과학의 역사는 흔히 ‘성공의 연속’처럼 서술된다. 교과서에는 위대한 발견의 순간만이 남고, 실험이 성공한 결과와 확정된 이론만이 정리되어 있다. 그러나 실제 연구 현장에서 과학은 대부분 실패로 이루어진다. 수없이 반복된 오류, 잘못된 가설, 무의미해 보였던 데이터가 쌓인 끝에야 비로소 하나의 성과가 드러난다.
이 글은 성공 직전의 화려한 결과가 아니라, 실패로 끝날 뻔했지만 과학의 방향을 바꿔 놓은 실험들을 다룬다. 중요한 것은 실험이 실패했는가가 아니라, 그 실패가 어떻게 해석되었고 어떤 가치를 남겼는가이다. 과학은 실패를 제거하는 학문이 아니라, 실패를 이해하는 과정이기 때문이다.
1. 미켈슨–몰리 실험: 아무것도 발견하지 못한 실험
19세기 후반의 물리학은 상당히 안정된 학문처럼 보였다. 뉴턴 역학은 자연 현상을 정확하게 설명하고 있었고, 빛 역시 파동이라는 개념이 정설로 받아들여졌다. 문제는 파동이 전파되기 위해서는 반드시 매질이 필요하다는 점이었다. 물결에는 물이, 소리에는 공기가 있듯이, 빛에도 그것을 전달하는 보이지 않는 매질이 있어야 한다고 생각되었다. 과학자들은 이 가상의 물질을 ‘에테르’라고 불렀다.
미켈슨과 몰리는 이 에테르의 존재를 직접 증명하고자 했다. 지구가 에테르 속을 움직이고 있다면, 지구의 운동 방향과 반대 방향에서 측정한 빛의 속도는 미세하게라도 달라야 한다는 것이 그들의 가설이었다. 이 차이를 검출하기 위해 두 과학자는 당시 기술로는 거의 한계에 가까운 정밀도를 가진 간섭계를 제작했다. 수많은 반복 실험과 측정을 거쳤고, 오차를 줄이기 위해 장비의 방향과 환경 조건까지 세심하게 조절했다.
그러나 결과는 끝내 바뀌지 않았다. 어떤 방향에서도 빛의 속도 차이는 관측되지 않았다. 이는 실험 설계의 실패나 측정 오류처럼 보일 수도 있었다. 실제로 당시 일부 과학자들은 실험 장비의 정밀도가 아직 부족하다고 의심했다. 하지만 반복된 실험은 같은 결론을 가리켰다. 에테르는 관측되지 않았다.
이 실험의 진짜 가치는 ‘발견의 부재’에 있었다. 아무것도 보이지 않았다는 사실이 기존 이론을 지탱하던 핵심 가정을 무너뜨렸기 때문이다. 미켈슨–몰리 실험은 새로운 이론을 제시하지 않았지만, 기존 이론이 더 이상 유지될 수 없다는 점을 분명히 했다. 이 실패가 있었기에 물리학은 전혀 다른 사고방식을 요구받게 되었고, 결국 상대성 이론이라는 혁신으로 나아갈 수 있었다. 이 실험은 과학에서 실패가 얼마나 강력한 질문을 만들어낼 수 있는지를 보여주는 대표적인 사례다.
2. 멘델의 완두콩 실험: 이해받지 못한 정확함
그레고어 멘델은 수도원에서 조용히 완두콩을 키우며 실험을 진행했다. 그의 관심사는 형질이 부모에서 자식으로 어떻게 전달되는가였다. 당시 생물학자들은 형질이 섞이듯이 연속적으로 이어진다고 믿고 있었고, 유전은 복잡하고 예외가 많은 현상으로 여겨졌다.
멘델은 수천 번의 교배 실험을 통해 형질이 일정한 비율로 나타난다는 사실을 발견했다. 그는 이를 수치로 정리하고, 규칙으로 표현했다. 오늘날에는 매우 과학적으로 보이지만, 당시에는 오히려 지나치게 단순하고 인위적인 접근처럼 보였다. 자연은 그렇게 깔끔하지 않다고 여겨졌기 때문이다.
멘델의 논문은 학계에서 거의 주목받지 못했다. 그의 실험은 틀렸다고 반박된 것도 아니었고, 그렇다고 적극적으로 검증된 것도 아니었다. 그저 이해되지 않은 채로 묻혔다. 이는 멘델 개인의 실패처럼 보였지만, 실상은 학문 공동체가 새로운 해석 틀을 준비하지 못했던 사례였다.
수십 년 후, 다른 연구자들이 유사한 결과를 발견하면서 멘델의 논문이 다시 조명되었다. 그제야 그의 실험은 실패가 아니라, 너무 앞서 있었던 연구로 평가받게 된다. 멘델의 사례는 과학에서 실패가 종종 결과의 문제가 아니라, 받아들일 준비가 되지 않은 시대의 문제임을 보여준다.
3. 패러데이의 전자기 실험: 쓸모없어 보였던 반복
마이클 패러데이는 정규 교육을 거의 받지 못한 과학자였다. 그럼에도 그는 전기와 자기가 서로 어떤 관계를 맺고 있는지 집요하게 탐구했다. 그의 연구 방식은 단순했다. 이론보다 실험을 반복하며 현상을 관찰하는 것이었다.
그러나 패러데이의 초기 실험은 실용성과 거리가 멀어 보였다. 산업 혁명이 진행되던 시기에, 과학 연구는 즉각적인 기술적 성과를 요구받았다. 패러데이의 실험은 돈이 되지 않았고, 당장 쓸모가 없어 보였다. 일부 정치인은 그의 연구를 두고 세금 낭비라고까지 평가했다.
그럼에도 패러데이는 실험을 멈추지 않았다. 실패처럼 보이는 결과들을 기록했고, 미세한 변화 속에서 패턴을 찾으려 했다. 그 과정에서 전자기 유도라는 개념이 서서히 모습을 드러냈다. 이는 전류를 만들어낼 수 있다는 가능성을 의미했고, 이후 발전기와 전동기의 이론적 토대가 된다.
패러데이의 사례는 실패가 단순히 잘못된 결과가 아니라, 아직 의미를 해석하지 못한 상태일 수 있음을 보여준다. 그의 실험이 중단되었다면, 전기 문명의 상당 부분은 훨씬 늦게 도래했을지도 모른다.
4. 초기 백신 실험: 위험을 통해 얻은 경계선
백신은 오늘날 예방의학의 상징처럼 여겨지지만, 초기에는 매우 위험한 시도였다. 면역 체계에 대한 이해가 부족했던 시절, 병원체를 인체에 주입한다는 발상은 공포 그 자체였다.
초기 백신 실험에서는 예상치 못한 부작용이 빈번하게 발생했다. 어떤 경우에는 실험 대상자가 심각한 증상을 겪기도 했고, 이는 사회적 반발로 이어졌다. 백신 연구는 실패한 실험, 위험한 과학이라는 비판을 받았다.
그러나 이러한 실패는 중요한 데이터를 남겼다. 어떤 농도와 방식이 위험한지, 인체가 어떤 반응을 보이는지를 구체적으로 알게 된 것이다. 이 실패들이 축적되며 임상 실험 단계, 윤리 기준, 안전 절차가 정립되기 시작했다.
백신 개발에서 실패는 제거해야 할 오류가 아니라, 넘지 말아야 할 선을 그리는 과정이었다. 이 경계가 명확해질수록 백신은 점점 더 안전하고 효과적인 기술로 발전할 수 있었다.
5. 냉융합 실험: 성급함이 만든 좌절
냉융합은 발표 당시 과학계를 넘어 전 세계의 주목을 받았다. 만약 상온에서 핵융합이 가능하다면, 에너지 문제는 근본적으로 해결될 수 있었기 때문이다. 이러한 기대는 실험 결과가 충분히 검증되기 전부터 급속히 확산되었다.
그러나 다른 연구자들이 동일한 결과를 재현하려 했을 때, 실험은 반복되지 않았다. 데이터 해석과 실험 조건에 대한 문제점이 드러났고, 냉융합은 결국 과학적 실패로 분류되었다.
이 사건은 아이디어의 실패라기보다, 과학적 절차의 실패에 가까웠다. 검증과 재현이라는 핵심 원칙이 충분히 지켜지지 않았기 때문이다. 냉융합 논쟁은 과학자 개인뿐 아니라, 언론과 사회가 과학을 소비하는 방식에도 큰 질문을 던졌다.
냉융합 실험의 가치는 새로운 에너지원의 발견이 아니라, 과학이 왜 느리고 조심스러울 수밖에 없는지를 명확히 보여준 데 있다.
실패를 다루는 태도
이 실험들은 모두 한때 실패로 보였다. 그러나 과학은 실패를 지우지 않았다. 대신 기록하고, 의심하고, 다시 질문했다. 과학의 진보는 성공의 축적이 아니라, 실패를 대하는 태도의 축적이다.
이 실험들은 모두 한때 실패로 보였다. 그러나 과학은 실패를 버리지 않았다. 대신 기록하고, 해석하고, 다음 질문으로 연결했다. 과학의 진보는 성공의 누적이 아니라, 실패를 다루는 태도의 축적이다.