Galileo의 업적이 미친 거대한 파급효과로 인하여 Galileo는 현대 과학의 창시자로 받아들이고 있다. 그는 과학을 어떻게 해야 하는지 우리에게 보여주었다. 예를 들면, 움직이는 물체의 궤적에서 연직성분과 수평성분, 즉 수학적으로 가속성분과 일정하게 유지되는 성분 ...

Galileo의 업적이 미친 거대한 파급효과로 인하여 Galileo는 현대 과학의 창시자로 받아들이고 있다. 그는 과학을 어떻게 해야 하는지 우리에게 보여주었다. 예를 들면, 움직이는 물체의 궤적에서 연직성분과 수평성분, 즉 수학적으로 가속성분과 일정하게 유지되는 성분으로 나누어 탐색하였다. 이어서 그는 간단한 실험 장치로 그 운동 성분을 물리적으로 구별하였다. 이것은 Aristotle이 하지 못했던 수학적 연역에 의한 예측이었던 것이다.
또한 창의성의 기본적 요소는 발산적 사고인데, 그 발산적 사고의 가장 중요한 도구는 영역전이라고 할 수 있다. 그 영역전이는 바로 다른 영역에서의 융합에서 올 수 있다. Galileo는 경험세계에서 다른 영역인 수학의 추상화와 이상화의 세계로 영역전이가 일어났다는 점이다.
이 연구의 목적은 과학사에서 중요한 위치를 차지하고 있는 Galileo가 과학 하는 방법을 분석하여 실제로 Newton역학의 시작인 관성의 법칙이 어떻게 정식화 되었는가를 예시로 제안하여, 과학교육과 자연과학에서의 실제 실험 자료의 분석을 통하여 자신의 연구의 목적인 천문 현상과 자연현상을 설명하고자하는 학문후속세대에 탐구방법으로 사용하도록 한다는 점이다.
사전 연구로, 목성의 위성관측은 이미 “Galileo’s Discovery of the Moons Orbiting Jupiter Based on Abductive Inference Strategies.”라는 제목으로 Springer의 Book Chapter로 아래와 같이 출판되었다.

Oh & Kim (2014). Galileo's Discovery of the Moons orbiting Jupiter based on Abductive Inference Strategies. In L. Magnani(Ed.), Model-Based Reasoning in Science and Technology: Theoretical and Cognitive Issues(Series SAPERE 8)(pp. 281-299), Heidelberg/Berlin: Springer, ISSN 2192-6255

이러한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구체적인 연구문제를 중심으로 본 연구내용을 정리하겠다.

첫째, 이 연구의 과학 철학적, 논리학적인 배경은 무엇인가?
둘째, Galileo는 관성의 법칙을 정식화하는데 어떠한 전략을 사용하였는가?
셋째, Galileo는 관성의 법칙을 어떠한 전략으로 정당화 하였는가?
넷째, 이러한 Galileo 탐구전략이 어떻게 Copernicus의 태양중심설을 지지하였는가?
다섯째, 자연과학과 과학교육에 기대되는 결과 및 효과는?
여섯째, 이 연구의 후속연구를 어떻게 지속적으로 진행할 것인가?

근대 과학에서 중요한 위치를 차지하고 있는 Galileo의 목성 위성 발견과정과 관성의 법칙에서 나타난 추상화 전략과 이상화 전략은 과학적 발견과정에서 핵심적인 역할을 수행하고 있었다. 즉, 변인을 설정하거나 통제하는 과정에서의 추상화 전략과 실제 세계의 자료를 ...

근대 과학에서 중요한 위치를 차지하고 있는 Galileo의 목성 위성 발견과정과 관성의 법칙에서 나타난 추상화 전략과 이상화 전략은 과학적 발견과정에서 핵심적인 역할을 수행하고 있었다. 즉, 변인을 설정하거나 통제하는 과정에서의 추상화 전략과 실제 세계의 자료를 재구성하는 사고실험 과정에서의 이상화 전략은 과학적 발견과정에서 중요한 역할을 수행하고 있었다. 이러한 사실은 과학자들의 이론 형성과정과 학생의 과학이론 학습 과정이 유사하다는 전제에 비추어 볼 때, 과학교육에 이상화 전략과 추상화 전략과 관련된 과학사 내용을 의도적이고 계획적으로 도입할 필요가 있다는 것을 보여준다. 과학적 소양의 함양이란 과학적 지식의 습득뿐만 아니라 탐구과정의 이해도 요구하는 것이기 때문에, 과거 위대한 과학적 발견과정에서 과학자들이 실제로 과학이론을 탐구하는 과정은 과학의 본질을 이해하기 위해서도 꼭 필요하다고 볼 수 있겠다.
이러한 의도에서 개발된 과학탐구 과정은 이미 국제학회에 발표하여 세계적으로 파급할 예정이다.

1. 과학철학(Philosophy and Cognitive Science)의 연결은 이탈리아의 Pavia대학의 Lorenzo Magnai와 연결되어, 매년 해외 발표가 예정되어 있다. 올해 (2nd European Workshop on Chance Discovery and Data Synthesis (EWCDDS14) in ECAI2014),에서
18--19 Aug, 2014 Clarion Congress Hotel Prague, Prague, Czech Republic에 “Galileo’s discovery of Sun’s spots based on Kuhn’s Philosophy of Science and Nature of Science”라는 제목의 논문이 구두 발표 예정이다.

과학 철학적 탐구와 과학교육의 적용은 폭넓은 해외 학술 발표와 토론을 통하여 해외에서 새로운 전략을 받아들일 뿐만 아니라 우리의 연구의 중요한 특징들을 확산시킬 예정이다. 본연구가 계획대로 수행되었을 때 과학의 본질을 이해하기위해 실제적으로 과학교육에 적용된 이상화전략과 추상화전략의 구체적인 예들과 함께 그 결과들이 분석되어져서 향후 많은 과학교육 및 자연과학에서 많은 적용될 수 있게 될 것이다.

Galileo는 관성의 법칙을 어떠한 전략으로 정식화 하였는가?
아리스토텔레스에 따르면, 물체는 굳이 힘을 가하지 않아도 ‘본래의 장소(아리스토텔레스는 각각의 기본 원소들이 속성으로 가지고 있는 본래의 위치가 있다고 생각하였기에 도달하고자 하는 ‘자연의 경향성 ...

Galileo는 관성의 법칙을 어떠한 전략으로 정식화 하였는가?
아리스토텔레스에 따르면, 물체는 굳이 힘을 가하지 않아도 ‘본래의 장소(아리스토텔레스는 각각의 기본 원소들이 속성으로 가지고 있는 본래의 위치가 있다고 생각하였기에 도달하고자 하는 ‘자연의 경향성’에 따라 위나 아래로 운동하는 직선 운동을 하게 된다. 하지만 중립운동(neutral motion)을 공격하여, 지상에서도 천상의 자연운동인 원운동을 한다는 것을 논증하고자 하였다.
갈릴레오가 일종의 수평면을 포함한 경사면에서만 물체의 운동을 다룬 것은, 일종의 귀추를 통한 추상화 작업이다.
갈릴레오는 수평면(일종의 중립 운동, Feyerabend, 1975, p.95)에서 어떤 원인을 경험하여야 계속 운동한다는 아리스토텔레스의 원리를 거부하는 것이다. 공통적으로 있어야 할 중력과 마찰력을 제거한 것은 일종의 이상화 전략이다
우리는 귀추에 의한 실재하는 가설을 생성하고, 공통되는 속성을 제거하는 것은 이상화의 중요한 전략이다.

Galileo는 관성의 법칙을 어떠한 전략으로 정당화 하였는가?
이 연구에서는 다음과 같이 배위의 돛대에서 떨어뜨린 물체의 포물선 운동에서 수학적으로 유도된 물체의 일정한 수평운동성분이 바로 배의 속도라는 것을 실험적으로 증명하는 것이다.
코페르니쿠스의 우주체계가 남긴 의문들 중 하나는 만일 지구가 자전하면 왜 높은 탑에서 떨어진 공이 탑에서 어느정도 벗어난 곳이 아니라 바로 밑에 떨어지는가이다. 갈릴레오의 대답은 공이 지구의 자전운동을 공유하고 이 운동을 아래로 떨어지는 동안에도 수평방향으로 계속하기 때문이라는 것이다. 유사하게 왜 자전하는 지구 위에서 공이 탑의 바로 밑에 떨어지는 똑 같은 논리가 왜 움직이는 배위에서 공이 돛대의 바로 떨어지는가도 설명한다. 그러나 갈릴레오의 관성의 원리는. 탑에서 떨어진 공이 지구의 자전운동을 공유하여 관성운동의 궤도는 천상과 같은 원이다.
하지만, 지구가 공전한다는 직접적인 증거인 항성시차를 발견하지 못하고 간접적인 증거인 목성의 위성발견을 제시하였다. 또한 탑의 논증에서는 낙하성분을 무시하고, 수평성분만을 고려했다는 것은 일종의 자신의 이론에 의존적인 자료의 선택인 추상화 전략이 지속적으로 사용되고 있다는 것을 알 수 있다. 자연과학에서 많은 발견들은 바로 이러한 과정이라 할 수 있다.