실험을 믿게 하는 방법 - 열린 실험실



연금술사의 실험실은 비밀에 싸인 공간이었으며, 연금술사의 실험 노트는 본인이 아니면 해석할 수 없는 암호 문자를 사용했습니다. 반면, 근대과학자들은 실험이 공개적으로 검증되어야 한다고 생각했습니다. 대표적인 예가 로버트 보일*Robert Boyle* 이었습니다. 그의 실험실은 모두에게 열려 있었고, 실험 결과를 책이나 논문으로 발표했죠. 다만 그의 실험을 직접 보지 않은 과학자들에게 어떻게 실험 결과를 믿게 할 것인지가 문제였습니다. 이를 해결하기 위해 보일은 세 가지 방법을 사용했습니다.

첫 번째는 많은 사람이 자신의 실험을 지켜보았다고 기록하는 것이었습니다. 보일은 수은주 실험에서 “유명한 수학 교수들, 월러스 박사, 와드 박사, 그리고 미스터 렌이 보고 있는 가운데 실험했다”며 이름까지 공개하기도 했죠. 보일은 독자들에게 자신의 실험을 목격한 사람들이 거짓말을 할 사람들이 아니라는 믿음을 심어주려고 한 것입니다.

두 번째 방법은 실험의 시시콜콜한 내용까지 전부 기록해서 보고하는 것이었습니다. 보일은 진공 속의 새에 대한 실험을 보고하면서, 공기를 빼니까 새가 발작을 일으키기 시작했고, 구경하던 한 사람이 실험을 멈추게 하고 새를 구해줬다는 이야기를 적었습니다. 이렇게 세세한 내용을 전부 기록함으로써 거짓말을 하고 있지 않다는 것을 방증하는 것이죠.

세 번째는 실패한 실험까지 자세하게 기록하는 것이었습니다. 실패한 실험에 대한 상세한 보고는 성공한 실험에 대한 설득력을 높여주었죠.



증인은 중요하지 않다 - 닫힌 실험실



보일의 진공 실험은 다음과 같습니다. 한쪽이 막힌 긴 유리관에 수은을 가득 채운 뒤 수은이 담긴 넓은 그릇 안에 거꾸로 세웁니다. 그러면 유리관 속 수은은 넓은 그릇 안으로 내려가다가 일정 높이에서 더 이상 내려가지 않죠. 이때 긴 유리관과 넓은 그릇 전체를 진공펌프 안에 넣고 공기를 빼내면, 넓은 그릇에 작용했던 공기의 압력이 약해지면서 긴 유리관 속 수은 기둥의 높이가 내려가게 됩니다.

보일의 실험이 화제가 되면서 당시 유명한 물리학자인 크리스티안 하위헌스*Christiaan Huygens* 도 보일의 실험을 재현해 봅니다. 그런데 진공을 만들어도 물기둥이 전혀 낮아지지 않는다는 것을 발견했습니다. 하위헌스는 이 사례를 들면서 보일이 진공펌프를 통해 얻은 공간은 진공이 아니라고 비판했죠.

보일은 이 결과를 듣고 하위헌스가 만든 진공펌프가 불량이라 나타난 결과라고 생각했습니다. 하지만 하위헌스가 1663년 보일의 진공펌프를 가지고 자신의 실험을 재현하면서, 보일은 이를 받아들일 수밖에 없었죠. 보일이 하위헌스의 실험 결과를 받아들였지만, 아직 믿지 않는 왕립학회 회원들이 있었습니다.

이들을 대상으로 로버트 훅은 하위헌스의 실험을 재현합니다. 로버트 훅은 회합 장소로 실험 도구를 옮겨 실험을 재현했습니다. 실험 결과는 하위헌스의 결과대로였죠. 하지만 그럼에도 왕립학회 회원들은 실험 도구를 옮기는 과정에서 진공펌프의 밀봉에 문제가 생겼다고 생각했습니다. 결국 회합 장소가 아닌 로버트 훅의 실험실에서 실험 결과를 재현한 뒤에야 과학자들은 하위헌스의 실험 결과를 받아들입니다.

이 일을 계기로 실험의 신뢰도는 목격자의 존재와는 무관하다는 것이 드러났습니다. 실험실은 열린 공간일 필요가 없어졌죠. 실험실은 실험을 주도하는 과학자만의 공간이 되어 갔습니다.


Reference.
- 홍성욱. (2020).실험실의 진화. 김영사