by
May 01. 2022
(17) 거인의 어깨에 서서
하윤의 Resolution
“내가 더 멀리 내다볼 수 있었다면, 그것은 거인들의 어깨 위에 서 있었기 때문이다”
If I have seen farther, it is by standing on the shoulders of Giants
* 배경 이미지: 제임스 웹 우주망원경의 2MASS J17554042+655127 관측 이미지. 우리는 과거의 그 어느 때보다 멀리 내다보고 있다.
차곡차곡 올라서서
오늘은 과학적 사실들과 내용들보다는, 과학 그 자체에 대한 이야기를 짧게 다루어 보려 한다. 위의 문장은 아마 많은 사람들이 들어본 문장일 것이라 믿는다. 논문을 검색하는 가장 주된 사이트 중 하나인 ‘구글 학술검색(구글 스콜라)’ 에 들어가 보면, ‘거인의 어깨에 올라서서 더 넓은 세상을 바라보라’ 는 말이 흰 바탕 위에 강조되어 쓰여 있다(그림 1). 개인적으로, 이 문장은 쌓이며 발전하는 과학에 대하여 잘 보여주는 말이라 생각한다¹.
그림 1. 구글 학술검색의 초기 이미지 창.과학자들은 늘 새로운 내용들을 찾아 헤맨다. 새로운 사실들, 새로운 이론들, 우리가 맞이하고 살아가는 자연 세상을 더 잘 설명할 수 있는 통일감 있는 설명들을 일구어 내는 것이 과학자들의 목표라고 볼 수 있다. 그러나, 사실 하늘 아래 완전히 새로운 것은 없다는 사실을 문득 깨달을 수 있다². 세렌디피티serendipity 라는 단어처럼³ 정말 단 한 번의 우연으로 이루어진 과학적 진보가 없다고는 할 수 없겠지만, 그럼에도 불구하고 면밀히 들여다 보면 과학적 발견은 마치 계단을 오르듯 단속적으로 뛰어 오르는 것이 아니라, 차곡차곡 쌓이다 어느 순간 넘어서게 되는 지수적인 성장에 가깝다.
충격적일 수준으로 파격적이었던 상대성이론 또한 맥스웰의 발견에서 시작되었으며, 그 맥스웰의 발견은 패러데이의 연구와 수백년 된 뉴턴의 고전 역학을 기반으로 쌓여 만들어졌으며, 뉴턴의 프린키피아(자연철학의 수학적 원리, 혹은 Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. 흔히 이 중 3번째 단어를 따 프린키피아라고 말한다)로 대표되는 고전역학 또한 앞선 선구자들의 천체 항행 기록을 통해, 그리고 그리스 시대까지 거슬러 올라가는 기하학과 수학의 탄탄한 기반으로 인하여 태어날 수 있었다(그림 2). 지금 우리가 알고 있는 수많은 지식들과(현대의 중, 고등학생들은 100여 년 전의 날고 기는 석학보다 많은 사실들을 알고 있다. 이는 체계적으로 저술되고 공유된 과학 덕이며, 이것을 보편적으로 가르치게 된 교육의 힘이기도 하다) 문명의 이기들은 그 기원을 파고 파고 들어가다 보면, 결국은 기원 전의 이름 모를 철학자와 과학자들에게 빚을 지고 있는 셈이다⁴.
인용, 그리고 또 인용
과학의 최전선이라고 할 법한 학술 논문을 살펴보면, 모든 논문에 빠짐없이 적게는 몇 개에서 많게는 몇백, 몇천 개의 레퍼런스(출전)이 달려 있곤 하며, 다시 그 출전 각각은 수백 개의 논문들에 기대어 존재하고 있다. 위의 예시처럼, 결국 모든 과학적 발견은 이전의 발견에 빚을 지고 있으며, 그에 대한 존경과 존중의 의미로 인용문에 그들의 이름이 들어가는 것이다. 인류의 지식이 수만 년 전부터 그렇게 발달하여 왔듯이, 지금도 여전히, 이전에 밝혀진 것에서 그저 한 발자국을 더 내딛는 것이다. 그저 다 같이 모여 인류가 알고 있는 것의 한계에 기대어 묵묵히 조금씩 밀어내는 것이다. 그 발자국이 작든 크든, 얼마나 화려하든 보잘것없든 간에. 자그마한 그 발걸음들이 영겁의 시간 동안 쌓이고 쌓여 지금의 세상을 만들어 낸 것이기에(그림 3).
그림 3. 내가 너무나도 좋아하는 인류의 지식에 대한 단편 만화 12컷. KEEP PUSHING.사실, 심지어 세렌디피티라고 할 만한 것도, 엄밀히는 저 혼자 이루어 낸 발견일 수는 없다. 세렌디피티의 예시로 흔히 쓰이는 알렉산더 플레밍의 페니실린 발견도⁵, 기존의 세균 배양법과 배지 제작에 관련된 수많은 기술들이 쌓여 전수되고, 각종 분야에서 분투하던 곰팡이의 전문가들이 있었기에 그 현상을 이해할 수 있었던 것이며, 이것이 결국 이론적 환상이 아닌 실제 세상에서 널리 사용될 수 있었던 것은 다시 각종 기계공학 기술과 배양에 관련된 이론적(수학적) 접근, 그리고 화학적 정제 기술들 덕분이었다⁶. 이 수많은 배경 지식들은 다시 무수한 출전들에 의해 세워진 것이라는 것은 굳이 강조할 필요도 없다. 즉, 운이 좋게 이루어진 발견이라고 하여, 이전에 빚진 것이 없는 것이라고 말할 수는 없다. 심지어 완전히 추상적인 영역을 다루는 수학에서도, 이전에 정립된 공리와 공식들, 정리들에 힘입어 한 발자국 내딛는 경우가 대부분이다. 이것은 우리가 단순히 앞에 마주한 문제들을 해결하는 공학적, 현상적인 문제들뿐 아니라 기초 연구에 집중하여야 하는 이유이기도 하다. 결국 문제를 해결하는 것은 현상적 탐구일지라도, 그것은 궁극적으로 기초 연구에 기대어 존재하기 때문이다.
그림 4. 과학자에게 최고의 영예일 노벨상. 그러나, 이는 '과학은 소수의 천재가 하는 것' 이라는 잘못된 인식을 퍼트리기도 한다.현대 과학에서 이러한 인과의 사슬은 더욱 강해진다. 이삼백 여 년 전에서는 어떠한 한 개인의 수준에서, 그들의 놀라운 지성과 재력만으로도 지식의 벽을 밀어낼 수 있었겠지만, 너무나 분별화되고 분업화된 현대의 과학에서는 더 이상 한 개인만으로는 이와 같은 탐구가 불가능한 수준이 되었다. 어떤 한 개인이 수많은 첨단 공학을 기반으로 한 실험 기구들을 고안하고, 손보고, 제작할 수도 없을뿐더러, 이젠 전 세계의 화학 공장에서 생산된 실험용 물품들이 표준화되어 이용되고 있기 때문이다. 단편적으로, 일회용 플라스틱 튜브가 갑자기 공급 중단된다고만 하더라도 연구실의 온갖 실험들은 중단되고 차질을 겪을 것이다.
즉, 현대의 과학은 점차 더 협력적이고 다학제적으로 변해가고 있는데, 우리는 마치 노벨상을 받는, 겉으로 드러나 보이는 소수의 최고 지성들 몇몇이 학계를 이끌어 가는 주도자라고 생각하곤 한다((그림 4), 나오미 오레스크(Naomi Oreskes) 교수는 “몇 명의 과학자들을 수상자로 선정해 영웅시하는 것이 과학 전체에 악영향을 미칠 수 있다”고 말하며 “21세기 과학은 모두가 함께 하는 과학”이라고 주장한 바 있다-출처: 글 하단 참조). 그러나 그들의 지성이 가장 밝게 빛날 수 있는 이유는, 묵묵히 그 뒤를 채우는 어두운 밤하늘이 있기 때문임을 잊어서는 안 된다.
연구의 '임팩트'
이러한 특성 때문에, 학계에서는 ‘얼마나 좋은 논문을 내었는가’ 에 대한 정량화를 할 때에 인용 횟수(citation)를 고려하는 경우가 대부분이다. 마치 우리가 소셜 미디어에 쓴 글에 달린 ‘좋아요’ 수를 보고 그 글의 파급력과 매력을 일차적으로 평가하듯이, 좋은 내용과 새로운 발견을 알린 논문은 그만큼 많은 이들의 관심을 끌어 인용되며 많은 후속 연구를 낳기 때문이다⁷. 그에 따라 ‘좋은 저널(간행물)’ 은 많이 인용되는 논문들을 다수 담고 있는 저널이며, 지난 몇 년간 해당 저널에 실린 총 논문의 평균 인용 횟수를 영향력 지수(Impact factor, IF, 보통 구어체로는 임팩트 팩터 혹은 IF 라고 더 자주 말한다, 1955년 가필드라고 하는 언어학자에 의해 개발되었다) 라고 하며 일종의 ‘논문 점수’ 로도 이용된다. 그도 그럴 것이 IF 가 높은 저널에 논문을 실었다면, 그만큼 더 새롭고 재미있는 내용을 더 철저한 검증을 통하여 담았을 것이기 때문이다(이는 대체로 일치한다). 물론 IF 만으로 모든 것을 평가할 수는 없는데, 그럼에도 불구하고 직관적으로 이해하고 정량화하기 쉬운 지표이기에 많은 곳에서 일상적으로 사용되곤 한다⁸.
사실 성과를 내고 그것을 보여주어야 하는 것은 과학계에서도 마찬가지이기에, 논문을 몇 편을 냈는지, 그 IF 가 얼마나 되는지는 마치 명절 친척 만나듯 학계의 사람들은 서로 기민하게 반응하는 내용이기도 하다. 각종 직장을 얻기 위한 면접이나 임용 평가, 승진 평가, 연구비 평가 등등에서도 꼬박꼬박 얼마나 ‘임팩트 있는’ 논문을 낸 사람인지가 철저히 평가되고 대조되는 것이 현실이니, 그에 따라 단기적인 논문 성과를 위해 허덕이는 연구자가 숱하다.
그림 5. 인용받지 못한 학술 논문이 얼마나 되는가?이러한 현실을 살펴볼 때, 아무도 인용해 주지 않는 논문은 마치 아무도 읽지 않는 책처럼, 아무도 좋아요를 눌러주지 않는 게시글처럼 공허하며 작가에게 쓰디쓴 가시로 돌아온다. Hamilton, Science, (1990) 에서는 그런데 무려 게시된 논문의 55% 가 5년 내 단 한 번의 인용을 받지 못한다는 내용이 알려졌다. 얼마나 안타까운가? 수천의 비용을 들이고, 여러 명이 밤을 새워 가며 일하고, 숱한 생명이 희생된 연구의 결과물이 아무도 관심을 가져주지 않는 거리의 부랑자 신세가 되었으니. 그러나, 최근의 다른 분석은 조금 더 희망찬 결과를 내놓는다. 이에 대해 평한 Noorden, Nature, (2017)-(그림 5) 에서는 현재는 전체 논문의 10% 만 전혀 인용되지 못하고, 나머지는 시간이 지남에 따라 인용된다고 하니 다행스러운 일이다.
그림 6. 독일 뮌헨의 한 동상. 거인의 어깨에 올라서서.학계에서 논문들을 살피다 보면, 시간의 흐름이 저절로 느껴진다. 논문의 연도가 지남에 따라 사용되는 기술도, 방법론적인 패러다임도, 분위기와 논조도 달라짐을 몸소 느낄 수 있다. 각종 분야의 셀 수 없는 저술과 논문을 볼 때에, 나는 과거의 무수한 연구자들에게 늘 경의를 표한다. 그들이 일구어 둔 토양 덕에 우리의 과학은 자랄 수 있었으니.
그들의 어깨에 오늘도 나는 감사히 올라선다. 더 먼 곳을 보기 위하여. 거인들의 시선 위로 한 뼘 더 올라, 그들이 미처 보지 못했던 것들을 보기 위하여.
미주 Endnote
1. 이 문장은 뉴턴이 말했다고 흔히 알려져 있지만, 사실 당시 인용되던 문구 중 하나였다. 이 문구의 시작은 뉴턴이 말하기 500여 년 전, 프랑스의 사르트르 학파에서 기록되었다. 뉴턴은 그저 전해져 온 이 문구를 로버트 훅에게 보내는 서신에서 인용했을 뿐이다. 또한, 몇몇 학자들은 사실 이 말이 자신의 겸양을 드러내는 말이라기보다는 서로 앙숙이었던 훅과 뉴턴 사이의 날카로운 신경전을 보여주는 말이라고 해석하기도 한다. 척추에 장애가 있었고 체구가 왜소했던 훅에 대조해 ‘위대한 과거의 거인들’ 에게 감사하는, 조롱의 뜻이라는 해석이다. 이 둘이 얼마나 처절히 대립했는지를 살펴보면, 사실 이 주장이 더 믿을만 해 보인다.
2. 우리의 세상을 설명하는 과학은, 상상 이상으로 불완전하지만 그만큼 체계적이기도 하다. 세간에 떠도는 말로 ‘왜?’ 를 세 번만 던지면 인간 지식의 한계에 도달한다 말하지만, 과거의 유수한 석학들은 정말 수 없는 주제들에 대하여 탐구했고, 관찰했고, 정리하여 보고하였다. 당신이 궁금한 것이 있다면, 아마도 우리의 정보의 보고 인터넷에서는 그 답을 찾을 수 있을 것이다. 그렇지 못했다면 둘 중 하나일 테다. 답이 존재하지만 당신이 찾지 못했거나, 혹은 당신이 정말 인류 지식을 둘러싼 벽에 손을 대고 있거나.
3. 이 세렌디피티라는 단어는 영국의 작가였던 호레이스 월폴의 1754년 작품, ‘세렌딥의 세 왕자들’ 이라는 소설에서 따 왔다. ‘세렌딥의 왕자들’ 은 뜻하지 않은 행운들로 의도치 않게 문제를 해결하곤 했는데, 여기에서 ‘의도치 않은 과학적 발견들’ 을 의미하는 세렌디피티라는 단어가 파생되었다.
4. 물론, 새로운 과학적 진보는 기존의 내용들에 바탕을 두되 새로운 내용이나 포괄성을 가지는 이론을 제시하여야 한다. 이에 관련하여, 요한 볼프강 괴테는, 독창성에 대하여 에커만과의 대화에서 이렇게 말한 바 있다; “독창성이라는 게 무엇을 뜻하는가? 우리는 태어나는 순간부터 죽을 때까지 세상에 영향을 받는다. 그렇다면, 우리의 열정과, 강인함과, 의지를 제외한다면 우리의 것이라고 부를 수 있는 것이 무엇이 있겠는가?” People are always talking about originality; but what do they mean? As soon as we are born, the world begins to work upon us; and this goes on to the end. And after all, what can we call our own, except energy, strength, and will? 나는 이것을 우리의 발견과 발명이란, 우리의 힘과 의지를 통하여 세상에 기반을 둔 독창적인 이론을 만드는 것과 같다고 이해하였다.
5. 페니실린과 항생제에 대한 글은 이전의 글 (12) 번을 참조하라.
6. 물론 면밀한 관찰을 통해 새로운 통찰력 있는 발견을 해내고 그것을 공유한 플레밍도 칭송받아 마땅하지만, 하워드 월터 플로리 그리고 어른스트 보리스 체인과 같은 수많은 사람들의 상용화를 위한 공학적, 의학적 노력이 없었다면 이것은 그저 현실 세계와 표리된 뜬구름 잡는 이야기였을 것이다. 이들은 새로운 균주를 찾고, 정제 방법을 개발하고, 그 효율과 생산성을 높여 실제 사용될 수 있는 형태로 만드는 것에 지대한 공헌을 하여 결과적으로 플레밍과 함께 1945년 노벨상을 수상하였다.
7. 세상에서 가장 많이 인용된 논문은 몇 번이나 인용되었을까? 30만 5천 번 인용된 로우리의 1951년 논문 Protein measurement with the folin phenol reagent 이다(생명과학과 학부생들은 1~2 학년 때 당연히 해 보게 되는 로우리 단백질 정량법이 바로 이것이다!-(그림 7)). 사실 상위 대부분의 내용들이 생명과학-의학 계열의 연구들인데, 이것은 이 분야들이 활발하게 교류하고 연구가 진행되기에 상호 인용이 크기 때문이다. 참고삼아, 2번째 논문은 약 21만 번 인용된 단백질 분해 논문이며, 3등은 15만 번 인용된 단백질 정량, 4등은 DNA 염기서열 분석법, 5등은 RNA 추출법, 6등은 단백질 표본을 이동시키는 방법이다. 이 논문들은 나온 지 50~70 년이 되었는데도, 이 논문에서 처음 제시한 방법론들은 현대의 실험실에서도 아주 자주 행해지는 것들이다.
그림 7. 해당 논문의 title page. 세상에서 제일 많이 인용된 논문이다!