과학자들은 왜 그토록 시각적 이미지에 매혹되는가? 갈릴레오와 레오나르도 다 빈치의 드로잉으로부터 파인만 도형에 이르기까지, 그림이 없는 과학은 상상조차 불가능하다. 보는 것이 아는 것이다. 그런 의미에서 과학자는 미술가와 같다. 왜냐하면 둘 다 보이는 세계든 보이지 않는 세계든 간에 그것들을 시각적으로 해석하려고 노력하기 때문이다. 이 책 『천재성의 비밀Insights of Genius』에서 과학철학자 겸 과학사가인 저자 아서 밀러Arthur I. Miller는 시각 이미지의 근원과 의미를 찾기 위해 심리학, 언어철학, 인지과학, 신경생리학 등의 광범위한 분야에 걸친 연구를 통해 현대 미술과 현대 물리학 간의 연관성을 탐색한다. 한마디로 <창조적 지식의 근원>을 파헤치는 거대한 지적 모험이라 할 수 있다.
그럼으로써 저자는 <천재들의 사고 방식은 무엇이 특별할까?>, <시각 이미지와 창조성은 어떤 관계가 있을까?>, <기존의 지식으로부터 새로운 지식은 어떻게 창조되는가?>, <일상적인 직관과 과학적인 직관은 어떤 관계가 있는가?>, <예술과 과학의 관계는 무엇인가?>, <물리학은 어떻게 발전하는가?>와 같은 질문들에 대한 해답을 제시한다.

이 책은 1-4장이 물리학을，5-6장이 철학을，7-8장이 언어학과 인지과학을，9장이 아인슈타인과 푸앵카레의 구체적 사례를 통해 천재적 사고 과정과 거기에서 나온 결과물을，10장이 20세기 미술에 나타난 창조성을 각각 다루고 있다.
1장 ｢상식과 과학적 직관｣은 무거운 것이 아래로 떨어지는 것은 그것이 원래 있던 자리로 돌아가려는 경향 때문이라는 아리스토텔레스의 역학에서 시작하여，그것의 잘못을 지적한 갈릴레오-뉴턴 체계로 이어진다. 갈릴레오-뉴턴 체계가 확립되고 나서야 우리는 <운동>을 제대로 볼 수 있게 되었다. 그러나 이 체계도 일상적인 환경에서만 잘 맞을 뿐，대상의 속도가 매우 빠를 때와 대상의 크기가 매우 작을 때는 맞지 않는다는 것이 판명난다. 그리하여 뉴턴 체계를 어떻게 수정해야 하는지를 제시하는 아인슈타인의 상대성이론이 도출된다.
1장에 나오는 아리스토텔레스 물리학，뉴턴 역학，그리고 그것들을 대상의 속도가 매우 빠른 속도에서 수정한 상대성이론까지는 우리가 눈으로 볼 수 있고 상식적으로 이해가 가능하다. 그러나 2장 ｢원자에 대한 직관｣에서 다루는 양자역학은 대상이 아주 작은 경우에도 설명이 가능하도록 뉴턴 역학을 수정한 것으로，우리는 이것을 직접 경험할 수 없기 때문에 이해하기가 지극히 어렵다. 저자는 그 이유를，우리가 마음속에 그리는 시각적 모형이 없기 때문이라고 설명한다.
우리가 원자에 대해 어떤 모습을 머릿속에 가지고 있다고 해도，그건 모두 틀린 것이다. 우리가 그리는 그 모습은 특정한 현상을 설명하기 위해 꾸며낸 허상일 뿐이다. 원자는 우리의 세계상을 극적으로 바꾸어놓았을 뿐만 아니라，그 형체 없는 이상한 성질 때문에 반실재론，미결정론 등 전혀 과학과 어울리지 않을 것 같은 견해들을 과학에 끌어들였다. 이렇게 이상한 원자를 길들이기 위해 과학자들이 원자의 시각적인 모습에 대한 탐구를 포기했다가 다시 모형을 만들었다가 하는 고투의 과정을 2장에서 살펴보고 나면，그 고투의 결정적 원인은 데이터가 아니라 추상적 원리와 심미적 기준이었음을 알게 된다.
3장 ｢과학적 방법론｣에서, 과학의 결과물은 매우 과학적이지만 거기에 도달하는 과정은 별로 그렇지 않다는 것을 보게 된다. 과학도 사람이 하는 일이어서，아무것에도 눈치를 보지 않는 엄격한 합리성보다는 권위자의 영향이나 개인적인 고집 등에 끌리거나 마음에 드는 데이터만 골라서 발표하는 등의 비합리적인 방법이 쓰이기도 한다.
그런데 때때로 그렇게 해서 도리어 옳은 방향으로 가기도 한다. 대개 과학의 궁극적인 심판관은 실험과 관찰이라고 말하지만，실제로 올바른 이론을 알아내는 과도적 상황에서는 실험이 아니라 추상적 원리들에 의지해야 한다는 것도 알게 된다. 더불어 우리가 금과옥조로 알고 있는 에너지 보존 법칙이나 상대성원리 따위가 실제로는 형이상학적 가정일 뿐이며，단순화라든가 이론들의 통일 같은 지도 원리들도 과학적 명제라기보다 종교적 신조에 가깝다는 것을 알게 된다.
4장 ｢우주의 질서에 대한 믿음｣에서는 과학에 도입된 확률의 문제를 다룬다. 과학에서 확률을 다루는 것이 당연하다고 생각할 수도 있다. 과학의 주요한 기능은 예측에 있고，예측은 그 자체가 결정론을 함의하고 있다고 할 수 있다. 뉴턴의 세계관에 따르면，우리가 세계의 어느 한 시점의 조건을 완벽히 알면 원칙적으로 과거와 미래를 완전히 알 수 있다. 과학자는 미래를 확실하게 예측하고 싶어하므로，과학에 확률이 나오는 것을 최대한 억제하려고 한다.
하지만 확률이 도입되는 경우는 두 가지가 있을 수 있다. 하나는 뉴턴적 세계관이 옳더라도 우리가 필요한 정보를 모두 확보하지 못했을 경우이다. 또 하나는 뉴턴적 세계관이 틀릴 경우이다. 다시 말해 우리가 필요한 것을 다 알아도 자연 자체가 미래를 정확히 예측할 수 없도록 되어 있는 경우이다. 첫번째 경우에는，우리가 다루는 계가 너무 많은 원자로 이루어져 있기 때문에 그것들을 일일이 추적할 수 없어서 필연적으로 정보가 부족할 수밖에 없다. 이런 경우에 도입되는 확률은 엔트로피와 열역학 제2법칙을 끌고 들어온다. 두번째 경우에는 원자와 같은 극미의 대상들이 필연적으로 가지는 본질에 의해, 우리는 확률적으로만 사태를 파악할 수 있게 된다. 이것은 불확정성 원리와 인과율의 문제를 제기한다.
5장 ｢과학적 실재론｣은 주로 원자의 반직관적인 모습을 둘러싼 실재론과 반실재론의 논쟁을 보여준다. 직접 보고 느끼는 것만을 중시하는 마흐의 실증주의가 원자를 어떻게 생각했는지 살펴보고，반실재론과 함께 넓게는 이성 자체에 반대하는 낭만적 반동을 19세기 초부터 지금까지의 사상사적 측면에서 조망한다. 여기에서는 과학뿐만 아니라 문학과 철학 등이 폭넓게 검토된다. 우리가 서구의 사상을 대할 때 보통 과학적 측면을 무시하는 경우가 많지만，사실 과학은 서구 사상의 가장 큰 원동력이었다. 이 장에서는 과학이 고려된 서구 근대 사회의 모습을 볼 수 있다.
저자는 이 책에서 극단적으로 실재론을 옹호하고 반실재론을 공격하고 있다. 마흐로 대변되는 논리실증주의와 그 이후의 토머스 쿤이 저자의 공격 대상이고，반실재론에 대한 비판은 이 책 내내 계속된다. 실재론을 대략적으로 요약하자면，진리는 하나이고 우리는 거기에 한없이 다가갈 수 있다는 주장이다. 반실재론은 진리는 없고，있다고 해도 여러 가지가 병존할 수 있으며，그것은 보는 사람에 따라 달라질 수 있다고 말한다.
6장 ｢물리학과 수학｣은 수학이 물리학에서 왜 그렇게 큰 힘을 발휘하는가라는 물음으로 시작한다. 이 물음에 대해서 원래 그런 것이라고 대답하면，또 수학이라는 것이 인간과 별도로 존재하므로 우리가 그것을 찾아가는 것이라고 말하면 플라톤주의가 된다. 반면에 수학이 자연의 설명에 그렇게 효율적인 것은 우연일 뿐이고，수학은 자연과 무관하게 인간이 머릿속에서 만들어내는 것이라고 말하면 직관주의 또는 구성주의가 된다. <자연은 수학이라는 문법으로 씌어 있다>라는 생각은 피타고라스주의，플라톤주의，데카르트 프로그램 등 여러 가지 이름으로 불리면서 이 장에서 논의된다.
7장 ｢과학 발전과 메타포｣에서는 앞 장의 인식론적 관점을 이어받아 외부의 사물과 우리 사이를 매개하는 언어에 대해 검토한다. 과학에서 특히 풍부한 결과를 낳은 메타포나 은유 또는 시각적 모형이라고 불리는 생각의 방식을 검토하고，아리스토텔레스에서 현대 물리학까지 주도적인 메타포가 어떻게 변해가면서 과학 발전을 이끌었는지 살펴본다. 또 과학에서 유용한 결과를 낳기 위해서는 언어에서 어떤 의미론을 채택해야 하는지도 알아본다.
8장 ｢과학적 사고와 시각 이미지｣에서는 우리의 사고에서 극히 큰 비중을 차지하는 시각 그 자체에 관해 알아본다. 그래서 이미지가 어떻게 눈과 뇌에서 생성되고 어떻게 사고 작용에 관여하는지를 파악하기 위해 눈의 구조，뇌의 영상 처리 메커니즘，시각에 관련된 심리학적 실험 등 인지과학의 연구 분야를 살펴본다. 또 우리의 뇌가 의미 없는 빛의 얼룩에서 어떻게 의미를 가진 영상을 찾아내는지에 대한 답을 주는 게슈탈트 심리학을 살펴봄으로써，이러한 인지 과정이 규모는 크게 틀리지만 과학 이론의 발견 과정과 유사하다는 것을 알게 된다.
지금까지 정신의 구조와 언어 및 시각을 살펴본 것을 바탕으로，9장 ｢과학적 창조성｣에서는 창조성의 문제를 검토한다. 인간의 정신 활동 전체를 말하려고 한다면 그것은 이 책의 범위를 넘어서는 것이고，따라서 저자는 주어진 문제를 해결하고 얻어진 자료들로부터 새로운 이해 또는 이론을 만들어내는 정신 활동에 집중한다. 그래서 여기에 맞는 사고의 모델을 만들고，이것을 천재들의 경우와 비교한다. 저자는 순차적이고 논리적인 사고를 디지털 사고，논리적 순서를 따르지 않는 사고 과정을 아날로그 사고라고 부른다. 성급하게 천재성의 비밀을 말하라고 한다면，무의식 속에서 무르익어 의식의 표면으로 폭발적으로 솟아오르는 아날로그 사고가 바로 그것이다.
여기서 저자는 언어적인 사고보다는 시각적 사고가 훨씬 더 창조적일 수 있다는 점을 지적한다. 그러고는 사고의 모형을 만든 다음，푸앵카레와 아인슈타인이라는 두 걸출한 천재의 예를 자세히 들여다본다. 푸앵카레는 아인슈타인보다 한 세대 이전의 프랑스 학자로，수학·물리학·철학에 걸쳐 엄청난 창조성을 분출한 사람이다. 아인슈타인의 경우는，끈질긴 지적 집요함과 전적으로 시각적인 사고로 그의 천재성을 요약할 수 있다. 반면 푸앵카레는 자기가 가진 문제를 무의식에까지 침투시켜서 논리적 절차로는 도저히 해낼 수 없을 것 같은 일을 성취하는, 전형적이고도 매혹적인 천재성을 보여준다.
10장 ｢예술과 과학｣에서는 현대 물리학과 현대 미술의 관계에 주목한다. 양자역학이 등장하여 물리학이 추상적으로 되어간 것과 현대 미술이 구상을 포기하고 비구상으로 간 것이 우연의 일치만은 아니라는 것이 저자의 주장이다. 그래서 저자는 피카소를 비롯한 큐비즘 화가들을 중심으로 현대 미술의 전개를 알아보고，과학과 예술의 관계를 검토한다. 그리하여 미학과 창조적 사고라는 면에서 과학과 예술은 별개의 활동이 아님을 알게 된다. ｢결론: 새로운 과학｣에서는 <과학 연구의 중심은 직관이고, 과학 이론에 있어 실재론만이 옳으며, 앞으로의 과학은 복잡계 이론에서 해법을 얻을 수 있다>고 마무리 짓는다.
궁극적으로 이 책은 <과학은 창조적 사고의 어떠한 변천 과정을 거쳐 왔는가>에 대한 역사적이고도 철학적인 통찰을 통해, 우리가 앞으로 과학이라는 문명의 테마를 어떻게 이끌어나가야 하는가에 대한 의미 깊은 화두를 던지고 있다고 할 수 있다. 이 책은 과학에 대한 올바른 가치관과 세계관을 형성하는 데 도움을 줄 뿐만 아니라, 극도로 전문화된 현대의 과학자들에게 자기정체성과 과학적 인식론에 대한 혜안을 열어주는 열쇠의 역할을 할 것이다.

1장 상식과 과학적 직관2장 원자에 대한 직관3장 과학적 방법론4장 우주의 질서에 대한 믿음5장 과학적 실재론6장 물리학과 수학7장 과학 발전과 메타포8장 과학적 사고와 시각 이미지9장 과학적 창조성10장 예술과 과학결론: 새로운 과학