엔트로피, 열역학 법칙, 상대성이론, 그리고 양자역학… 물리학을 모르는 사람들을 위한 정보이론 이야기 생명공학, 나노기술, 로봇공학 등과 더불어 금세기 과학기술 중 가장 각광받는 분야가 바로 정보공학(information technology)이다. 이 분야는 연구가 활발하게 진행되고 있고, 전공서적도 많이 출간되어 있지만, 일반인들에게는 잘 알려지지 않았다. 너무 어려워서일까? 정보공학의 토대라 할 수 있는 정보이론(정보물리학)의 경우 첨단 물리학의 성과가 집약된 분야이기도 하고, 역으로 그 해석의 틀을 형성하는 경우가 있는데도, 일반인에게는 여전히 생소하기만 한다. 《만물해독》에서 미국의 촉망받는 과학 저널리스트인 저자는 이론물리학의 최전방에 위치하게 된 정보이론을 일반인도 이해하기 쉽게 설명해놓았다 흥미로운 실험과 지식의 향연 이 한 권의 책에 저자는 열역학, 상대성이론, 양자이론, 블랙홀, 다세계 해석 등 첨단 과학 이론의 성찬을 차려놓았다. 차려진 음식은 뛰어난 미감을 지닌 소수만을 위한 것이 아니다. 일반인도 그 맛을 즐길 만하다. “AF에 물이 부족하다”는 암호를 해독함으로써 태평양전쟁에서 결정적 승리를 가져온 미 해군 암호해독가들의 활약상에서 시작한 이야기는, 악명 높던 암호제조기 에니그마에 맞서는 앨런 튜링의 튜링머신을 거쳐 암호해독의 열쇠가 되는 정보의 잉여성에 대한 탐구로, 다시 엔트로피의 세계 지배라는 으스스한 이야기를 지나 비트와 큐비트의 세계로 들어간다. 열역학 제2법칙의 허점을 찾기 위해 맥스웰이 제시한 예, 즉 일이나 에너지를 소모하지 않고 셔터를 조작하는 것만으로 상자 안의 차가운 원자와 뜨거운 원자를 분리함으로써 엔트로피를 역전시키는 맥스웰의 악마(도깨비)나, 양자역학에서 중첩 개념의 허구성을 보이기 위해 제시된, 이론상 살아 있으면서 동시에 죽어 있어야 하는 슈뢰딩거의 고양이 등, 전공자들에게는 친숙하고 일반인들에게는 구미가 당기는 사고 실험은 상상력을 자극한다. 저자에 따르면 정보는 어디에나 존재한다. 바코드 속에 꽁꽁 숨겨져 있든, 전시의 기밀문서에 암호로 들어 있든, 은하계 끝의 블랙홀 속에 빨려 들어가 있든 간에 말이다. 어쩌면 정보야말로 고대 그리스의 철학자들이 그토록 찾아 헤매던 우주의 아르케인지도 모른다. 그러나 정보는 추상적 개념으로만 볼 것도 아니니, 묵직한 납덩어리처럼 감각 가능한 물질과 에너지의 구체적인 속성, 살아 있는 모든 세포 안에 들어 있으며 모든 우주 현상 속에 새겨진 구체적 실체이다. 오늘날의 최신 정보과학은 생물학자, 물리학자, 화학자가 머리를 맞대고 우주의 마지막 남은 암호를 해독하고자 지혜를 모으는 마당이다. 정보이론이 벗겨내는 우주의 비밀 저자는 한때 암호해독가와 전화회사의 영역으로만 여겨졌던 정보이론이 어떻게 이 시대의 가장 중요한 과학이 되었는지를 설명하고, 우리가 정보를 해독하기 시작할 때 드러나는 놀라운 사실들을 강조한다. 우주는 이미 수명이 반밖에 남지 않았으며, 인류 전체의 유전적 다양성은 20여 종의 침팬지들이 가진 평균적인 유전적 다양성에 비해 그 폭이 좁다. 자연은 끊임없이 정보를 파괴하려고 시도하고 있고, 산다는 것은 자연의 이러한 흐름에 맞서 정보를 복제하고 보존하려는 행위이다. 정보의 법칙은 과학의 가장 심오한 질문 몇 가지에 대해 답을 준다. 그러나 그 답은 때때로 자신이 해결한 질문보다 더 혼란스러워 보인다. 정보를 따라가다 보면 종말을 향해 점점 더 빠른 속도로 달려가고 있는 우주가, 제 몸 안에 살고 있는 기생충(유전자)의 노예가 되어 있는 생명체들이, 또한 무한히 많은 평행 우주로 인해 미로처럼 복잡해진 우주가 보인다. 간결하고도 명쾌하게 씌어진 이 책에서 저자는 열역학, 상대성이론, 양자역학, 블랙홀 이론 등은 물론 생명과학과 화학, 그리고 암호학까지 참으로 여러 분야 지식의 별들을 정보라는 눈으로 엮어 빛나는 별자리를 그려내었다. 수많은 물리 실험과 사고 실험에 약간의 현기증을 느끼는 일에 주저하지 않는 이라면 물리/컴퓨터공학을 전공하는 대학생은 물론, 고등학생 이상의 일반 독자도 읽을 만하다.

서문 1장 | 잉여성 2장 | 악마들 3장 | 정보 4장 | 생명 5장 | 빛보다 빠르게 6장 | 패러독스 7장 | 양자정보 8장 | 갈등 9장 | 우주 부록 A 로가리듬 부록 B 엔트로피와 정보 감사의 글 옮긴이의 글 참고문헌 찾아보기

잉여성은 문장이나 메시지가 약간 왜곡되거나 훼손되었을 때도 그 의미를 이해할 수 있게 해주는 여분의 실마리이다. 알려진 바에 따르면 어떠한 언어로 만들어졌건 모든 문장은 높은 잉여도를 가지고 있다. 다른 언어의 문장도 마찬가지이지만, 영어 문장에는 언제나 그 의미를 해독하는 데 필요한 것보다 더 많은 정보가 포함되어 있다. 이 잉여성은 쉽게 알아볼 수 있다. J-st tr- t- r--d th-s s-nt-nc-. (Just try to read this sentence.) 이 문장에는 탈자가 너무나 많다. 문장의 모음이 모두 빠져 있기 때문이다. 그러나 이 문장을 해독하고 그 의미를 알아내는 것은 어렵지 않다. 이렇게 메시지의 의미는 그 메시지의 일부가 제거되어도 그대로 유지된다. 이것이 바로 잉여성의 핵심이다. (…) 정보와 잉여성은 상보적이다. 문자 또는 기호의 열에서 잉여 부분을 제거하고 남는 것이 바로 정보다. 컴퓨터 과학자들은 모든 메시지에서 제거 불가능한 부분을 아주 잘 인식한다. 컴퓨터 파일을 압축하는 프로그램에서도 이는 매우 중요하다. 압축 프로그램은 파일―예를 들면 이 책의 텍스트를 담은 파일―을 찌부러뜨려서 하드 드라이브나 그와 유사한 저장장치에서 차지하는 공간을 적게 만든다. 이런 프로그램은 매우 유용하다. 그러나 압축 프로그램이 파일을 압축하는 데는 작은 비밀이 숨어 있다. 압축 프로그램은 파일에서 거의 모든 잉여 부분을 제거하고 아주 핵심적인 부분만 남긴다. 표준적인 상업용 압축 프로그램은 텍스트 파일을 60퍼센트 이상 찌부러뜨릴 수 있다. 그러나 그 뒤에 남는 부분은 압축이 더는 불가능한 부분이다. 한 번 압축한 파일에 다시 압축 프로그램을 돌려도 그 파일은 더 압축되지 않는다. (직접 해보시라!) 메시지의 일부, 즉 텍스트 파일의 정보 중 일부를 잃어도 좋다는 각오를 하지 않는다면 한 번 압축된 파일은 더 압축할 수 없다. 만약 누군가가 나타나서 압축된 파일을 더 작게 압축할 수 있는 프로그램이 있다면서 구입을 권한다면, 그런 사람은 사기죄로 고소해도 좋다. _1장 <잉여성> 뉴저지 주의 한 조용한 연구소에서 과학자들이 최초의 타임머신을 만들었다. 프린스턴 외곽에 위치한 NEC 연구소에서 물리학자인 리준 왕(Lijun Wang)은 빛보다 빠른 속도의 광파를 보냈다. 그리고 이 광파가 작은 방에 들어가기도 전에 빠져나가게 만들었다. 절대로 농담이 아니다. 이 실험은 2002년에 과학계의 정평 있는 전문지인 《네이처》에 실렸고, 미국의 여러 연구소에서 똑같이 재연되었다. 이 실험은 실제로 그다지 어려운 실험이 아니었다. 필요한 것은 기체가 가득 들어 있는 작은 방, 레이저, 그리고 아주 정밀한 스톱워치였다. _5장 <빛보다 빠르게> 물리학자들은 우주에 대한 가장 심오한 의문을 해결하는 데 정보를 이용한다. 가장 궁극적인 물리학의 법칙은 무엇인가? 상대성이론과 양자역학의 기이함은 무엇으로 설명할 수 있는가? 블랙홀의 중심에는 무엇이 있는가? 우리의 우주는 유일한 우주인가, 아니면 다른 우주도 존재하는가? 우주는 어떤 구조를 가지고 있는가? 생명이란 무엇인가? 정보이론이라는 도구를 이용해 과학자들은 이 물음들에 대한 답을 찾아가고 있다. 그러나 그와 동시에 정보이론이라는 도구는 우리의 궁극적 운명을 보여준다. 위의 질문에 대해 우리가 내놓는 모든 답―우리의 문명이 축적해온 모든 정보―과 함께 우리는 모두 죽을 것이다. 생명은 끝나야 한다. 그리고 그 생명과 함께 모든 의식과 우주에 대한 모든 이해도 함께 종말을 맞아야 한다. 정보를 이용해 우리는 궁극의 답을 찾을 수 있을지도 모른다. 그러나 그 답도 정보의 법칙에 의해 무용지물이 될 날이 온다. 우주의 어두운 미스터리에 빛을 던져줄지도 모르는 이 소중한 정보도 그 안에는 자신을 파괴할 씨앗을 담고 있다. _9장 <우주>