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역사의 예측 불가능한 패턴을 물리학으로 읽어내다!

복잡한 세상을 읽는 단순한 규칙의 발견『우발과 패턴』. 2010년에 출간된《사회적 원자》를 통해 국내 독자들에게 강한 인상을 남긴 마크 뷰캐넌이 비평형 물리학이라는 새로운 시각을 통해 복잡한 세상에서 발생하는 모든 격변을 통쾌하게 꿰뚫어 본 책이다. 저자는 비평형 물리학, 임계상태, 멱함수 법칙 등에 대해 그 어떤 책보다 간결하고도 명쾌하게 풀어냈다.

이 책은 역사를 물리학의 눈으로 보는 것에서 만족하지 않고, 자연 현상은 물론 우리의 삶과 역사, 사회에 대한 깊은 성찰의 기회를 제공한다. 임계상태 발견을 통해 제1차 세계대전의 발발, 증시 붕괴, 대지진, 산불 등 예측 불가능한 역사의 현장들을 간단하게 설명해 낼 수 있게 된것이다. 더불어 한 치 앞도 내다볼 수 없는 우리가 세상을 이해하고 미래를 대비하는 데 유용한 사고의 틀과 평형과 균형의 개념에만 얽매여 온갖 격변에 속수무책이었던 우리에게 근본적인 발상의 전환을 제안한다.

▶ 이 책은 2004년에 출간된 《세상은 생각보다 단순하다》(지호)의 개정판입니다.

세계대전 발발, 증시 붕괴, 대지진, 산불…
인간 역사의 핵심원리를 명쾌하게 전달하는,
복잡계 네트워크에 관한 사상 최고의 책

인간의 역사에서 예측할 수 없는 현상은 무수히 많이 벌어져왔다. 2011년 동일본 대지진, 2010년 아이티 대지진, 2008년 쓰촨성 대지진 등, 세계의 곳곳에서 발생하는 지진은 예상하지 못한 시기에 예상하지 못한 크기로 찾아와 지구를 아프게 한다. 이러한 대지진을 겪으며 과학자들은 끊임없이 지진을 예측해왔지만, 그들의 예측은 언제나 정확성과는 거리가 멀었다. 오늘날에도 지진의 예측 불가능성으로 인해 사람들은 두려움에 떨며 예기치 못한 재앙을 맞이한다.
또한 1987년 10월 19일 하루 새 주가가 22퍼센트나 추락한 검은 월요일의 대폭락, 1988년 미국 옐로스톤 국립공원의 조그마한 산불이 거대한 화마가 되어 서울의 10배 면적을 집어삼킨 일, 전 세계 수천만의 생명을 앗아간 세계대전의 발발까지, 예측 불가능한 격변은 삶의 이곳저곳에서 순식간에 우리를 덮친다.
도대체 이런 일들은 왜 아무런 예고도 없이 갑자기 벌어지는 걸까? 우리는 이런 현상을 그저 무작위적인 해프닝으로만 설명할 수 있는 걸까? 세상은 복잡하게 얽혀 있기 때문에 그 원인을 명쾌하게 설명하는 일은 아무래도 불가능한 걸까? 이러한 의문에 전환점을 가져다준 것은, 바로 세계를 ‘비평형상태’로 인식하는 것이었다. 비평형상태에서 사물들이 서로 영향을 주고받는 그물망에서 발전하는 자연스러운 패턴을 연구함으로써, 소용돌이치는 대기에서 인간의 뇌까지 방대한 자연 현상을 이해할 수 있게 되었다.
이 책 《우발과 패턴》(원제 : Ubiquity)은 이렇게 비평형 물리학이라는 새로운 시각을 통해 복잡한 세상에서 발생하는 모든 격변을 통쾌하게 꿰뚫어 본다. 역사의 격변 속에 보편적인 규칙이 존재한다는 발견은 무척 흥미롭고 도발적으로 느껴진다. 책의 저자 마크 뷰캐넌Mark Buchanan은 비평형 물리학, 임계상태, 멱함수 법칙에 대해 그 어떤 책보다 간결하고도 명쾌한 설명을 내놓는다. 또한 그는 역사를 물리학의 눈으로 보는 것에서 만족하지 않고, 더 나아가 자연 현상은 물론 우리의 삶과 역사, 사회에 대한 깊은 성찰의 기회를 제공한다.

격변의 원인을
임계상태에서 찾다
지구는 오랫동안 불안정한 상태를 지속해왔다. 페르 박Per Bak, 차오 탕Chao Tang, 커트 위젠필드Kurt Weisenfield가 고안한 모래더미 게임(모래알을 하나씩 떨어뜨리면 모래산이 만들어지고, 모래더미가 커지면 경사가 점점 가팔라져 조그마한 산사태가 일어나는데, 이를 관찰한 게임이다)에서 볼 수 있듯, 세계가 임계상태에 있기 때문이다. 임계상태란 모래알 하나가 엄청난 사태를 일으키는 것처럼, 아주 작고 사소한 원인에도 과도하게 민감한 상태를 말한다. 임계상태에 있는 세계는 조그만 움직임에도 엄청난 격변을 일으키며 세상을 요동케 한다.
모래 더미 위에 여기저기 떨어진 모래알은, 그 자체로 프랜시스 크릭Francis Crick이 말한 ‘얼어붙은 우연frozen accidents’이 된다. 그렇게 떨어진 모래알의 영향력은 그 자리에 고착되어 절대로 씻겨나가지 않고 전형적인 크기가 없는 ‘사태’를 만들어낸다. 이를 역사에 적용시키면, 임계상태에 있는 세상에 발생하는 역사의 사소한 일들(작은 모래알)은 얼어붙은 우연으로 그 자리에 고착되고, 그것이 쌓이고 쌓여 결국 미래의 일에 영향(사태의 발생)을 주는 것이다. 다시 말해 역사의 예측 불가능한 격변을 일으킬 수 있는 것이다. “모든 얼어붙은 우연은 과거의 얼어붙은 우연 위에 만들어져서, 시간이 지남에 따라 구불구불한 경로를 만든다. 역사는 이런 경로를 따라 진행되며, 이 얼어붙은 우연이 바로 역사적 우발성이 구체화된 것이다.”
우리는 임계상태가 도처에 나타난다는 발견을 통해 역사를 새로 볼 수 있게 되었다. 임계상태에 의한 우발적인 패턴은 역사에 고스란히 적용되어, 제1차 세계대전의 발발, 증시 붕괴, 대지진, 산불 등 예측 불가능한 역사의 현장들을 간단하게 설명해낸다. 좀 더 정확히 표현하자면, 왜 예측이 불가능했는지, 왜 아무런 예고도 없었는지를 설명하는 것이다.
역사의 예측 불가능한 패턴은 우리의 삶과 사회에도 적용시킬 수 있다. 오늘 당장 집 밖을 나설 때 무슨 일이 벌어질지 모를 정도로, 인생은 한 치 앞을 내다보기 힘들다. 지금 집을 나서서 몇 초 만에 돌아올 수도 있고 몇 년 만에 돌아올 수도 있는 것이다. 사회도 마찬가지다. 세상에는 하루가 멀다 하고 중대한 일들이 반복적으로 일어난다. 역사와 마찬가지로 우리의 삶은 임계상태라는 불안정성 위에 있고, 그 자리에 얼어붙은 여러 사건들을 통해 격변을 맞이할 수 있다.
이 책은 이처럼 물리학이나 역사뿐만 아니라 우리의 인생에도 깊은 통찰을 준다. 한 치 앞도 내다볼 수 없는 우리가 세상을 이해하고 미래를 대비하는 데 유용한 사고의 틀을 제시한다. 무엇보다 평형과 균형의 개념에만 얽매여 온갖 격변에 속수무책이었던 우리에게 근본적인 발상의 전환을 촉구한다.

《우발과 패턴》은 2010년 출간된 《사회적 원자》를 통해 국내 독자들에게 강한 인상을 남긴 마크 뷰캐넌의 숨겨진 책이다. 물리학을 통해 역사를 통쾌하게 해부한 이 책은, 잔잔한 평형상태에 있던 당신의 고정된 세계관을 송두리째 뒤흔들어 이전과는 전혀 다른 시선으로 이 세상을 보게 할지도 모른다.

- 이 책은 2004년에 출간된《세상은 생각보다 단순하다》의 개정판입니다.

추천의 글_
이기진(서강대 물리학과 교수)
장경덕(매일경제신문 논설위원)

1장 제일 원인
2장 지진
3장 터무니없는 추론
4장 역사의 우연
5장 운명의 돌쩌귀
6장 자석
7장 임계적 사고
8장 살육의 시대
9장 생명의 그물망
10장 난폭한 변이
11장 모든 의지에 반하여
12장 지적인 지진
13장 수의 문제
14장 역사의 문제
15장 결론을 대신하는 비과학적인 후기

역자 후기
주와 참고문헌
그림 출처
추천 도서
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임계상태와 격변은 갈수록 복잡해지는 오늘날의 세계에 대한 가장 함축적인 은유다. 이 책은 우리에게 격변에 대비한 구체적인 행동지침이나 요령을 알려주지는 않지만, 한 치 앞도 내다볼 수 없는 불확실성의 안개 속에서 언제든 격변을 맞을 수 있는 우리에게 세상을 이해하고 미래를 대비하는 데 유용한 사고의 틀을 제시한다. 무엇보다 지금껏 지나치게 평형과 균형의 개념에만 얽매여 온갖 격변에 속수무책이었던 모든 사회과학에 근본적인 발상의 전환을 촉구한다. ? 추천의 글 p.10

이것은 물리학자들이나 흥미를 느낄 만한 내용인지도 모른다. 하지만 잠시 다시 살펴보자. 이와 같이 컴퓨터에서 생성된 모래더미에서 나타나는 과도하게 민감한 상태를 임계상태라고 부른다. 여기에 대한 기본적인 개념은 물리학에서 이미 한 세기 전부터 알려져 있었지만, 언제나 이론적으로 별난 예외로 취급되었고, 이런 악마 같은 불안정성은 아주 특별한 상황에서만 일어난다고 생각되었다. 그러나 모래더미에서는 이런 일이 아무 생각 없이 모래알을 떨어뜨리는 것만으로 자연스럽고 불가피하게 나타나는 것 같다. ? 1장 제일 원인 p.35

이 책의 핵심은 격변을 설명하는 것이고, 여기에 대해서는 빠르게 발전하는 비평형 물리학에서 많은 것을 얻을 수 있다. 이 분야를 ‘복잡계 물리학’이라고 부른다. 비평형상태에서 사물들이 서로 영향을 주고받는 그물망에서 발전하는 자연스러운 패턴을 연구함으로써, 우리는 소용돌이치는 대기에서 인간의 뇌까지 방대한 영역의 자연 현상을 이해할 수 있다. 복잡계의 연구는 평형에서 벗어난 것에 대한 연구이며, 과학자들은 이 연구를 이제 막 시작했을 뿐이다. 그러므로 임계상태와 복잡성의 관계는 진정으로 아주 간단하다. 임계상태가 도처에서 나타난다는 사실은 복잡계이론이 내놓은 최초의 확고한 발견이라고 볼 수 있다. ? 1장 제일 원인 pp.39~40

이 게임들은 본질적으로 역사적이고, 프랜시스 크릭의 말처럼 ‘얼어붙은 우연’에 민감하다. 모래더미 게임에서는, 모래알이 무작위로 여기저기에 떨어진다. 더미가 커지면서 모래알은 떨어진 곳에 그대로 ‘얼어붙고’, 그 모래알의 영향은 영원히 그 자리에 고착된다. 이런 의미에서 현재 일어나는 일은 절대로 씻겨나가지 않으며, 미래의 진행 전체에 영향을 준다.
물리 법칙이 얼어붙은 사건을 허용하지 않으면, 세계는 평형상태가 되어 풍선 속의 기체처럼 균일하고 변하지 않는 상황이 영원히 지속될 것이다. 그러나 물리 법칙이 한 장소에 고착되는 결과를 허용하면, 그에 따라 미래가 펼쳐지는 무대가 변경된다. 물리 법칙이 역사의 존재를 허용하는 것이다. 그렇다면 임계상태가 어디에서나 나타난다는 발견은 복잡계이론이 최초로 내놓은 확고한 발견일 뿐만 아니라, 역사가 개입되는 사물의 전형적인 특성에 대한 최초의 심오한 발견이 될 것이다. 그렇다면 우리는 임계상태의 관점에서 역사를 되돌아볼 수 있을 것이다. ? 1장 제일 원인 pp.41~42

감자 조각의 무더기가 규모 불변성성을 보인다는 것은, 큰 조각과 작은 조각은 단지 크기만 다를 뿐 질적으로 다르지 않다는 것을 의미한다. 구텐베르크-리히터 법칙도 지진에 대해 똑같은 의미를 가지며, 따라서 지진을 일으키는 지각의 작용에 대해서도 마찬가지다. 지진은 에너지에 대해 멱함수에 따라 분포하므로, 이 분포는 규모 불변성을 가진다. 큰 지진이라고 해서 작은 지진과 특별히 다른 원인을 가지지 않는다는 것이다. 아주 큰 지진이라고 해도 특별한 이유가 없다는 이 역설적인 함의는, 큰 지진이든 작은 지진이든 똑같은 정도의 원인으로 일어난다는 것이다. 이렇게 되면 거대한 지진에 대해 특별한 설명을 찾는 것은 의미가 없다. 거대한 지진이라고 해도 우리의 발밑에서 끊임없이 일어나는 작은 흔들림과 특별히 다르지 않다. ? 3장 터무니없는 추론 p.80

수백만 토막이 한꺼번에 미끄러졌다면, 그런 사건에 대해서는 특별한 설명이 필요할 것 같다. 마찬가지로 지구물리학자들도 큰 지진에 대해 특별한 설명을 찾으려고 한다. 그러나 모든 지진의 최초 원인은 어디에선가 나무토막 하나가 미끄러진 것이다. 그 토막의 위치가 그 지진의 크기를 결정한다. 토막과 용수철들은 임계상태에 있기 때문에 아주 불안하게 균형을 유지하고 있어서 어떤 일이든 일어날 수 있다. 토막 하나가 미끄러지면서 시스템 전체에 미끄러짐 사태를 일으킬 수 있다. 다시 말해 파국적인 대지진이 일어나는 것이다. 거대한 지진과 작은 지진의 차이는 최초 미끄러짐의 정확한 위치뿐이다. 이것이 지진이 예측 불가능한 이유고, 무시무시한 격변이 아무런 경고 없이 일어날 수 있는 이유다. ? 5장 운명의 돌쩌귀 p.113

우리는 현재 비교적 평화로운 시대에 살고 있다. 이 상대적인 조용함은 다음 세기까지 지속될 수도 있고, 5년