[요약] Turner, D. (2016), "A Second Look at the Colors of the Dinosaurs"

 Turner, D. (2016), "A Second Look at the Colors of the Dinosaurs", Studies in History and Philosophy of Science.

1. Introduction

이전 논문들(2005, 2007)에서 저자는 공룡의 색깔을 알아내는 것이 어려울 것이라고 주장했다. 하지만 이는 틀린 것으로 드러났다. 과학자들이 공룡의 깃털 화석의 미시 구조에서 색깔을 추론하는 방법을 개발했기 때문이다.

이 논문에서는 이와 같이 역사 과학(historical science)에 대한 철학적 주장이 틀린 사례에 대해서, 다음과 같은 두 가지 질문을 염두에 두고 검토하고자 한다.

• 첫째, 공룡의 색깔과 관련된 새로운 증거가, 역사 과학에 대한 인식론적 논의에 얼마나 중요한가?
• 저자: 보기보다 중요하지 않다. 원래의 논의는 다른 방식으로 프레임되었기 때문이다.

• 둘째, 이 사례와 자연과학의 미래에 대해 인식적 내기를 거는 일(과학이 밝혀내지 못할 것이라고 예측하는 일)의 합리성에 대한 일반적인 교훈을 주는가?
• 저자: 이 사례는 과학의 미래에 대한 인식적 내기가 어떻게 잘못될 수 있는지 보여주지만, 그렇다고 내기를 걸지 않는 것은 지나치게 보수적이다.

2. Recent work on the colors of the dinosaurs

수각류(therapod, 이족 보행을 한 용반류, e.g., 티라노사우루스) 공룡의 깃털 화석을 전자현미경으로 스캔하여, 멜라노솜(melanosome, 멜라닌을 함유하고 있는 세포소기관)의 구조와 배열을 알아내고, 그로부터 깃털의 색깔을 추론하는 방법론이 개발되었다.

멜라노솜에도 여러 종류가 있는데, 각기 다른 색소를 포함하고 있다.

현생 조류의 깃털과 비교하여 색깔을 알아낸다.

비조류 공룡의 멜라노솜 구조는 고대 조류의 조류 화석에서 발견되는 멜라노솜과 유사하다.

이러한 과정은 역사 과학 방법론의 다음과 같은 특징을 보여준다.

use of testable regularities: 멜라노솜과 색깔 사이의 규칙적인 관계를 과거에 투사한다.

methodological omnivory: 역사 과학자들은 사용할 수 있는 방법론과 추론 패턴을 다양하게 이용한다.

• maniraptoran 공룡(수각류의 하위 분류. 여기 속한 공룡에서 조류가 진화함)에서 멜라노솜 모양과 크기의 다양성이 크게 증가했는데, 이 점은 이 그룹에서 멜라노솜 구조와 색깔을 연결짓기 쉽게 한다.
• 호박에 갇힌 깃털을 가지고도 연구한다.
• 구리 등의 금속을 특정 색소(eumelanin 등)에 대한 biomarker로 이용한다. 금속의 분포를 알아낸다면 멜라노솜 구조의 보존 상태가 좋지 않더라도 색소의 분포를 알 수 있다. 멜라노솜 구조만 보는 것은 깃털의 특정 부분 색깔만 추론할 수 있게 하는데, 금속을 용하는 것은 전체 색깔을 알게 해준다.
• 어떤 조건에서 멜라노솜 구조가 보존되는지도 연구하고 있다. 고열과 고압 조건에서 멜라노솜이 어떻게 변하는지. 화석화된 멜라노솜과 미생물의 영향의 차이(?). 이런 연구들은 화석에서 어떤 정보가 보존되거나 파괴되는지 알게 해준다.

3. Implications for the epistemology of historical science

우리는 먼 과거에 대해 얼마나 알 수 있는가?

화석화, 부패, 파괴 등의 과정을 거치면서, 얼마나 많은 정보가 보존되고 파괴되는지는 궁극적으로는 경험적 문제이다. 고생물학자들은 이런 문제도 연구하는데, 화석화를 실험적으로 재현하는 방식으로 한다.

이런 경험적 연구 말고, 철학자들은 인식적 낙관주의 vs. 비관주의에 대해 안락의자 논증들을 보탠다.

• 비관주의: 미결정된 것이 매우 많다
• 낙관주의: time asymmetry of overdetermination, 역사과학에서 입증 방식이 다양하다.
• 
  

저자는 이런 일반적인 비관주의/낙관주의 논증에 휘둘리지 말아야 한다고 주장한다.

> 공룡 색깔을 알아낼 수 있는 것은 역사과학에 대한 인식적 낙관주의를 지지하는 것 아닌가?

저자: 다음 조건이 만족될 때, 국소적 미결정성 문제가 발생한다. (cf. 전면적 미결정성: 신이 우주를 5분 전에 창조했는데, 마치 130억 년 된 것처럼 보이도록 창조했다. 이런 미결정성은 과학적 실행에 별 의의가 없음)

a. 두 양립 불가능한 가설 H와 H*가 진정한 경쟁 가설들이다.

b. H와 H*는 약하게 경험적으로 동등하다. 즉, 현재 이용 가능한 모든 증거에 의해 동등하게 지지된다.

c. H와 H*의 비경험적 이론적 가치(단순성, 설명력 등)는 동등하다(고 하는 게 최선이다).

d. 배경 이론들도 H와 H*가 강하게 경험적으로 동등하다고 생각할 이유를 준다.

• 두 가설은 강하게 경험적으로 동등하다 if and only if 우리가 미래에 얻게 될 모든 경험적 증거에 의해서도 동등하게 잘 뒷받침된다.

저자는 이전 논문들에서 공룡의 색깔에 대한 경쟁 가설들이 위의 조건들을 모두 만족시키며, 따라서 국소적 미결정성이 발생한다고 주장했다. 돌이켜보면, 2008년 이전에 그렇게 주장하는 것은 합당했다. (d)의 경우도, 화석화 과정에 대한 배경 이론들이, 색깔에 대한 증거가 나오지 않을 것이라고 믿을 이유를 줬다.

하지만 배경 이론들이 변했다. 이 사례는 배경 이론들이 변하거나 놀라운 새 증거가 등장했을 때 과거에 국소적 미결정성 문제로 취급되었던 것이 변할 수 있음을 보여준다.

> 이 사례에 대한 다른 진단도 가능하다. 2008년 이전에도 (d)는 만족되지 않았다는 것이다.

저자: 그렇지는 않다. 깃털의 화석화에 대한 이론은 이전부터 있었지만, 2008년 이전에 멜라노솜을 봐야겠다는 생각이 아무에게도 떠오르지 않았다. 이게 진정한 국소적 미결정성이었기 때문에 새로운 발견이 그렇게 놀라웠던 것이다.

> 이 사례가 인식적 낙관주의를 어떻게 지지할까? 다음과 같이 논증할 수 있을 것이다.

(1) 색깔에 대한 경쟁 가설들이 국소적으로 미결정되어 있었고, 공룡의 색깔에 대한 정보가 파괴되었다고 볼 충분한 이유가 있었는데도, 과학자들은 화석에서 더 많은 정보를 추출할 새로운 방법을 개발했다.

(2) 따라서, 화석은 생각보다 훨씬 많은 정보를 포함하고 있을 것이다.

하지만 위의 논증에는 문제가 있다.

• 한 사례가 얼마나 놀랍더라도, 일반적인 낙관주의를 지지할 수는 없다. 국소적 미결정성의 사례는 굉장히 많다. Conway, Koseman, and Naish (2013) - 과학적 증거에 기반을 두고도 우리가 흔히 보는 복원도와 매우 다르게 그릴 수 있다는 점을 보여줌. e.g., 날렵하지 않고 뚱뚱한 파라사울롤로푸스. 반대로 현대 생물의 화석이 공룡처럼 남았다면 미래의 고생물학자들이 우리가 보는 모습과 완전히 다르게 복원할 수도 있다는 점도 보여줌.
• 하나의 미결정성 문제를 해결하면, 새롭고 더 자잘한 미결정성 문제가 튀어나온다.
  e.g., 어떤 공룡의 색깔을 알아내더라도, 성체만 그런 색깔인지, 아니면 자라면서 색깔이 변한 것인지는 여전히 미결정적이다.
  e.g., K-Pg 대멸종(대부분의 공룡이 멸종했다는 그 대멸종)이 하나의 운석에 의해 야기되었는지, 몇 개의 자잘한 운석 충돌이 더 있었는지, 화산 폭발 같은 다른 요인들이 영향을 줬는지 등의 문제가 계속 생겨난다.

e.g., 조류는 원추세포가 네 개(cf. 사람을 포함한 영장류는 세 개, 다른 동물들은 두 개)여서 우리보다 훨씬 넓은 범위의 색깔을 본다. 과거의 공룡들도 그랬다면, 공룡들이 서로에게 어떻게 보였는지 알아내는 것이 어렵다. 우리에게 어떻게 보였는지 알아내는 것은 그에 비하면 중요하지 않다. 우리가 볼 수 없는 영역의 전자기파를 보는 것이 사냥이나 짝짓기에도 중요한 역할을 할 수 있기 때문이다(현대의 조류처럼)

중간 결론

• 2008년 이전에 공룡 색깔은 국소적 미결정 상태
• 이 사례에서 커다란 성공이 있었다고 해도, 그것이 낙관주의를 일반화할 수는 없음
• 우리가 과거에 대해 얼마나 알 수 있느냐는 경험적 문제이지, 안락의자 철학 논증으로 다룰 문제가 아님.

4. An argument against epistemic betting

그럼 과학자들이 미래에 답할 수 있을지 아닌지에 대한 내기를 하지 말아야 하는가?

>"내기 금지 방침"

과학사는 놀라움과 우연(작은 변화처럼 보였던 것이 큰 변화를 일으키는 것 등)으로 이루어졌기 때문에, 과학이 미래에 무언가를

논증:

(1) 2008년 전에, 화석화에 대한 우리 이해는 우리가 공룡의 색깔에 대한 분명한 증거를 찾지 못하리라고 생각할 이유를 주었다.

(2) 그러나 과학자들은 공룡 색깔에 대한 주장들을 시험할 방법을 찾았다.

(3) 따라서, 역사 과학의 작업에 대한 가장 합리적인 내기조차도 잘못된 것으로 드러날 수 있다.

(4) 앞의 (3)에 비추어 볼 때, 역사 과학 연구의 미래에 대해 내기하는 것을 삼가야 한다.

저자는 (3)에서 (4)로 가는 것을 문제삼는다. 저자는 (4)가 너무 보수적이라고 주장한다. 그 이유는 두 가지이다.

첫째, 우리가 (4)를 받아들인다면, 우리는 어떤 국소적 미결정성 문제도 식별할 수 없을 것이다. 왜냐하면 미결성성 문제를 식별하는 것은 인식적 내기를 거는 것을 포함하기 때문이다. 예를 들어, 우리는 운석 충돌 직전의 티라노사우루스 개체군 크기를 알아낼 수 없을 것이다. 이처럼 우리가 인식적 내기를 거는 것은 합리적이다. 우리는 국소적 미결정성 문제를 식별할 때마다 그런 내기를 건다. 

둘째, 과학자들은 그런 내기를 항상 건다. 역사과학자들은 어떤 질문들이 더 연구해볼 만한지, 아니면 지나치는 게 나은지 항상 결정해야 한다. 여기서 어떤 문제가 현재 이용 가능한 방법들을 이용해 해결 가능한지, 적절한 증거를 얻을 수 있다는 합리적인 기대를 할 수 있는지 . 

> 내기를 거는 것이 합리적이어 보이는 경우는, 과학적으로 흥미롭지 않은 경우일 수 있다. 누가 운석 충돌 직전의 티라노사우루스 개체군 크기 같은 것에 관심을 가지겠는가?

저자의 응답: 맥락에 따라 흥미로울 수 있다.

저자의 응답 2: 우리가 그런 질문에 답할 수 있는지의 여부가, 부분적으로는 우리 인식적 자원에 상대적일 수 있다. 즉, 우리가 어떤 문제를 흥미롭다고 간주하는지는, 그 문제를 해결할 방법을 가지고 있는지에 의해 부분적으로 결정될 수 있다. 운석 충돌 직전 티라노사우루스 개체군 크기를 알 방법이 있다면, 이 문제가 더 흥미롭게 보일 수 있다.

이하 생략.