대중을 위한 과학 글쓰기의 대가인 존 그리빈은 ‘딥 심플리시티’에서 복잡한 현상이 실은 단순하다는 것을 보여주고 생명이 어떻게 단순한 계로부터 생겨나게 되었는지 설명해 준다.
이 책은 나비 효과로부터 흥미로운 가이아의 개념까지 카오스와 복잡성에 관련된 여러 아이디어들을 종합 분석하고 있다.
모두 7개의 장으로 이루어진 이 책은 물리학, 수학, 생물학, 화학, 기상학, 지질학, 해양학, 천문학 등 여러 분야의 현대과학을 통해 알아낸 많은 구성원으로 이루어진 네트워크의 특징을 소개한다.
즉 태양계, 지진, 산사태, 생물의 진화와 멸종, 교통 정체, 생명체, 지구(가이아) 등 다양한 네트워크의 예를 다루고 있다. 이런 네트워크의 공통된 특징은 대단히 복잡해 보이는 행동을 하기 때문에 미래의 행동을 예측하기 어렵다는 것이다.
아주 사소해 보이는 사건 하나가 일으킨 파문이 네트워크 전체로 퍼져나가 나중에는 엄청난 결과를 가져오게 된다. 따라서 결과를 보기 전에는 처음 일어난 사건이 사소한 것인지 아닌지 도무지 감을 잡을 수 없다.
그럼에도 이 책에서는 네트워크의 복잡성이 아주 단순한 원리(법칙 또는 규칙), 즉 네트워크 깊숙이 숨겨진 단순함인 ‘딥 심플리시티’ 때문에 나타난다고 강조하고 있다. 또한 카오스, 프랙털, 생물의 대량 멸종, 주식의 급락 등도 모두 딥 심플리시티 때문에 나타나는 현상임을 알려준다.
딥 심플리시티는 이에 대해 한 가지 답을 제시하고 있다. 그 답은 우리가 살고 있는 세상이 겉보기보다 훨씬 단순하다는 것이다. 또한 복잡성의 깊은 곳에는 단순함이 있다는 것과 단순함은 모든 복잡성의 어머니가 되는 우주의 심오한 성질이라는 것을 독자들에게 전달하고자 한다.
▲ 한승 펴냄｜존 그리빈 지음｜김영태 옮김｜1만5천원
리만가설
현대 수학은 리만의 가설에 조금 못 미치는 지점에서 그 수수께끼를 안타까운 마음으로 바라보고 있다. 허나 리만 가설은 수학을 비롯한 여러 과학 분야에 두루 영향을 미칠 정도로 심원한 의미를 담고 있다. 소수로부터 탄생한 현대식 컴퓨터 암호체계도 리만 가설에 그 뿌리를 두고 있다.
1970년대에는 원자핵물리학과 리만의 가설이 밀접하게 연관되어 있다는 충격적인 사실이 알려진 후 물리학자들까지 이 분야에 뛰어들기 시작했다. 이 모든 것을 친절하게 설명할 책이 국내에서 처음으로 출간됐다.
소수는 모든 수들의 가장 근본이 되는 자연수의 일부분이다. 특히 ‘소수’라는 말은 ‘수의 원소’라는 뜻을 가지므로 역사적으로는 나중이지만, 논리적으로는 자연수보다 앞서는 개념이다. 소수는 “1이 아닌 자연수로서 1과 자기 자신만을 양의 약수로 갖는 수(양의 약수가 2개인 수)”라고 정의되기 때문이다. 2, 3, 5, 7, 11, 13, …으로 이어지는 수열이 그것이다.
그렇다면 우리가 중학교에서 배웠던 수학을 다시 떠올려 보자. 10 이하의 약수는 무엇인가? 그렇다. 2, 3, 5, 7, 이 네 개다. 100 이하의 소수는? 시간이 걸리지만 찾을 수는 있을 것이다. 그러면 1000 이하의 소수는 어떤가?
리만 가설의 핵심 골자는 이와 같은 소수들이 어떤 패턴을 가지고 있다는 것이다. 당시 리만은 자신이 만든 ‘제타 함수’에서 ‘이 함수의 값이 0이 되는 변수의 값은 직선상에 있다’는 가설을 내세웠다.
하지만 혼자 연구에만 몰두했던 리만은 가설의 증거를 공개하지 않고 죽을 때 모든 서류를 불태워 버렸다. 이후 수많은 수학자들이 ‘리만 가설’을 풀기 위해 도전장을 던졌지만 번번이 실패의 쓴잔을 마셨다. 해석학적 정수론의 중요한 내용으로 간주되는 리만 가설은 150년 동안이나 수학계의 처녀봉으로 남아 있다.
▼ 도서출판 승산｜존 더비셔 지음｜ 박병철 옮김｜2만원
전략의 귀재들 곤충
지금부터 50여 년 전, 20대 중반이던 청년 아이스너는 풀밭을 이리저리 뒤지며 곤충을 채집하다가 ‘폭격수딱정벌레’ 무리를 만난다. 붉은색을 띤 갈색 몸통과 각도에 따라 색깔이 달라지는 푸른색 앞날개가 근사해 손을 뻗어 잡으려 했지만 딱정벌레들은 순식간에 흩어져버리고, 단 한 마리밖에 잡을 수 없었다.
그런데 잡은 그 한 마리를 채집용 유리병에 넣으려는 순간, 갑자기 펑펑 소리가 나면서 역한 연기가 피어오르고 벌레를 잡은 손가락이 뜨거워졌다. 병에 딱정벌레를 넣고 나서 보니 손가락에 갈색 반점이 남아 있었다. 딱정벌레가 화학물질을 발사한 것이었다.
곤충학과 화학의 경계가 무너지기 시작하던 당시, 아이스너가 곤충화학(insect chemistry), 요즘 말로는 화학생태학(chemical ecology)이라는 신세계에 뛰어든 것은 바로 폭격수딱정벌레를 만난 덕분이었다.
이것은 시작일 뿐이었다.
틈만 나면 채집 여행을 다니면서 토머스 아이스너는 시큼한 액체를 발사하는 채찍전갈(2장), 꽃잎으로 위장한 나방 애벌레(8장), 거미집에 흰 띠를 장식하는 거미(6장), 자신의 배설물로 지은 초가지붕을 이고 사는 플로리다거북딱정벌레(3장), 진디의 흰 털을 뒤집어쓰고 진디인 척하여 개미의 보호를 받는 녹색풀잠자리유충(3장) 등 놀라운 생존 전략을 발휘하는 곤충들을 발견하고, 관찰과 실험을 통해 그 생활사와 행동 방식, 화학물질들의 성분을 밝혀냈으며, 그 결과를 논문 수백 편으로 발표했다.
화학생태학의 선구자 중 한 사람인 토머스 아이스너가 이루어낸 연구 성과를 다 알려면 그 논문 수백 편을 모조리 읽어야 하지만, 친절하게도 그는 지난 50년간 연구해온 과정의 얼개와 고갱이를 이 한 권에 담아 흥미진진하게 들려주고 있다.
또한 곤충학과 화학의 전문 용어가 수없이 등장하는데도, 상세한 설명으로 쉽게 이해할 수 있도록 했다.
▲ 삼인 펴냄｜토머스 아이스너 지음｜ 김소정 옮김｜4만8천원
멸종의 역사
멸종의 역사는 46억 년 전에 지구가 탄생하고, 30억 년 전에 생물체가 살기 시작한 이래 오늘날까지 생명의 역사를 다룬 책이다. 이 책은 지구에 살았던 동물들의 생태에 대해 말하는 것은 곧 멸종의 과정을 이야기하는 것임을 밝히고 있다.
지구에 처음 생물이 나타났을 때 있었던 종 중에 지금까지 살아있는 종은 1,000분의 1밖에 되지 않으며, 대부분의 종이 나타난 지 1,000만 년 안에 멸종했기 때문이다. 이 수치는 지구에 나타났던 생물 중 99퍼센트가 멸종했음을 뜻한다.
이 책의 저자인 리처드 엘리스는 30여 년간 해양생물들을 연구한 동물학자로서, 생물의 근원과 진화에 대해 연구하다 보니 결국 ‘멸종’ 연구로 귀결하게 되었다. 그는 이 책에 고생대에 번성하였던 삼엽충부터 현대의 판다와 스텔러바다소까지, 포유류부터 조류, 어류, 양서류 등까지, 멸종되었거나 멸종의 과정을 밟고 있는 모든 동물들에 대해 썼다.
또한 화석과 문헌, 그림 자료를 토대로 주요 동물들의 모습을 직접 그림으로써, 우리가 각각의 동물들을 좀더 생생하게 느낄 수 있게 했다.
또한 이 책은 멸종 동물들의 사례뿐만 아니라, 멸종 연구들의 쟁점들과 중요한 생명과학 이론들을 담고 있다. 지금까지 과학계가 종의 ‘기원과 진화’에만 집착하느라 도외시했던 종의 ‘죽음’에 대해 파편화된 논의를 모으고 개관한 최초의 책인 것이다.
따라서 이 책에는 6,500만 년 전에 공룡이 사라진 이유가 외계 충돌 때문이냐, 화산 활동 때문이냐 같은 흥미로운 논쟁들과 고대부터 지금까지 멸종을 일으키는 힘이 무엇인지를 묻는 근원적인 물음들이 담겨 있다. 그리고 공룡은 멸종한 것이 아니라 조류로 진화했을 뿐이라는 놀라운 사실들도 실려 있다.
▼ 도서출판 아고라 펴냄｜리처드 엘리스 지음｜ 안소연 옮김｜2만2천원
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