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시라노
(yiyagy)
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| 술도 좋고, 책도 좋고, 둘 다 있으면 더 좋고... |
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역사와 과학의 황홀한 만남을 통한 미래예측의 가능성
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기본 카테고리
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2004-12-13 18:54 |
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책을 읽은 뒤의 느낌은 다양하다. ‘재미있었다’거나 ‘감동적이었다’는 게 보통의 반응인데 그 경우 자칫 ‘참신성이 떨어진다’는 뜻으로 오해될 개연성이 있다. 너무 상투적인 반응이기 때문이다. 반대로 ‘무의미했다’거나 심지어 ‘시간낭비였다’는 느낌이 드는 경우도 있는데 이는 순전히 ‘선택’과 ‘이해도’의 문제로 봐야 한다. 어떤 책을 선택하느냐가 중요한 이유다.
한편 책의 마지막 장을 덮고 나서 ‘커다란 산을 넘어 선 것’과 같은 벅찬 자부심이 드는 경우도 있다. 읽는 과정 중에 끊임없이 시험받았을 인내심에 대한 보상심리가 작용한 탓일 수 있다. 하물며 상상력과 사유를 곁들이며 정독했을 때라야... 나는 언제나 그런 느낌을 기대하며 유령처럼 서점가를 떠돌고, 또 무수한 낮과 밤을 책과 씨름하며 지낸다.
마크 뷰케넌의 <세상은 생각보다 단순하다 : 격변하는 역사를 읽는 새로운 과학>(마크 뷰캐넌 저 /김희봉 역 | 지호 간 | 2004년 09월)을 읽은 소감을 한마디로 표현하자면, 앞서 언급한 대로 ‘과학계의 큰 산 하나를 정복한 느낌’이라고 말하고 싶다.
과거의 과학자들, 역사를 무작위 패턴으로 이해하다
“역사의 전형적인 질문은 이런 것이다. 사물은 어떻게 변화하는가? 첫 번째 가능성은 헤겔과 마르크스가 생각한 것으로, 역사는 원리적으로 나무가 자라는 것처럼 어떤 성숙하고 안정된 종점을 향해 단순히 진행한다는 것이다. 이 경우에 역사가 종말에 가까워져서 안정된 사회로 접근할수록 전쟁이나 사회적 사건들은 점점 줄어들 것이다. 두 번째 가능성은 아놀드 토인비가 제시했듯이, 역사는 달이 지구 주위를 도는 것처럼 순환적이라는 것이다. 토인비는 문명의 발흥과 쇠퇴를 주기적으로 되풀이되는 과정으로 보았다. 어떤 경제학자들은 경제적 활동이 주기적으로 순환된다고 믿으며, 몇몇 정치과학자들은 이런 순환이 똑같이 주기적인 리듬으로 전쟁을 일으킨다고 의심한다. 세 번째 가능성은, 역사는 완전히 무작위여서 인지 가능한 패턴이 전혀 없다는 것이다. 이것들이 역사가들이 ‘사물이 어떻게 변화하는지’에 대해 내놓을 수 있는 공통적인 대답이다. 하지만 이 목록은 완전하지 않다. 사물이 어떻게 변하는가 하는 질문은 원리적으로 역사의 문제가 아니라 물리학의 문제이다.” (290p)
과거의 과학자들은 역사에 대한 세 번째 가능성, 즉 무작위 패턴(random walk)에 무게를 둬왔다. 그러나 최근의 과학계는 사물의 변화는 물론 우리 인간사의 다양하고 복잡한 현상들 속에도 일정한 패턴이 숨어 있을 것이라는 믿음을 갖기 시작했다. 그러나 무작위로 진행되는 각종 사회현상과 우주적 변화에서 일정한 패턴을 읽어내기란 결코 쉬운 일이 아니다. 따라서 과학자들의 수고는 도로에 불과한 일처럼 보이기도 한다.
사실 과학계뿐만 아니라 역사학계 역시 역사를 예측하는 일에 회의적이기는 마찬가지였다. 구스타프 플로베르는 한때 “역사를 쓰는 것은 대양大洋을 마시고 한 줌의 오줌을 싸는 것과 같다”고 말하며 역사학의 한계를 언급했다(284p, 리처드 에번스 <역사에 대한 변론>에서 인용). 저자 역시 역사가들은 “어떤 일이 일어난 다음에만 그것에 대해 설명할 수 있다”고 비꼬았고, 철학자 키에르케고르 역시 “인생은 뒤돌아볼 때만 이해할 수 있지만, 우리는 앞으로 가면서 살아야 한다.”고 말했다. (14p)
한마디로 인간의 능력으로 역사 혹은 우주의 변화를 예측하는 것은 불가능하다는 얘기다. 그러나 그렇다고 해서 포기할 것인가. 지금도 지구 곳곳에서 대지진으로 인해 수천의 인명이 죽어가고 거대한 산불로 엄청난 규모의 자연이 파괴되고 있는데 말이다.
혹시 예측할 수는 없지만 최소한 그러한 변화의 과정에 대해 분석하고 더 나아가 변화의 기본원리를 이해할 수는 있지 않을까?
이러한 질문에서 출발한 것이 바로 복잡계 물리학이라 불리는 ‘비평형계 과학’이다. 즉 평형상태에 있는 물질의 변화는 기존의 물리법칙으로 설명이 가능하지만 평형이 깨진 상태의 물질의 변화는 예측하기 힘들고 그에 작용하는 갖가지 변수들을 파악하기도 힘들다. 그러나 인내심을 가지고 창의적인 방법을 동원해 자세히 들여다보면 그 속에도 분명한 패턴이 있음을 발견하게 된다. 더구나 그 패턴은 의외로 단순하다. 어쩌면 이것을 통해 역사의 변화와 다양한 자연현상들의 원인을 규명할 수 있지 않을까. 이것이 바로 20세기말 과학계 전반에 확산되기 시작한 새로운 과학관이다.
창의적인 실험이 역사와 자연현상의 패턴을 발견하게 해준다.
복잡계 과학, 즉 비평형계 과학을 설명하는 이론이나 실험들은 다양하고 광범위 하다. 그중 주요한 개념이 바로 제임스 글리크의 ‘카오스 이론’이나 로저 르윈의 ‘복잡성 개념’이었다. 그러나 그것만으로 세상의 변화를 읽기에는 역부족이었다.
저자는 이 역부족을 해소하기 위한 대안으로 ‘네트워크 과학’의 중요성과 발전가능성을 제시한다. 또한 네트워크 과학의 핵심 고리로서 ‘임계상태(critical state)’에서 나타나는 ‘격변이론’과 그에 수반되는 ‘멱함수법칙’을 원용하고 있다. 1987년 물리학자 백, 탕, 위젠필드의 ‘모래더미 게임’이 임계상태를 설명하기 위한 작은 시발점이었다. 탁자 위에 모래알을 한 개씩 뿌려보면 모래더미가 형성된다. 이 모래더미는 점점 쌓이다가 경사가 가팔라지면 모래알은 경사면을 타고 조금씩 흘러내리게 된다. 어느 순간 모래알 하나에도 모래산은 와르르 무너져 더 낮은 상태가 되는데, 이런 현상은 끝없이 반복된다. 이처럼 별 것 아닌 원인에도 과도하게 민감한 반응을 보여서 격변이 일어날 수 있는 상태를 ‘임계상태’(critical state)라 한다. 임계상태에서 더 이상 견디지 못하고 ‘폭발’(혹은 격변)해 버리는 현상은 자연과 인간의 삶 곳곳에 깔려 있다고 저자는 갈파하고 있다.
임계상태를 나타내는 현상들은 놀랍게도 지구상의 갖가지 현상들에도 그대로 적용된다. 지진, 전쟁, 산불, 태풍, 대량 멸종, 교통 체증, 주가 폭락, 심지어 논문인용패턴에 이르기까지... 또한 그것은 다양한 과학실험에서도 똑 같은 패턴으로 나타난다. 자석의 비평형 상태에서의 자장변화, 얼린 감자를 내던져 튀어나오는 조각들의 크기 패턴 등등.
비평형 과학의 키워드 : 카오스, 프랙탈, 임계상태, 격변, 멱함수
패턴의 동일성을 설명하는 핵심어는 바로 ‘멱함수 법칙’이다. 구텐베르크-리히터의 지진발생 빈도와 규모에 대한 연구에서 밝혀진 멱함수 법칙은 이후 실시한 각종 실험에서도 동일하게 적용되고 있음이 밝혀졌다. 멱함수란 일테면 어떤 현상의 규모와 발생빈도 간에는 일정한 반비례의 패턴이 나타난다는 이론이다. 가령 규모가 2배로 큰 지진은 작은 지진이 발생할 확률보다 정확하게 4배씩 줄어든다는 게 바로 멱함수 법칙이다. 이는 얼린 감자의 감자를 벽에 던져 깨진 감자조각 크기를 조사했을 때도 그대로 적용되며, 학생 1000명 혹은 500명의 성적분포를 나타내는 정규분포에서도 거의 똑같은 패턴으로 나타나는 자연현상 및 사회현상의 이면에 숨어있는 법칙인 것이다. 이를 좀더 확장시켜 이해하려고 하면 그곳에서 우리는 프랙탈(“어떤 현상의 전체는 부분과 같은 패턴으로 발전해 간다” 만델브로트에 의해 발견) 개념과 만나게 된다.
저자는 시종 이러한 멱함수 법칙이 적용되는 다양한 사례를 들고 있으며, 또한 그러한 패턴은 임계상태에 있는 자연과 사회현상에 동일하게 적용되는 법칙임을 설명하고 있다. 결론적으로 말해 바야흐로 21세기의 과학은 역사의 변화와 자연현상의 변화가 임계상태라는 동일한 조건 하에 놓여 있다면 그 변화의 패턴을 읽는 데는 각종 구성요소들의 조건을 고려할 필요가 없으며 따라서 우리는 임계상태의 변화패턴을 읽는 것으로 역사 및 자연현상의 변화를 읽어낼 가능성을 찾을 수 있을 것이다. 더구나 놀라운 것은 그러한 변화를 이끄는 촉매 혹은 계기가 아주 작은 것에서 비롯되고 있음을 유념할 필요가 있다.
아, 세상은 얼마나 단순한가. 복잡하고 난해하게만 보이던 각종 사회현상들의 이면에 도사리고 있는 멱함수와 프랙탈, 나아가 임계상태의 특성을 이해하는 것은 바로 세상사 변화의 패턴을 읽는 지름길인 것이다.
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