영생의 대가와 홉스적 우주, 자아란 무엇인가

노인의 전쟁 ㅣ 샘터 외국소설선 1
존 스칼지 지음, 이수현 옮김 / 샘터사 / 2009년 1월

이 글에는 스포일러가 포함되어 있습니다.

1. 영생의 대가(代價)

죽음을 극복하고 영생을 얻을 수만 있다면! 인류의 영원한 숙적인 죽음과 그것을 극복하는 영생이라는 테마로 지어진 이야기들은 수없이 많고 인간 본능을 자극한다. 재미있는 점은 영생을 얻은 캐릭터들이 생각지도 못한 고통을 받는다는 것이다. 모든 것에는 대가가 따른다. 그 대가란 보통은 끝없는 삶을 살게 되며 받는 '지루함'이란 것이다. 나는 '퇴마록'에 나오는 '아하스 페르쯔'라는 캐릭터가 매우 기억에 남는다. 십자가 진 예수를 모욕하여 영원히 죽을 수 없는 저주에 걸린 그는 끝없는 삶에 지치고 지루했던 나머지 2000년 동안 마법을 열심히 수련해 인류 최강의 캐릭터가 되었다. '은하수를 여행하는 히키하이커를 위한 안내서'에 나오는, 무한정 수명이 늘어난 와우배거라는 캐릭터도 있다. 그는 영생의 대가로 지루함이라는 저주를 받아, 전 우주의 모든 인물들을 모욕하는 재미로만 삶을 영위한다.

영생과 그 대가를 경제학적으로 풀어 보자 하면, 노인의 전쟁 같은 스토리가 나올 수 있다. 인간을 영생할 수 있도록 해 주는 건 죽음의 공포도, 삶의 욕구도 아니다. 경제학적 필요성이다. 사회에 노동력이 필요하고(전쟁터의 군인), 인간을 영생시킬 수 있는 제반 과학기술의 비용은 매우 저렴하다. 그러나 전쟁터에 지원할 만한 사람은 늙은이 뿐이다. 그럼 결국, 젊은 놈들은 놔두고 노인들이 알보병으로 전쟁터에 끌려가는 사태가 일어난다. 이 상황 또한 영생은 저주이다. 받는 것이 있으면 주는 것도 있어야 한다, 즉 공짜 점심은 없다.

여러 가지 설정 상의 문제점이 있을 수 있다. 과연 노인들이 그 험한 군생활을 '다시' 하고 싶어할 것인가? (아 이건 대한민국 남자들만의 얘기인가?) 과연 노인들이 다시는 고향땅에 돌아올 수 없다는 제약을 받아들이고 드넓은 우주에 나갈 마음이 생길까? (내가 느끼고 있는 노인들의 이미지는 고향 땅에 대한 애착이 매우 강한 사람들이고, 또 우주니 모험이니 하는 이미지에도 안 맞다.) 과연 '할머니'들이 또 그런 모험을 감수하고 영생을 얻고 싶어 할 것인가? (페미니즘 문학에 대해 잘은 모르지만, 여성 캐릭터는 목적이나 동기 등에 대해 남성 캐릭터와 좀 달라야 하지 않나?) 뭐든지 따지면 말이 안 되지만 사실 '영생'이라는 선악과의 달달함이 끝내주기 때문이라고 말한다면 뭐 다 설명되긴 할 것이다.

2. 우주 밀리터리 전략

칼 세이건의 '콘택트'에서는 외계인이 인류에게 막 과학기술을 퍼준다. 왜냐하면 칼 세이건의 낙관주의 우주론에 따라, 우주는 사랑과 평화, 계몽이 넘치기 때문이다. 그러나 류츠신의 '삼체'서 우주는 다수 외계 문명 사이의 (말하자면) 핵전략에 의한 공포의 균형이 일어나는 무시무시한 세계이다. 문명은 언제나 기회가 되면 다른 문명을 끝장내야 한다. 양 극단의 우주관에서 '노인의 전쟁'은 칼 세이건보다는 류츠신 쪽이라고 말할 수 있겠다. 문명들은 모두 서로를 멸망시키기 위해 기회를 노리고 있다.

노인의 전쟁 세계관에서, 모든 문명들은 서로간의 협동도, 동맹도 없고 만인에 대한 만인의 투쟁, 홉스적 상태인 듯하다. 그런데 이런 상황이 정말로 가능한가? 인류 문명사에서 이런 홉스 상태는 곧 여러 문명들의 동맹과 연합으로 (적의 적은 나의 동지), 청군 대 백군 상태로 급속히 안정된다. 말하자면 게임 이론의 내시 균형 같은 거라서, 홉스 상태는 수학적으로 불안정하고, 청군 대 백군 상태는 수학적으로 안정하다. 그래서 이 '전부 다 적이야' 상태가 어떻게 지속되고 있는지에 대한 설명이 필요하다.

그래서 정치와 외교의 필요성을 역설한 '벤더 상원의원 대사 장관 이병'의 멍청한 죽음은 개인적으로 좀 아쉬웠다. 작가 나름대로는 "이 소설은 피와 폭력을 그리는 소설이라고! 정치와 외교가 아니라!"라고 선언하려는 모양인데, 그 선언에 대해서는 존중하고 벤더의 죽음은 아쉬울 뿐 비판하려는 건 아니다. 다만 우주가 왜 이모양 이꼴인지, 정치와 외교가 필요없는 세상이고 왜 다들 다 적인 세상인지에 대한 그럴 듯한 설명이 없는지에 대해 비판할 뿐이다. ('삼체'에서는 그 설명이 너무나 그럴듯했고, 삼체와 비교하니 좀 떨어졌다 이말이다.)

---스포일러 포함---
3. 자아에 대한 철학

유령여단의 여섯 살 제인의 등장으로 소설은 자아에 대한 거대한 철학적 질문을 던진다. 아내 캐시의 텅 빈 몸에 제인이라는 자아가 들어갔다면, 제인은 주인공과 평생 같이 살았던 캐시라고 볼 수는 없을까?

우리의 컴퓨터과학 이론에 따르면, 제인은 캐시가 아니다. 하드웨어와 소프트웨어는 분리될 수 있고, 윈도우를 돌리던 PC에 윈도우를 삭제하고 리눅스를 깔게 된다면 이제 그 PC는 윈도우가 아닌 리눅스이다. 그러나 인간의 육체는 컴퓨터의 하드웨어-소프트웨어 이분법을 가지고 있지 않다. 오히려 육체-DNA-커넥톰(기억) 3분법인 것이다. 육체는 DNA로 만들어진다. DNA가 소프트웨어이고 육체가 하드웨어라고 친다면, 윈도우가 PC를 조립한다는 이상한 설명이 만들어진다. 커넥톰 또한 기반 시설은 DNA가 조립하지만, 커넥톰을 완전히 구성하는 것은 육체와 환경의 상호작용이다. 제인 내부엔 캐시의 커넥톰, 즉 기억이 완벽하게 삭제된 채로 만들어졌다. 그러므로 커넥톰은 '나는 누구인가'에 대한 답이 아니다. (적어도 이 소설에서만큼은 그렇다는 이야기이다. 현실에서는 '나는 누구인가'에 대한 답으로는 커넥톰이 거의 정답이다.)

그러면 제인은 왜 주인공에게 끌리는가? 제인의 DNA는 캐시의 DNA이다. 현대 심리학에서 성격과 사회성이 DNA의 상당한 영향, 거의 50%의 영향을 받는다고 밝혔다. 삼국지 게임에서, 유비에 잘 등용되는 장수는 조조에게 잘 등용되지 않는 성향이 있는데, 숨겨진 파라메터인 '궁합' 속성 때문이다. 유비는 조조와 정 반대의 궁합 속성을 가지고 있고, 장수들은 역사적 사실에 따라 유비와 조조의 궁합도에 잘 맞게 배치되어 있다.

제인 또한 DNA가 주인공의 DNA와 잘 맞았던 모양이다. 실제로 성격이 비슷한 사람들은 끌리는 경향이 있다. (성격이 다른 사람끼리도 끌리는 경향이 있다는 '속설'이 있다. 그러나 밝혀진 심리학적 연구에 의하면 그 속설은 반증되었다.) 이 경향에 따라 제인은 주인공에게 끌렸고, 그리고 자신 내부에 잠재되어 있는 캐시라는 자아를 찾아낸다. 이 자아는 커넥톰 자아가 아닌, DNA 자아이다. 커넥톰이 보존되어 있다면 일은 매우 쉬웠을 것이다. 제인은 자신이 캐시라고 불렸다는 사실을 기억해 내고, 주인공과의 행복했던 결혼 생활 또한 기억해 내어 종국엔 즐거운 재회를 했을 것이다. 그러나 DNA 자아, 즉 '궁합도'를 느끼는 정도밖에 못했던 제인은 주인공과의 느낌적인 느낌만을 느꼈다.

나는 이 부분이 이 소설의 가장 큰 가치라고 생각한다. "자아란 무엇인가?" 라는 거대한 철학적 질문 앞에서, 커넥톰이나 기억이 아닌 DNA일 수 있다고 도발하는 이야기. 영화 A.I.도 그런 이야기가 나온다. 마지막 부분에 외계인(인지 인공지능인지 뭔지)가 엄마의 머리카락의 DNA를 바탕으로 엄마의 자아를 살려 낸다. 전혀 설득력이 없다. DNA를 바탕으로 자아를 만들어 낸다면 아들을 기억하지 못할 것이다. 그러므로 나는 A.I. 영화의 마지막 15분은 영화를 망쳐버린 무리수라고 생각한다. 그러나 이 책은 DNA가 자아일 수도 있다는 가설을 A.I.보다도 천 배 정도는 설득력 있게 그려 냈다. 이 부분이 이 소설의 가장 큰 가치다.

게임이 중독이면, 일중독도 중독이냐? 도파민형 인간

안녕하세요, 과학 리뷰어 김필산입니다.
우리 몸 속의 호르몬 ‘도파민‘과 중독 증상에 대해 다룬 교양과학책, 대니얼 Z. 리버먼과 마이클 롱, ‘도파민형 인간‘ 리뷰입니다.
1. 왜 게임은 맨날 할 게 없는가? (0:22)
2. 게임은 중독되는가? (5:34)
3. 성취욕도 중독되는가? (11:39)
4. 왜 어떤 사람은 성공하고, 어떤 사람은 실패하나? (16:13)

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  도파민형 인간대니얼 Z. 리버먼.마이클 E. 롱 지음, 최가영 옮김쌤앤파커스 2019-10-10

생명에 대한 완전히 새로운 관점, ‘진화를 묻다‘ 리뷰

안녕하세요, 과학 리뷰어 김필산입니다.
생물학 교양과학책, 데이비트 쾀멘의 ‘진화를 묻다‘ 리뷰입니다.
1. 분자시계로 생명을 새롭게 분류하다 (0:15)
2. 칼 워즈, 제 3의 생명을 발견하다 (6:30)
3. 린 마굴리스, 우리 안의 박테리아의 공생 (13:13)
4. 수평적 유전자 전달, 생명에 대한 완전히 새로운 관점(18:37)

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  진화를 묻다 The Tangled Tree데이비드 쾀멘 지음, 이미경 외 옮김프리렉 2020-02-07

도덕적으로, 행복하게, 떼부자가 되는 것은 가능한가,《빅 숏》을 읽고

빅 숏 Big Short - 패닉 이후, 시장의 승리자들은 무엇을 보는가
마이클 루이스 지음, 이미정 옮김 / 비즈니스맵 / 2010년 7월

흥미롭게도 마이클 루이스의 책은 논픽션인데도 불구하고 세 번이나 픽션으로 영화화되었다. (《블라인드 사이드》,《머니 볼》, 그리고 이 책《빅 숏》전부 동일 제목으로 영화화되었다.) 픽션은 등장인물이 반드시 필요한데, 마이클 루이스의 논픽션은 실화 바탕임에도 인물들의 행동이 가상으로 창조된 것처럼 살아 숨쉬는 캐릭터성을 가지고 있다. 영화《머니 볼》의 등장인물 ‘빌리 빈’과 ‘피터 브랜드’를 기억하는가? 빌리 빈은 도전적인 목표를 수행하는 주인공으로, 피터 브랜드는 그를 (통계학을 바탕으로) 수행하는 사이드킥으로 등장한다. 사실 기반한 이야기 치고는 참으로 재미있는 캐릭터성이었다. 물론 마이클 루이스의 《머니 볼》과 영화 《머니 볼》을 같이 놓고 비교해 보면 영화 쪽이 더 기승전결을 다듬은 픽션에 가깝다. 마이클 루이스의 논픽션은 실질적으로 사실 기반으로 인물과 사건의 소개를 하는 것에 가깝다면, 영화는 픽션의 법칙을 바탕으로 사실을 깎아내거나 각색해 재미를 추구한다.

이 책도 마찬가지이다. 세 팀이 주인공으로 나오는 것은 같지만(사실, 영화와는 달리 한 팀의 이야기는 약간 서브에 가깝다), 이야기의 흐름은 기승전결의 극적인 효과를 노린다기보단 인물의 심리와 상황을 다큐멘터리 처럼 소개하는 것에 가깝다. 영화는 이와는 달리 철저히 픽션의 법칙(기승전결)에 맞춰져 있다. 그럼에도 불구하고 논픽션인 《빅 숏》이 영화 《빅 쇼트》로 각색될 수 있었던 것은, 등장인물들의 캐릭터성이 실제로 놀라울 정도로 독특했고, 현실이 그 타임라인에서 기승전결 구조를 끊어낼 수 있을 정도로 극적이었기 때문이다.

주요 인물은 마이클 베리 (Michael Burry, 영화에서는 크리스찬 베일이 역을 맡았다), 그렉 리프만 (Greg Lippmann, 영화에서는 라이언 고슬링이 ‘제러드 베넷’이라는 이름으로 출연했다), 스티브 아이스만 (Steve Eisman, 스티브 카렐이 ‘마크 바움’이라는 이름으로 출연) 정도이고, 브래드 피트가 연기한 인물을 중심으로 한 팀도 나온다. 정말 재미있는 캐릭터는 스티브 아이스만인데, 당시의 월스트리트 투자자들의 부도덕성과 무책임에 대해 사정없이 까고 다니는 인물이다. 그는 투자자들이 수백 명 모인 컨퍼런스장에서 유명한 인물의 연설 중간에, 손을 들고 손가락으로 ‘0’을 표시하며 “Zero! Zero!”라고 외친 후(당신의 얘기가 맞을 확률은 0%라는 소리를 외친 것이었다), 바로 전화벨이 울려 전화를 받으며 뛰쳐 나간 유명한 일화를 가지고 있다. 이 ‘사건’은 영화에서 스티브 카렐에 의해 매우 극적으로 그려지는데, 사실 이 일화 자체가 잘 믿기지 않을 정도로 독특한 ‘스티브 아이스만’의 성격을 드러낸다. 영화의 대본은 그냥 거의 각색이 들어가지 않았던 ‘있는 그대로’였는데도 불구하고 극적이다.

‘마이클 베리’라는 인물도 너무나 독특했는데, 그는 의학박사를 하다 그만 두고 투자사를 설립한 입지전적인 인물이다. 그는 ‘서브프라임 모기지’의 위험성을 세계에서 사실상 최초로 간파하고, CDS라는 보험 상품을 역이용하여 서브모기지 프라임의 ‘몰락’, 그리고 세계 경제 자체의 몰락에 '베팅'하기로 결심한다. 후에 재미있는 사실이 밝혀지는데, 그의 아들의 자폐 스펙트럼 진단으로 인해 자폐증 테스트지를 받아 심심풀이로 직접 해보고는 자신 또한 자폐증이었다는 사실을 깨닫는다. (아들이 자폐의 성향을 가지고 있는 것도 유전의 영향이 어느 정도 있었을 것이다.) 그는 투자자들의 돈을 이용해 CDS의 보험금을 다달이 지불하면서도, 사무실에서 떠나지 않고 투자자들에게 다량의 이메일을 보내며 자신이 틀리지 않을 날이 올 것이라는 주장을 절대 굽히지 않는다. (사무실에서 떠나지 않고, 대면이 아닌 간접적인 커뮤니케이션을 선호하는 성향 자체에서 자폐증적인 특성을 조금은 읽을 수 있다.)

독특하고 재미있는 인물들이 너무나 매력적이기 때문에, 사실상 모기지니, 공매도니, CDS니, 합성 CDO니 하는 경제학적 용어들에 대한 설명은 잘 들어오지 않는다. 워낙 어려운 분야기도 하고, 실제로 그 어려움 때문에 그쪽 분야의 여러 전문가조차 위험성을 과소평가했다. 내가 이해한 대로 최선을 다해 설명해 보자면 다음과 같다. CDS란 원래 보험상품으로, 어떤 금융상품에 대해 손실이 날 때 손실을 보전해 주기 위해 매 주기마다 다달이 보험금을 지불하는 상품이다. 그런데 내가 몰랐고 재미있었던 사실은, 보험 상품인데도 불구하고 ‘손실 위험과 아무런 관련이 없는’ 사람도 가입을 할 수 있었다는 것이다. 그렇게 가입된 CDS는 사실상 보험이 아니고 도박이 된다. 왜냐하면 금융상품이 손실이 날 것이냐 말 것이냐에 대해 이해당사자가 아닌 제3자가 다달이 보험금을 납입하며 베팅을 하는 의미로 변질되기 때문이다.

마이클 베리가 최초로 서브프라임 모기지의 위험성에 대해 인지한 후, 그는 그 위험성을 ‘고발’하지 않고 오히려 CDS를 통해 몰락에 ‘베팅’했다. 이 해결책 자체가 참으로 놀라운데, 심각한 도덕적 딜레마를 불러오기 때문이다. 실제로 영화에서 표현한 ‘마크 바움’(스티브 아이스만)의 고뇌, 그리고 벤 리커트(‘브래드 피트가 연기)가 동료에게 ‘춤추며 즐기지 말라’고 했던 일화들이 여기에서 나온다. 세계가 멸망하는 것을 보며 떼돈을 벌어도 괜찮은 건가? 마크 바움은 영화 마지막에, 투자상품을 매각해 떼돈을 벌어 멸망한 세상의 대부호가 될 것인가 아무 것도 안할 것이냐(사실상 도덕적으로 안전하지만 몰락을 피할 수 없는)에 대해 고민했다. 물론 그는 매각했다. 모든 등장인물이 그런 식으로 떼돈을 벌어들였다.

이 행위는 부도덕한가? 아닐 수도 있다. 내가 잘은 이해 못하겠지만 이 투자 행위들은 책에서는 서브프라임 모기지 사태를 불러일으키는 장본인들을 ‘처벌’하는 역할도 한다고 하였다. 그렇다면 딜레마가 어느 정도 감소되긴 한다. 주인공들은 멸망한 세계 위에 떼부자가 되어 모른척하며 살아가기 보다는, 세계를 이렇게 만든 사람들을 처벌하는 심판자가 된다. 그런데, 그러면 끝인가? 딜레마는 모두 사라졌는가? 아니다. 심판자가 이득을 취한다면, 여전히 딜레마의 날카로운 꼬리는 사라지지 않고 방울을 흔든다. 이득은 세계가 멸망하며 몰락한 사람들에게 분배되어야 한다. 그래야 정의다.

그들에게 최상으로 도덕적인 옵션은 ‘고발’이었다. 언론사든 어디든 주장하고 또 주장하는 방법이 있었다. 그러나 그들은 사람들이 믿어주지 않을 거라고 예상했고, 적극적으로 알리기보단 조용히 베팅하여 나중에 심판자가 되는 길을 택했다. (물론, 자신의 투자자들에게 이메일을 보낸 마이클 베리, 컨퍼런스장에서 ‘zero’를 외쳤던 스티브 아이스만의 행의도 고발이라도 보여지지만) 최고의 도덕적 행위가 최선의 결과를 가져오지 않는 딜레마의 상황이었다. 도덕지상주의자가 되어 벽창호처럼 아무도 믿어주지 않는 진실을 떠드느니 그냥 개인의 사사로은 이득만 챙긴 것이다. 여전히 주인공들은 춤만 추지 않을 뿐, 멸망한 세상 위에서 샴페인 잔을 흔들며 즐기고 있다.

현실은 픽션과는 달리 결말 후에도 생이 이어진다. 마이클 베리는 서브프라임 모기지 사태 이후 벼락부자가 되었는데도 불행한 상태였다. 투자자들은 사태 이전에도 마이클 베리를 공격했지만, 사태 이후에도 돈을 분배받으며 마이클 베리를 욕했다. 업계의 부도덕성을 강렬히 공격했던 스티브 아이스만(마크 바움)은, 도덕적 딜레마를 떨쳐내고 돈다발 위해서 행복했을까? 마이클 베리, 스티브 아이스만, 그렉 리프만 모두 실존인물이다. 그들의 위키피디아 페이지를 열어 그들의 ‘백설공주의 결혼식 이후’ 스토리를 살펴볼 수도 있겠지만, 나의 호기심은 그렇게까지 열정적이진 않으므로 그냥 픽션 《빅 쇼트》의 여운 있는 결말로 마무리하는 것이 좋을 것 같다.

물리학자의 꿈과 편견 사이, 《스케일》을 읽고

스케일 : 생물.도시.기업의 성장과 죽음에 관한 보편 법칙
제프리 웨스트 지음, 이한음 옮김 / 김영사 / 2018년 7월

카오스 이론과 복잡계 과학

제임스 글릭의 《카오스》는 카오스 이론(Chaos Theory)를 최초로 대중에게 본격적으로 소개한 책으로, 교양과학서 치고는 잘 팔렸는지 ‘20주년 기념판’으로도 재출간된 적이 있다. 내가 어릴적에 읽고도 꽤 감명을 받긴 했으니 대중을 상대로 한 교양과학서 중에는 오래 기억되고 있는 고전 명저라 불러줄 수도 있겠다.

우주의 혼돈과 그 아름다움의 정수,
「카오스 20주년 기념판」을 읽고
황무지에서 발견하는 아름다움의 정수medium.com

그런데 내가 실제 학계에 종사하는 사람들에게 들어본 바로는, 최근엔 물리학자들이 카오스 이론보다는 복잡계 이론이라 불리는 것들을 주로 하고 있다고들 한다. 카오스 이론이 나온지 50년 정도 되었는데, 내 생각에 실제 그 정도 되면 팔 건 다 팠을 것이며, 이제야 뭐 나올 건덕지도 없는 상태일 테다. (물론 난 학계의 사람이 아니니까, 아닐 수도 있다. 만약 반박하는 전공자가 출현한다면, 바로 이 주장은 철회 들어가겠다.) 들어보니 복잡계 이론은 카오스 이론은 또 아닌 다른 분야라고 한다. 주제 자체가 좀 다른데, 카오스 이론의 테마가 비선형성, 나비 효과, 프랙탈 등이라면 복잡계 이론은 자기조직화, 지수적 감쇄, 스케일링 등이다. (그래서 뭐가 다르다는 건지?)

용어가 뭔지 몰라도 상관은 없다. 그냥 테마 별로 좌우를 나누었다고 보면 된다. 사실 시간순서인 것 같기도 한데, 과거에 ‘카오스’로 이름붙인 것들이 약간 촌스럽게 들리던 즈음에, 연구하던 사람들이 약간 다른 주제로 갈아타면서 ‘복잡성’이라는 이름으로 바꾼 것 아닌가 하는 생각도 든다. 그만큼 연구자의 성향도 동일하고, 방법론도 똑같고, 아이디어고 공유되고, 둘 간에 큰 장벽도 없다. 일례로, 자기조직화한 네트워크망(복잡계)의 지수적 감쇄 발생 요인은 공간에 퍼진 망의 프랙탈 구조(카오스) 때문이라고 설명한다.

연구자들은 보통 물리학과 출신으로, 물리학 학부 과정에서 주로 연구하는 입자, 광자, 전자기, 공간, 우주, 파동에 대한 것들을 배운 사람들이다. 그들이 복잡계 연구로 넘어오면서 재미있게도 그들의 연구 주제는 지진, 도시, 언어, 기업, 생물이 되는데 이런 식의 물리학 베이스 연구자의 무차별적인 주제 확장은 카오스 이론 연구 프로젝트에서도 해온 일이다. 내가 만나본 물리학과 박사과정생 한 분은 물리학과 석사 과정까지 끝낸 후에(물리학 석사 과정이라니, 생각만 해도 그 수학과 공식과 양자역학의 이해 안되는 개념들의 압박이 느껴진다), ‘한국인의 이름 분포 통계’에 대한 논문을 준비하고 있다고 하였다.

개인적인 생각으로는 이 ‘물리학-카오스 이론’ 혹은 ‘물리학-복잡계 이론’의 연결 쌍은 ‘텐서 수학-일반상대성 이론’ 혹은 ‘힐베르트 공간에 대한 수학-양자역학’과 같은 쌍으로 취급해야 하지 않나 생각한다. 원래 이론물리학자들이 현상에 대해 이론을 세울 때, 수학자들이 취급하지 않았던 새로운 수학 이론을 많이 만들어 낸다. 그들의 수학은 수학자들이 보기에 엄밀성이 좀 떨어질지라도, 어쨌든 수학은 수학이라 플라톤 세계의 완전성과 추상성을 갖추고 있다. 그 수학이 현상과 연결되면, 추상성이 사라지며 물리학 이론이 된다. 아인슈타인은 (놀랍게도) 원래 수학을 잘 못했는데, 머릿속에 그린 일반상대성의 현상을 이론화하기 위해 수학자의 도움을 받아 텐서 수학에 대한 체계를 만들어 냈다고 한다.

만약 그렇다고 한다면 카오스 이론이나 복잡성 이론이 ‘상대성 이론과 양자역학에 이은 제 3의 혁명’(《카오스》 초판본에서 인용)이라거나, ‘복잡성의 대통일 이론’ (《스케일》에서 인용)같은 건 아니라는 소리다. ‘복잡성의 물리학’이란 진짜 물리학이라기보단 단지 통계적 현상을 설명하기 위한 수학적 모델을 크게 일컬을 뿐이고, 요정도의 수학적 모델링은 통계학, 사회학, 경제학에서도 많이들 하는 일이다. 물론 양자역학의 수학을 연구한 물리학자들이 모델링을 좀 더 엄밀하고 세부적이고 근본적으로 깊이 다룰 수 있다는 것에 대해선 큰 장점일 거고, 그러한 특성 때문에 물리학 출신의 연구자가 ‘복잡성 과학’ 연구 프로젝트를 가동시킬 수 있었을 것이다.

스케일 이론

마크 뷰캐넌의 《우발과 패턴》에서 ‘자기조직화하는 임계 상태’에 대한 복잡계를 주로 다뤘다. ‘자기조직화하는 임계 상태’는 임계 상태에 이르기 때문에 언젠가 무너지거나 파괴된다. 자연계에서는 지진이나 산불, 사회계에서는 전쟁이나 경제가 대표적인 임계 상태이고, 이 ‘자기조직화하는 임계 상태’의 복잡계적 특성 때문에 무너지는 순간을 모델링하거나 예측하기가 힘들다는 주장이 《우발과 패턴》의 내용이었다.

수학에서 역사학까지, 《우발과 패턴》을 읽고
수학과 복잡성 과학medium.com

《스케일》에서도 복잡계에 대해 다루고 있지만, 《우발과 패턴》처럼 한꺼번에 붕괴되거나 무너지지는 않는 시스템들이고, 혹시 붕괴되더라도 어느 정도는 예견할 수 있는 시스템인 ‘생물’을 다루고 있다. 어떤 차이점일까? 임계상태의 지각은 작은 붕괴와 큰 붕괴가 지수 분포를 이루고 있고, 다음번 지진이 큰 붕괴로 일어날지, 작은 붕괴로 일어날지, 혹은 언제 일어날지 확률적 추론 말고는 전혀 예측할 수 없다. 그러나 생물의 죽음은 어느 정도 예측이 가능한데, 80살 사는 사람은 많아도 150살 사는 사람은 전혀 없다고 과감하게 예측할 수 있기 때문이다.

이 책에서 다루는 주로 다루는 주제는 ‘기울기’이다. 지수 분포의 한 축 혹은 두 축을 변환시켜 곡선으로 굽은 함수 자체를 직선으로 만들 수 있다. 축을 변환시키는 방법을 ‘로그 스케일’이라고 하는데, 변환하면 눈금이 1, 2, 3, 4…가 아니라 1, 10, 100, 1000으로 늘어난다. 이렇게 직선으로 변환된 함수는 특유의 기울기를 가지게 되는데, 저자의 주장에 따르면 기울기값 자체가 시스템의 큰 의미를 나타내는 중요한 수치이다.

놀라운 현상이 두 가지 있는데, 첫 번째로 그 1에서 시작해 10배씩 늘어나는 축의 특성상 조금만 오른쪽으로 계속 가면 엄청나게 작은 크기의 생물부터 엄청나게 큰 크기의 생물까지 다 포함이 되는데, 이 모든 사이즈의 생물이 같은 기울기로 표현된다는 것이다. 두 번째로 많은 생물체의 특성을 다양하게 조사한 결과, 그 기울기는 1/4의 배수로 표현이 된다는 것이다. 예를 들어, 벼룩부터 고래까지 모든 동물은 심장 박동 수 -1/4, 수명 1/4,성장률의 지수 3/4, 대뇌 백색질과 회색질의 양은 5/4라는 기울기로 표현된다.

‘벼룩부터 고래까지’, 그 이유는 생물체 설계시의 물리적 제약이다. 때문에 이 일을 하기에 물리학과 출신이 적절하다. (비단 수학을 잘하기 때문만은 아닌 것이다.) 생물체는 생물체 내의 공간 구조를 설계할 때 공간을 꽉 채우는 망 구조로 설계하는 경향이 있는데, 이 구조로 몸 내부를 채우다 보면 필연적으로 프랙탈 구조가 만들어진다. 벼룩도 그렇고 고래도 그렇단 소리다.

그렇다면 1/4의 비밀은 무엇일까? 여전히 물리학 출신의 장점이 드러나는데, 저자인 제프리 웨스트는 ‘공간 3차원+프랙털 1차원’의 비밀로 표현한다.

마법의 수 4는 망이 봉사하는 부피라는 통상적인 삼차원이 망의 프랙털 특성에서 비롯되는 추가 차원을 통해 실질적으로 확장됨으로써 출현한다. (중략)이런 의미에서 4라는 보편적인 수는 사실상 3+1이다.

글쎄, 무슨 소린지 대충은 알겠지만 이해 안가는 부분이 아직 있다. 프랙털의 차원은 여분의 소수를 만들어 내지, 정수 1을 만들어 내지 않는다. 노르웨이의 해안선 차원은 2차원이 아니라 1.52 차원이다. 생물의 망 설계가 극강의 프랙털성을 보여서 거의 0.9 가까이를 채운다 할지라고 실험을 통해 측정한다면 ‘미만’이 나와야 한다. 그러나 본문에 삽입된 표에 제시된 측정값들은 ‘미만’도 있지만 ‘초과’도 있다. 좀 더 나은 설명이 있었으면 좋겠다.

물리학자의 영원한 오지랖, 대통일의 꿈

생물을 너머 기업과 도시도 이러한 특별한 기울기 분포를 보인다면 얼마나 놀라울까? 실제로 기업의 흥망성쇄와 도시의 인구분포를 그래프로 그려 보면 생물만큼은 아니지만 정제된 일직선이 나타난다. 그리고 그 기울기는 어디에서나 조사해도 특정한 수로 수렴한다. 여기에서 물리학자의 큰 오지랖이 시작된다. 생물과 기업, 도시, 그밖에 모든 복잡계는 같은 성질을 띠기 때문에 근본이 되는 물리학적 원리가 있을 것이라는 생각이다.

물리학자는 언제나 대통일의 환상에 사로잡혀 있다. 그들은 전기와 자기를 성공적으로 통일해 하나의 식으로 만들어 냈고, (맥스웰 방정식은 네 개지만 하나의 식으로 표현하는 방법도 있다.)통일된 전자기와 발견된 네 가지의 힘을 차례차례 병합해 나가서, 종국에는 중력과 나머지 힘의 통일을 이루어 내려고 하고 있다. 이처럼 생물, 도시, 기업도 ‘단 하나의 방정식’으로 나타낸다면 얼마나 좋을까? 하고 꿈꾼다.

그러나 나는 이 견해에 반대이다. 이렇게 생물학, 도시학, 경영학을 넘나드는 분야에서 하나의 직선으로 그래프를 그릴 수 있다는 것이 놀랍긴 하지만, 이건 단지 통계적 분포일 뿐이다. 일관된 통계적 분포는 물리학적 특성이 아닌 수학적 특성이 비슷하다는 것을 뜻한다. 수학적 특성이란? 물리학과는 상관 없다는 얘기다. 지수 분포 말고 다른 예로 정규분포가 있는데, 정규분포는 인간의 키(생물), 도시의 공간적 인구 분포(도시)에서도 나타난다. 정규분포가 어디서든 툭툭 튀어나온다고 그 누구도 이 다양한 분야의 대통일을 꿈꾸진 않는다. 단지 정규분포는 이항분포의 근사라는 수학적 설명만 붙일 뿐이다.

저자는 특히 물리학에 대한 오만한 자부심을 은연중에 드러내는데, 다음과 같은 인용에서 어느 정도 예상할 수 있다.

비교적 소수의 헌신적인 연구자 외에는 생물학계가 전반적으로 노화와 죽음에 별 관심이 없다는 사실에 자극을 받아서…

글쎄, 생물학계에서 노화와 죽음을 죽도록 파는 데가 있는데, 바로 의학계이다. 의학이라는 분야가 생물학으로부터 분리되어 훨씬 더 많은 자본과 인원이 투입되고 있는 분야라는 점에서, 저자의 관점은 좀 편협하다.

비록 더욱더 기념비적인 성취를 이룬 뉴턴이나 아인슈타인보다 다윈을 어떻게 더 높이 평가할 수 있는지는 여전히 의문이라고 본다는 점은 인정해야겠지만 말이다.

다윈이야말로 생물학 내에서의 대통일 이론을 이룬 사람이다. 균류부터 식물, 동물까지 모두 다윈의 진화 법칙에 따라 만들어졌다. 학제간의 대통일 이론을 만들고 싶다면, 각 분야 내에서의 ‘대통일 이론’을 존중하는 데부터 시작해야 하지 않을까? 이런 관점이 ‘스케일 이론’에 대한, 그 자체만으로도 소중하고 획기적인 가치를 깎아먹는 것 아닌가 우려된다.