법칙(law)과 이론(theory)

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가설(hypothesis)이란 관찰 결과에 대한 하나의 가능한 설명이다.

즉 내가 관찰한 현상을 설명할 수 있는 하나의 방법이라 할 수 있다.

그리고 아직 검증되지 않았다는 특징을 가진다.

 

그리고 이러한 가설이 반복되면서 관찰 결과와 잘 맞으면 이를 정리하여 이론(theory)을 만든다.

따라서 이론은 어떠한 자연 현상을 포괄적으로 설명할 수 있는 검증된 가설이다.

가설에서 출발한 만큼 "광속은 불변하다"는 등의 가정을 두고 시작한다.

그리고 이론은 자연이 왜 그런 특정한 방식으로 움직이는지에 대한 설명을 준다.

 

지금까지 배운 내용을 잘 설명해주는 과학의 패러다임 변화가 있다.

독일 기상학자 베게너가 주장한 대륙 이동설(Continental Drift)이다.

대륙 이동설은 과학적 근거를 토대로 대륙의 움직임을 주장한 근대적인 첫 번째 '모델'이다.

그러나 그는 대륙을 이동시킬 에너지가 무엇인지, 그리고 증거가 불충분하다는 이유로 사이비 과학 취급을 받는다.

 

하지만, 오늘날에는 판 구조론 구축의 시작점으로 인정받고 있다.

왜냐하면 세계 대전을 통해 발달한 해저 탐사 기술과 지질학 등의 발전으로 다양한 증거들이 나왔기 때문.

결국, 대륙 이동설은 1965년에 '판구조론(Plate Tectonics)'으로 받아들여지면서 이론이 된다.

 

마지막으로 법칙은 자연계에서 어떤 현상이 어떻게 일어나는지 그 원리를 수학적으로 자세하게 설명한 것이다.

대표적인 예가 뉴턴의 만유인력 법칙(Universal law of gravitation)이다.

그는 질량을 가진 모든 물체는 서로 끌어당기는 힘이 존재함을 밝혀냈고 이를 계산할 식까지 발견했다.

하지만 그는 어떻게 그 무엇으로도 이어지지 않은 물체 사이에 염력 마냥 힘이 작용하는지는 설명하지 못했다.

나중에서야 패러데이가 힘은 선을 통해 전달된다는 직관적인 설명과 자석 위에 철가루를 뿌려 이를 시각화하였다.

덕분에 물리학에 장(field)이라는 개념이 도입되면서 일반 상대성 이론의 중력장도 등장하게 된다.

중력장이란 우리가 블랙홀을 설명할 때 자주 사용하는 얇은 고무막이라 생각하면 쉬울 것이다.

그리고 이 '장'이라는 개념을 도입하면 왜 멀리 떨어진 물체 사이에서도 힘이 작용할 수 있는지 조금이나마 설명이 된다.

 

 

참고자료

이웃집과학자, 뉴턴은 '법칙'인데 상대성은 왜 '이론'일까?

네이버 블로그, Root 과학적 방법 (부제 : 법칙과 이론의 차이)