과학콘서트 - 정재승
이 책은 중학생때 필독도서로 선정되어 사놓았다가 읽지 않고 책장에만 꽂혀있었던 책이었다. 책장을 둘러보다가 재미있을 것 같아서 꺼내 읽어 보게 되었고 생각보다 너무 재미있어서 놀랐다.
과학과 사회, 사람 여러가지를 융합하여 재미있게 풀어낸 책이며 그중에서도 프랙탈, 복잡계의 원리, 카오스 시스템등을 주로 이야기 하고 있다. 그것들이 무엇인지는 책을 정리하면서 이야기해 보려고 한다.
요즘 나는 과학이 재미있어서, 이런 류의 영화와 책을 즐겨 읽는 편인데 이 책은 정말 만족스러운 것 같다. 수학, 과학을 싫어했던 중학생이 읽기에는 조금 어렵게 느껴질 수 도 있으나 성인이 된 나에게 적당히 재미있고 적당히 흥미로우며 과학의 세계가 신기하게 느껴지기도 한 책이었다.
그리고 사회와 인간이 과학과 관련 있어서 분리되어 있는 학문이 아니라는 것을 다시 한번 깨닫게 되었고 그 속에서 재미있는 실생활속의 과학이야기를 들을 수 있는 좋은 책이었다.
이 책은 유명한 책이라 잘 알려 져 있는데, 엄청나게 두껍거나 거창한 이야기를 하는 것이 아니라 우리 주변에 흔히 일어나고 있는 것들의 원리를 살펴보고 과학 발전의 역사도 배워 볼 수 있는 책이다.
그리고 단순하게 과학에 대한 이야기만 하는 것이 아니라 사회와 심리적인 것들과 연관지어서 설명하기 때문에 나는 문과생이라서 읽어 보지 않아도 된다고 생각하지 말고 많은 사람들이 읽어 보면 좋을 것 같았다.
그리고 책 중간과 끝에 과학의 미래와 전망 그리고 저자가 생각하는 과학에 대한 이야기들도 정리되어 있는데 그 부분들이 기억에 많이 남는다.
저자는 과학에 대한 믿음이 사라지는 듯해 보이는 현재 (귀납적 추론의 약점이라고 할 수도 있는 데, 여러가지 발견들로 이론을 정립시켜 놓았다가 그것과 다른 경험이 생기면 그 이론은 아무것도 아닌 이론으로 돌아간다는 사실), 그럼에도 불구하고 과학은 제 역할을 묵묵히 하고 다른 분야와 통합하고 만나서 더 큰 결실을 이룰 것이라는 이야기를 하고 있는데 그런 말들이 과학을 더 아름답게 만드는 것 같았다.
사회과학을 배우는 나는 과학을 배우지 않아도 된다고 생각했고, 내 인생에는 수학과 과학이 더 이상 없을 줄만 알았던 예전, 그리고 책을 점점 읽으면서 과학의 놀라움을 깨닫고 그것이 신기해서 혼자 공부하고 있는 요즘 나는 과학이 재미있어지고 있다.
더 많은 융합과 통찰로 전 세계의 과학의 발전에 기여하지는 못하더라도 배움의 즐거움을 느끼면서 더 많은 신기한 과학의 이야기를 듣고 싶다. 그리고 그러한 과학의 즐거움은 아주 거대한 하나의 이론에서 시작된다기 보다는 단순한 일상생활에서, 그리고 그속에서 재미를 찾게 해주는 “과학콘서트”와 같은 책으로부터 시작되는 것 같다.
과학 콘서트의 저자 “정재승”은 복잡한 사회현상의 이면에 감춰진 흥미로운 과학 이야기를 독자들과 함께 나누기 위해 쓰였다고 한다. 그가 전해줄 이야기가 궁금해 지지 않는가?
물리학자들은 풀어야 할 문제를 풀었다기 보다는 풀 수 있는 문제를 풀어왔던 것이다. 그러다가 복잡한 사회현상에도 관심을 갖기 시작했다. 아직 세상을 다루기엔 부족한 점이 많지만 물리학자들은 이제야 비로소 그것을 다룰 용기를 갖게 된 것이다.
“세상은 복잡하지만 우리가 충분히 이해할 수 있을 만큼 복잡하다”
1. 케빈 베이컨 게임
잘짜여진 네트워크 연결에서 몇가닥 만이라도 엉뚱하게 가지를 뻗으면 이 거대한 사회가 몇단계만에 누구에게든 도달할 수 있는 작은 세상으로 바뀐다. 그리고 이것은 뇌의 세포들이 일하는 방식과 관련이 있다
2. 머피의 법칙
잘될 수도 있고 잘 못될 수도 있는 일은 반드시 잘못된다. 나만 재수가 좋지 않다고 낙담하지 마라. 다른 사람들도 당신만큼 재수가 없으니까
머피의 법칙은 우리의 착각이었다. 세상에는 되는 일 보다 생각대로 안되는 일이 훨씬 더 많다. 더 나은 상황이란 언제든지 있게 마련이다.
3. 어리석은 통계학
인간의 두뇌는 확률문제를 푸는데 별로 적합하지 않다.
우리는 구체적인 원인 없이 무작위적으로 일어나는 사건을 우연이라 부른다. 어쩌면 원인이 있는데도 우리가 알지 못하기 때문에 악연히 우연이라고 부르는 것일지도 모른다.
4. 웃음의 사회학
웃어라. 그러면 세상도 함께 웃어줄 것이다
울어라. 그러면 너 혼자 울게 되리라
억지로라도 입꼬리를 위로 올리고 웃는 시늉을 하면 기분이 좋아질 수 있다는 것은 실험적으로도 증명되었다. 특별한 감정을 만들어 내면 몸도 거기에 따른 생리적 변화를 보인다. 인간은 행복해서 웃는 것이 아니라 웃기 때문에 행복한 것이다.
5. 아인 슈타인의 뇌
과학은 그 자체로는 거짓말을 하는 법이 없다. 거짓말을 하는 것은 과학을 방자한 인간들뿐이다.
근거 없는 과학의 대표적인 2가지 예 : 인간은 죽을 때까지 뇌의 10%도 채 못쓰고 죽는다. , 보름달이 뜨면 달이 인간의 감정상태에 영향을 받는다.
이처럼 우리 주위에는 근거없는 과학이 많다. 과학의 탈을 쓰고 우리 앞에 찾아온 이야기는 그럴 듯해 보여서 쉽게 우리 근처에 머문다. 우리에게 필요한 것은 과학 지식이 아니라 논리적이고 합리적으로 생각할 수 있는 능력이 아닐까 싶다.
6. 잭슨 폴록 – 물감통에 구멍을 뚫어 그림을 그린 화가
모든 시대는 각기 자기 시대만의 방법을 필요로 한다.
잭슨 폴록은 추상표현주의 화가라고 할 수 있는데 그는 카오스, 프랙탈이 정교하게 반영된 작품을 그렸다. 플록의 그림은 우연한 결과가 아니라 자기 유사성을 직감적으로 이해한 플록의 세밀한 계획하에 만들어진 작품이다. 나름의 질서를 가지고 있는 카오스 구조로서 그런 구조로 인해 우리에게 아름답고 신비하게 여겨졌던 것이다. 그는 풍경화를 그리지는 않았지만 거미줄 처럼 엉킨 그의 그림안에는 자연이 통째로 들어있는 것이다.
법칙 존재 : 결정론적 시스템
법칙 존재하지 않으면 : 무작위적 시스템
법칙이 존재하기는 하지만 초기조건이 너무 민감해서 정확하게 예측할 수 없는 것: 카오스 시스템
프랙탈 : 세부구조들이 끊임없이 전체구조를 되풀이 하는 현상
7. 아프리카 문화
세상에는 우월한 문화도, 열등한 문화도 없다. 다만 살기위해 적응한 문화가 있을 뿐이다.
흑인의 땋은 머리는 프랙털 패턴이 드러나고, 아프리카 문화에서 찾아 볼 수 있는 가옥의 위치, 문양, 옷의 무늬들도 프랙털 패턴이 드러나는 사실을 확인하였다. 이를 통해 우리는 오랫동안 아프리카를 포함해 제 3세계 문화는 야만적이며 원시적이라는 선입견을 가져왔다. 하지만 아프리카인들은 오래전부터 프랙털 구조를 의식해왔고 그들의 문화속에서 발전시켜왔다.
8. 프랙털 음악
갈대의 나부낌에도 음악이 있다. 시냇물의 흐름에도 음악이 있다. 귀가 있다면 누구나 모든 사물에서 음악을 들을 수 있다.
대중적으로 사랑받는 노래의 공통된 특징을 찾으면 히트곡을 무한히 만들 수 있을 것이라는 기대로 프랙털 음악에 대한 관심이 커졌다. 대부분의 사람들이 음의 빈도와 주파수가 반비례하는 음악을 선호한다. 그리고 이것은 자연에서 들리는 소리의 특징이다. 우리는 음악을 들으며 끊임 없이 질서의 의외성을 즐긴다. 아주 잘짜여있으면서도 어딘지 모르게 새로움이 느껴질 때 우리는 그 음악을 좋아하고 아름답다고 느낀다.
* 프랙털은 자연이 만들어낸 가장 중요한 내재적 특성중 하나이며 우리는 그 속에서 아름다움을 느낀다고 물리학자들은 믿고 있다.
9. 지프의 법칙
영어로된 책에서 나오는 단어들을 모두 세어 그 빈도를 조사했더니 자주 사용하는 단어는 소수에 불과하고 다른 대부부분의 단어들은 비슷하게 적은 횟수로 쓰인다. 그것이 지프의 법칙이고 대도시에 대다수의 사람이 밀집해서 살고, 웹페이지 조회순위가 떨어질수록 조회수가 떨어진다는 사실도 이 법칙에 적용될 수 있다.
이것을 경제와 연관시키면 파레토의 법칙이라고 이야기하는데, 전세계 고 소득층 상위 20%가 전체 자산의 75%를 소유하고 있고 최하위 20%는 겨우 2%만을 소유하고 있다는 사실이 도출된다. 시간이 지날수록 빈부격차가 커지고 이런 파레토의 법칙은 경제적 불평등을 정당화 하려는 논리가 아니라 시스템을 재정비하도록 경각심을 불러일으키는 사이렌의 역할을 해야 할 것이다. 인간의 법칙은 변화할 수 있는 법칙이다.
10. 심장의 생리학
심장의 박동은 생명의 박자이다.
이러한 심장박동은 우리가 생각했던 것 보다 훨씬 복잡하고 불규칙적이다. 건강한 심장은 심장박동이 느려 혈액공급이 원활하지 못하면 자체적으로 알아서 심장박동 간격을 좁힘으로서 혈액 공급량을 회복하려고 노력하는데 반해 심장질환에 걸리게 되면 과거의 심장박동에 대한 정보를 기억하지 못하고 있어 문제가 발생하는 경우에 회복할 수 있는 피드백이 전혀 없다.
심장은 불규칙적이지만 유연하고 역동적인 상태를 통해 적응하는 시스템이다.
11. 자본주의의 심리학
공원을 설계하는 건축가들은 공원의 조경이나 설계를 시민보다 더 중요하게 생각한다. 하지만 사람들에게는 앉아서 쉴 수 있는 벤치가 필요하다.
매장의 상품진열에서부터 계산대의 바닥 높이에 이르기까지 백화점의 구석구석을 고객의 쇼핑패턴을 분석해 손님들이 매장에서 더 많은 물건을 쉽게 구경하고 그것들을 구매하게끔 설계되어있다.
12. 복잡계 경제학
주류경제학은 보이지 않는 손과 시장의 균형 같은 개념이 시장을 유지시킬 것이라고 하지만 이것은 현실에서 완벽하게 맞아떨어지지 않는다.
복잡계 경제학은 경제를 안정된 평형상테에 놓인 시스템이 아니라 환율, 금리, 물가, 주가지수등 다양한 경제 지표들이 단순하게 파악되지 않는다고 이야기한다. 예측한다는 것은 처음부터 불가능 하며 통합주의적인 관점에서 전체시스템의 운동에 초점을 맞추어야 한다는 것이 그들의 주장이다.
개인은 유한한 정보만을 가지고 이들이 다양한 전략을 선택하여 거래를 하고, 그 중 투자이익을 남기는 개인들이 새로운 거래전략을 만든다. 이것은 생물이 생존전략을 위해 끊임없이 진화하는 것과 유사한 특징을 보인다.
주류경제학자들이 복잡계 경제학을 쉽게 받아들이지 못하는 이유는 아무것도 정확히 예측할 수 없는 경제학을 인정하려 하지 않기 때문이다.
(복잡 적응계란 구성요소들간의 간단한 상호작용을 통해 창조적 질서를 스스로 만들면서 주어진 환경에 적응하여 진화하는 시스템을 말한다. )
13. 금융공학
경제분야에서 점점 물리학자들의 능력을 필요로 하고 있다. 전통적인 금융이론은 한계가 있다는 것이 이미 밝혀졌고, 복잡성과학과 카오스이론, 확률이론등 물리학자들이 고안해낸 방법론에서 그 돌파구를 찾으려 한다. 물리학자들은 주가신호가 카오스이론에 해당하며 프랙털신호라는 것을 알아내었다. 주가변동을 장기예측하는 것은 어렵지만 단기적인 예측은 가능하다.
14. 교통의 물리학
왜 내 차선이 다른 차선들 보다 느릴까? 이것은 사람들의 심리적, 물리적 요인때문이다. 그리고 주변에 차들이 많으면 많을수록 이렇게 느낀다. 차가 밀리게 하지 않으려면 일정한 속도를 유지하려고 노력해야 한다.
15. 브라질 땅콩효과
하나의 분자가 움직이는 경로를 누가 과연 완벽하게 계산해 낼 수 있을까. 쏟아지는 모래 알갱이들이 만들어 내는 패턴이 이 우주의 탄생과 무관하다고 우리는 어떻게 확신할 수 있단 말인가
모래를 일정한 속도로 계속 쏟았을 때 산사태 처럼 떨어지는 모래의 양이 평균적으로 균형을 이루면서 모래더미가 일정한 각도를 유지한다.
모래가 만들어내는 패턴 1. 비선형적 방식 2. 자기조직화 3. 불안정한 상태 4. 연쇄반응
이런것들을 활용한다면 산사태 예방, 화장품, 시멘트등 다양한 곳에서 활용할 수있다.
빅토를 위고는 이 우주를 둘러 싸고 있는 모래 알갱이들의 패턴이 혹시 우주탄생에 대한 어떤 해답을 가져다 주지 않을지 상상했다. 해변의 작은 모래 알갱이도 이 우주를 만들어낸 소중한 벽돌이었다.
16. 소음의 심리학
우리들의 귀가 도시의 시끄러운 소음을 삼켜야 하는데, 어찌 그 귀로 들판의 소리를 들을 수 있단 말인가.
17. 소음 공명 – 소음이 있어야 소리가 들린다.
전달하려는 신호가 주변의 소음과 공명을 일으켜 증폭되기 때문에 소음이 약이 되는 경우가 있다.
지구궤도의 흔들림으로 인한 대기온도의 변화가 대기온도의 요동으로 인해 증폭되어 지구가 갑작스러운 빙하상태로 빠질 수 있다. – 소음공명과 관련지은 빙하기의 원인
세상은 늘 시끄럽지만 시끄러운데는 이유가 있다.
18. 사이보그 공학
기계는 거대한 자연의 문제로부터 인간을 분리시키지 않을 것이다. 오히려 더욱 심각한 문제로 인간을 괴롭힐 것이다.
우리 뇌의 뇌파는 뇌의 상태가 달라질때마다 변한다. 아직까지 뇌파가 뇌에 대한 정보를 담고있는 유익한 신호인지 예측 불가능한 잡음인지 결론을 내리지 못하고 있다. 하지만 뇌파를 연구하고 있는 물리학자들은 뇌파가 아무리 복잡한 신호라 하더라도 우리가 이해하지 못할 정도로 복잡하지 않을 것이라는 것을 알고 있다.
19. 크리스마스 물리학 – 산타클로스가 하루만에 돌기에는 너무 큰 지구
20. 박수의 물리학
저는 때론 제 연주보다 청중들의 박수소리가 더 아름답다고 느낄때가 있습니다.
동기화 이론 – 같이사는 여성의 비슷한 생리주기, 반딧불이의 비슷한 주기의 불빛등을 일반화 한 이론이다.
미친듯이 쳐대는 박수에는 열정적인 감정이 실려있으며 박자를 맞춰치는 박수에는 다른 청중들과 하나됨을 느끼게 하는 편안함이 있다.
여기까지 살펴본 20가지의 예들은 서로 모순적이다. 일견 모순되어 보이는 이런 주장들을 한데 묶어놓은 것은 그것이 바로 우리가 살고있는 세상의 모습이기 때문이다.
복잡하고 다양한 세상의 여러 측면을 들여다 보는 것, 그리고 그것을 하나로 통합하여 설명할 수 있기를 바라는 것. 그것이 바로 물리학자들의 꿈이자 세상을 조금씩 알아가는 재미 아닐까
진정한 발견은 새로운 땅을 찾는 것이 아니라 새로운 눈으로 보는 것이다.
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