시리즈의 열여섯 번째, 열일곱 번째 인물!
실험이라는 혁신적인 방법을 사용해 혈액 순환 이론과 심장의 기능을 밝혀낸 현대 의학의 선구자 ‘하비’와 전자기 유도를 발견하고, 전기장과 자기장 등 전자기학의 이론을 도입하는 데 큰 기여를 한 ‘패러데이’에 대해 알아본다.
세상을 완전히 뒤집은 위대한 과학자들의 삶과 혁명적인 발견을 소개하는 바다출판사 시리즈, 그 열여섯 번째, 열일곱 번째 책이 발간되었다. 바로 『현대 의학의 선구자 하비』, 『전자기학과 패러데이』이다. 몸의 피의 순환을 밝혀낸 현대 의학의 선구자 하비와 전자기...
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<옥스퍼드 위대한 과학자> 시리즈의 열여섯 번째, 열일곱 번째 인물!
실험이라는 혁신적인 방법을 사용해 혈액 순환 이론과 심장의 기능을 밝혀낸 현대 의학의 선구자 ‘하비’와 전자기 유도를 발견하고, 전기장과 자기장 등 전자기학의 이론을 도입하는 데 큰 기여를 한 ‘패러데이’에 대해 알아본다.
세상을 완전히 뒤집은 위대한 과학자들의 삶과 혁명적인 발견을 소개하는 바다출판사 <옥스퍼드 위대한 과학자> 시리즈, 그 열여섯 번째, 열일곱 번째 책이 발간되었다. 바로 『현대 의학의 선구자 하비』, 『전자기학과 패러데이』이다. 몸의 피의 순환을 밝혀낸 현대 의학의 선구자 하비와 전자기 유도를 발견하여 현대 기술 시대의 막을 연 전자기학의 아버지 패러데이를 만나보자.
현대 의학의 선구자 하비(1578～1657)
하비는 1578년 부유한 상인의 여섯 자녀 중 맏아들로 태어났다. 중류 계급 출신이었지만 당시로서는 드물게 케임브리지 대학교까지 졸업하고 이탈리아 유학까지 다녀온 최상의 교육을 받았다. 아들을 상인이 아닌 존경받는 전문인으로 키우고 싶었던 아버지의 바람과 본인의 학문에 대한 열정 때문에 가능한 일이었다.
그의 이런 열정은 평생을 함께한다. 갈레노스의 의학을 철저히 배웠지만 정확한 실험과 냉철한 관찰을 통해 갈레노스를 과감히 넘어섰다. 또한 정치적 격동기에도 자신이 섬기던 왕에 대한 충성을 버리지 않은 굳건한 하비는 평생 자신이 추구하는 이론에 대해서도 왕에게 충성을 다하듯 끈질긴 탐구정신으로 매달렸다. 덕분에 이런 노력으로 탄생한 혈액 순환 이론은 오늘날 인체 생리학의 새로운 장을 열었다.
◆피가 온 몸을 돈다
우리가 음식을 먹으면 소화된 음식은 창자 속으로 들어간다. 그리고 배설물과 분리된 영양 성분들은 간으로 간다. 간은 영양 성분들을 더욱 정제하여 피로 만든다. 영양분이 풍부해진 피는 간에서 정맥을 타고 빠져나와 몸 구석구석으로 흘러간다. 그러면 신체 각 부위는 자신의 성장과 유지를 위해 피를 끌어들인다. --1600년대 갈레노스의 주장을 따라 배운 의학 지식.
그 많은 양의 피가 매일 새롭게 생성될까?
도대체 우리 몸의 피는 어디에서 흘러와서 어디로 가는 것일까?
하비는 갈레노스의 주장에 의문을 품었다. 그 많은 양의 피가 매일 간에서 새롭게 생성되고 사라진다고는 믿을 수 없었다. 하비는 전통적인 의학 이론으로는 제대로 설명할 수 없었던 심장 혈관게의 특성을 파헤치기 위해 노력했다. 그래서 인체 해부와 장기를 묶어 피의 흐름을 확인하는 결찰사 실험 등을 바탕으로 새로운 혈액 순환 이론을 세웠다. 그리고 마침내 1628년에 탐구 결과들을 한 권의 책으로 묶어 출판했다. 이 출판물의 등장으로 고대의사인 갈레노스로부터 르네상스 때까지 전해 내려온 인체 생리학의 기본 관점이 영원히 추방될 위기 속에 내몰렸다. 하비의 새로운 이론은 천년이 넘는 세월 동안 인체에 대해 품고 있던 가장 큰 오해를 풀어 준 것이다.
피는 심장에서 동맥으로 나가 신체의 각 조직에 퍼져 있는 모세혈관으로 스며든다. 그 후 피는 정맥을 통해 다시 심장으로 되돌아온다. 심장으로 돌아온 피는 폐에 들러 신선한 산소를 받아들이고 심장으로 돌아온다.
이것은 오늘날 의학치료에서 너무도 중요한 사건이다. 왜냐하면 그의 이론을 받아들이고 나서야 수혈과 주사 치료 같은 현대 의학의 필수적인 치료들이 가능해졌기 때문이다.
하비의 피가 온몸을 돈다는 혈액 순환 이론과 혈액 순환에 큰 역할을 하는 심장의 기능 대한 혁신적인 지식을 통해, 혈관과 주사요법뿐 아니라 폐의 기능 심장과 형액의 작용에 대한 연구 등이 실험을 통해 광범위하게 연구되기 시작했다.
◆근대 과학의 개혁가 하비
그는 정치적으로는 끝까지 왕을 지지하는 보수주의자였지만, 과학에서만큼은 실험이라는 혁신적인 방법을 사용해 혈액 순환 이론과 심장의 기능을 밝혀낸 근대 과학의 개혁가라고 불린다. 실험이라는 말이 혁신적이라 불리는 것이 우습다. 그러나 1600년대 당시로선 누구도 시도하지 않은 매우 혁신적인 과학 연구 형태였다.
하비 이전의 과학자들은 과학을 연구할 때 철학에서 파생된 추론의 범주를 벗어나지 못했다. 그러나 하비는 당시 가장 보편적인 방법인 추론을 뛰어넘어 실험적 증거라는 새로운 도구를 사용했다. 사냥에서 얻은 짐승이나 심지어 임신 중에 죽은 여성과 사산아 등을 해부했다. 또한 몸의 곳곳을 묶어 피의 흐름을 확인하기도 했다. 이러한 실험을 통해 그의 이론을 성립해 나갔다.
새로운 과학 사상이 나타났을 때, 과학자들이 그 사상을 이해한다고 해서 모두 받아들이는 것은 아니다. 과학자들의 사회적, 종교적, 정치적 신념도 이에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 기존의 갈레노스의 이론을 따라 학문적 경력을 쌓고 있던 사람들의 반대가 매우 심했다. 하지만 이에 굴하지 않고 하비는 그의 믿는 바를 따라 착실해 연구했다. 하비는 올바른 연구 방법과 결과 제시 방법을 선택함으로써 ‘자연철학’, 즉 과학이 철학적·종교적 관심에서 풀려나도록 도와주었다. 그리고 그 결과 과학은 독립적인 하나의 학문 분야가 되었다. 하비와 같은 과학자들이 일으킨 학문 연구 방법의 변화는 과학적 사고와 실천에서 대전환을 맞는 기초를 닦았다. 역사가들은 이 대전환을 두고 유럽의 지식 세계를 새롭게 재편하는 과학 혁명의 시작이라 부른다.
지은이 졸 쉐켈포드
미네소타 대학교의 의학·생명과학사학과 조교수이다.
옮긴이 강윤재
화학과를 졸업하고 과학기술사회(STS)를 공부하고 있다. 지금은 고려대학교와 동국대학교에서 강의를 하고 있다. 『라듐의 발견과 마리 퀴리』, 『인류학의 어머니 미드』, 『외계에 우주인이 가득하다면……모두 어디 있지?』, 『과학자들에게 묻고 싶은 인간과 삶에 대한 질문들』 등을 번역했다.
전자기학과 패러데이(1791～1867)
1971년 런던 근교에서 가난한 대장장이의 둘째 아들로 태어났다. 공립학교에서 읽기, 쓰기, 셈하기 같은 기초적인 교육만을 겨우 받으며 성장했다. 하지만 제본소에서 일하면서도 틈틈이 책을 읽고 과학에 흥미를 가졌으며, 강연을 듣거나 화학 실험을 통해 자신의 과학적 재능을 발견했다. 마침내 열아홉 살 때 데이비의 강연을 듣고 그의 실험 조수가 되면서 과학자의 길을 걷기 시작한다.
패러데이는 ‘공립학교에서 읽기, 쓰기, 셈하기의 가장 단순한 기초 교육’만을 받고, 뒤늦게 과학에 입문했지만, 이제까지의 어떤 과학자보다 더 풍부하고 폭넓은 실험을 하는 과학자 중의 한 사람이 되었다.
◆전자기 유도를 발견하여 현대 기술 시대의 막을 열다
외부 지름 약 15센티미터의 연철 고리에 전선 두 개를 감은 간단한 장치를 설치했다. 이 전선 중 하나는 각 끝에 전지를 연결하고, 다른 전선의 끝은 서로 맞붙였다. 하지만 회로의 한 지점에는 축을 중심으로 회전하는 자기를 띤 바늘을 짧은 길이의 전선 밑에 평행하게 놓았다. 전지가 포함된 회로를 연결하거나 끊으면 다른 회로 근처에 있는 바늘은 급격히 움직이다가 멈췄다. 바늘이 움직였다면 틀림없이 위에 있는 전선을 통해 전류가 흘렀을 것이다. 그렇다면 전기가 자기 효과를 생성했을 뿐 아니라 자기도 전기를 생성했다는 것이다.
이것은 최초로 기록된 전자기 유도의 사례이다. 또한 뒤이어 영구 막대자석 두 개와 짧은 연철봉 하나로 구성된 삼각 배열을 통해 자기만으로 전기를 얻었다. 이 발견은 패러데이에게는 새로운 전기 연구의 시작에 불과했지만, 인류 문명에는 새로운 전기 시대의 시작을 의미한다. 패러데이는 예상할 수 없었지만, 이 발견에 기초하여 거대한 전기 산업이 형성되었다. 또한 전기를 이용한 각종 기술의 발전인 현대 기술 시대의 막을 연 것이다.
전자기 유도를 발견하고, 전기장과 자기장이라는 장의 의미를 도입하고, 전기 분해 법칙을 통해 전기 화학의 가장 기본적인 법칙인 패러데이 법칙을 발견해 내고, 방전 현상 등 전자기와 관련된 다방면의 연구로 전자기학의 이론을 도입하는 데 큰 기여를 했다. 그는 전자기학의 아버지라 불리기에 손색이 없다.
◆세속의 명예에 무관심했던 가장 인간적인 과학자
‘돈은 내게 유혹이 아니므로 그들에게 시간을 내주고 싶지 않다. 실제로 나는 언제나 돈보다 과학을 더 많이 사랑했다. 그리고 내 직업은 전적으로 개인적이기 때문에 나는 부자가 될 수 없었다’
패러데이의 명성은 왕립연구소, 런던의 과학계, 영국의 국경까지도 멀리 넘어갈 만큼 확장되었으며 보스턴부터 모스크바까지, 웁사라부터 모리셔스까지 거의 70개 학회에서 회원으로 선정되었다. 그렇지만 그는 간소한 생활을 좋아하여 많은 제안을 거절했으며 세속의 부에 무관심한 태도를 보였다. 금속에 과한 강연의 수익성 높은 출판을 거절하고, 세계에서 가장 이름 높은 과학적 공직인 왕립협회의 회장직을 받아들이라는 동료 집단의 압력에 저항했다. 또한 기사 작위 수여도 거절했다. 이는 가장 소박한 샌더매니언 정신이었다.
‘마지막까지 평범한 마이클 패러데이로 남아야 합니다’
그는 숨을 거두는 그날까지 평범함 마이클로 남고 싶어 했다. 패러데이는 거의 반세기 동안 실험실에서 일했다. 이 시간을 통해 그는 새로 성장하는 전기학과 자기학에서 수백 가지 방법을 탐색했으며 미지의 영토를 홀로 개척했다. 성공은 그에게서 멀리 떨어져 있었지만 때때로 결과는 한꺼번에 빠르게 다가왔다.
전자기학과 자기 광학, 반자성학과 같은 새로운 과학이 그의 연구를 통해 나왔으며 전기 화학 분야도 그를 통해 거대한 진보를 이루었다. 평범한 실험 과학자로 남고 싶어 한 덕분에 우리는 전에 없는 과학적 혜택을 얻게 된 것이다.
또 패러데이는 과학적 주제로 인기 있는 강의를 하는 매력적인 연설가였다.
그의 저술과 왕립연구소 강의는 과학을 새로운 높이의 대중성으로 이끌었다. 그리고 오늘날까지 계속되는 어린이와 무지한 사람들을 위한 과학교육의 기초를 세우는 데 도움을 주었다.
그의 일대기는 뉴턴과 아인슈타인보다도 더 많은 관심거리였고, 현재도 영국에서 가장 사랑받는 과학자로 남아 있다.
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