각한다. 적용 대상이 잘못되었을 뿐이다.

- 기적 불가 논증은 이론 실재론이나 대상 실재론을 지지하는 것이 아니라 종 실재론을 지지한다. 이론의 성공을 이론의 참이나 대상의 존재에 돌리는 것은 잘못이다. 강한 성공을 설명하는 것은 해당 현상들 사이의 옳은 유사성 관계를 그 이론이 잘 포착했다는 것이다.

- 플로지스톤 예를 다시 보자. 슈탈의 실험은 연소와 하소가 실제로는 같은 현상이기 때문에 성공했다. 연소와 하소는 산화 과정이다. 슈탈은 반대 방향으로 착각했지만, 어쨌거나 현상을 제대로 분류하긴 했다. 금속의 산화와 비금속의 산화는 같은 종이다.

- 물론 이론 전체의 분류법, 종-구조를 받아들여야 하는 것은 아니다. 성공에 기여한 부분에 제한되어야 한다. 플로지스톤 이론의 다른 부분은 성공적이지 않았기 때문에 우리가 플로지스톤 이론의 종-구조 전체를 받아들일 필요는 없다.

요약: 기적 불가 논증에 따르면 성공한 이론들은 실재의 어떤 측면을 옳게 반영한 것이다. 그 측면이 무엇인가? 보존 요건을 적용해보면, 이론과 대상은 후행 이론에서 보존되지 않는 경우가 많다. 성공한 이론에서 후행 이론까지 보존되는 것은 종-구조이다.

**5. Establishing a Natural Taxonomy of Kinds**

생략 (몇 가지 정교화)