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카오스 -제임스 글리크

우리는 살아가면서 예측하지 못하는 다양한 일들에 부딪치게 될 때가 많다. 가령 예보에도 없던 소나기로 인해 비를 피해 가던 길을 멈춰 발을 동동 굴러야 했던 경험처럼 말이다. 만약 이렇게 예측 불허한 수많은 결과들을 분석하고 이론화 시킬 수 있다면 세상은 어떻게 변해있을까. 오히려 누군가에게 사랑을 고백했을 때조차도 그 결과를 쉽게 알 수 있는 것처럼 신비함과 설렘이 없는 재미없는 세상이 되어 있을지도 모른다.

이러한 예측 불허의 복잡한 현상들을 다룬 책이 있다. 바로 1988년 과학전문기자로 활동했던 제임스 글리크가 저술한 “카오스”이다. (최근에는 더 알기 쉽게 번역되어 신개정판이 출판되었다.) 이 책은 카오스 이론의 탄생부터 그 발전과정, 그리고 앞으로의 전망 등을 종합적으로 기술한 세계적 명저이다. 나비효과를 발견한 기상학자 로렌츠, 프랙탈을 발견한 수학자 만델브로, 카오스 상수를 발견한 학부생 파이겐바움 등, 이 책에서는 카오스 이론을 발견한 다양한 학자들을 만날 수 있다. 당시 과학전문기자로서 글쓰기 재주가 남달랐던 제임스 글리크는 3년여에 걸쳐 200여 명의 과학자들과 인터뷰를 하고, 수천 편에 달하는 논문을 검토하여 독자들이 카오스 이론을 쉽게 이해하도록 저술하였다.

마치 우리에게 모든 것을 꿰뚫는 혜안을 줄 것 만 같은 카오스 이론은 무엇일까. 카오스 이론에서 가장 많이 등장하는 말이 바로 나비효과인데, 이것은 미국의 기상학자 에드워드 로렌츠가 1961년 기상 관측을 하다가 창안한 개념이다. 당시 그는 컴퓨터로 기상예측 시뮬레이션을 했는데, 똑같은 실험에서 매우 다른 결과가 나오자 그 이유를 꼼꼼하게 점검했다. 그런데 입력한 조건변수가 0.0001보다도 작은 차이가 났을 뿐인데도 결과가 엄청나게 달랐다. 이에 그는 기상이 변화무쌍하여 예측하기가 매우 힘든 이유는 지구상 어디에서인가 일어난 조그만 변화가 매우 다른 결과를 낳을 수 있기 때문이라고 주장했고, 나비효과는 이후 카오스 이론의 토대가 되었다. 이 책에서 등장하는 카오스 이론은 바로 이렇게 무질서해 보이는 현상에서 “규칙성”을 찾아내려는 것이었다. 즉 매우 혼돈스러워 보이는 것들에도 나름대로 규칙성이 존재한다는 것이다. 예를 들어 1970년대 생리학자들은 돌연사의 주요 원인인 심장활동의 불규칙성을 조사하던 중 놀라운 질서를 발견했다. 건강에 이상이 있는 경우, 그 불규칙한 카오스의 모습에 “특징적 변화”가 보인 것이다. 또한, 복잡하게만 보이는 자연현상 안에서도 이러한 규칙성을 찾아 볼 수 있는데, 공기 중에 확산되는 담배연기, 눈의 결정, 해안선의 모습, 강줄기의 변화, 산등성이의 변화, 나무에서 뻗어져 가는 나무줄기의 방향등 카오스 이론이 적용되는 예는 매우 많다. 카오스 이론은 상대성 이론, 양자역학과 더불어 20세기 물리학의 3대혁명중 하나로 꼽히고 있으며 현재까지 다양한 분야에서 널리 이용되고 있다.

카오스 이론을 통해 우리가 얻을 수 있는 것은 무엇일까. 세상은 온통 코스모스적 질서가 아닌 카오스적 질서로 뒤덮여 있으며, 우리가 그 혼돈 속에서 규칙성을 발견할 수 있다는 인식, 즉 카오스 이론은 기존과학을 뛰어넘을 수 있는 새로운 패러다임을 만드는 토대를 제공 할 수 있다고 생각한다. 복잡한 현대사회에서는 하나의 결과가 하나의 원인에서 비롯된 것이 아닌 매우 유기적으로 복잡하게 얽혀있는 경우가 많은데도 불구하고, 우리들은 너무도 쉽게 기존의 법칙과 경험, 생각들을 기준으로 새로운 문제를 해결하려고 한다. “질서는 카오스의 극히 미세한 일부분이다” 라고 말했던 일리야 프리고진 노벨 화학상 수상자의 말처럼 복잡한 현대사회를 살아가는 우리들은 카오스 이론에 입각하여 좀 더 깊은 관찰과 통찰력으로 끊임없이 새로운 질서를 발견해내야 할 필요가 있지 않을까. 우리 머리속에 주입된 사실들은 이미 기존의 과학적 틀안에서 만들어진 것이며, 새로운 패러다임은 창의적으로 새로운 규칙성을 발견할 때 비로소 성취할 수 있는 것이니까 말이다.