어서와 과학은 처음이지?
책 <과학콘서트>
I. 책 소개
[지인의 책방]은 지금까지 한달을 한 테마로 묶어 책방송을 했습니다. 처음 한달은 마라톤 에세이들이었고, 그 다음 한달은 남녀 사랑을 주제로 한 영화와 그 원작소설들이었죠. 이번주부터 앞으로 한달간 다룰 [지인의 책방] 테마는 과학입니다. 그리고 그 첫번째로 다룰 책은 바로, 2001년에 처음 나와 무려 41쇄를 거듭해 2020년 7월, 개정증보 2판이 나올 정도로 20년 가까이 한국 과학 도서 분야의 전무후무한 베스트셀러, 바로 정재승 교수의 <복잡한 세상, 명쾌한 과학 - 과학 콘서트>입니다.
2. 저자 소개
저자 정재승은 1972년생입니다. 카이스트 바이오 및 뇌공학과 교수이고 <과학콘서트> 초판은 무려 29살 때 쓴 책이라고 하네요. 카이스트에서 물리학을 전공했고 동대학원에서 복잡계 모델링 방법을 적용한 알츠하이머 치매 대뇌 모델링 및 증세 예측으로 석박사 학위를 받았고, 이후 예일대, 고대, 컬림비아대를 거쳐 현재 의사결정 신경과학 분야를 연구하고 있으며 현재는 정신질환 대뇌 모델링과 뇌와 컴퓨터 인터페이스 분야, 뇌기반 인공지능을 연구하고 있습니다. 국내 방송에서도 친근하고 지적인 모습으로 자주 출연해 신망과 함께 선망을 더불어 갖춘, 실력과 인기를 모두 가지고 있는 대한민국 학자이기도 합니다.
3. 책 구조
<과학 콘서트>라는 책 제목에 걸맞게 책 구조는 총 4개의 악장으로 나누어져 있고, 각 악장 아래 다시 5개의 세부 과학 이야기들이 묶여 있습니다. '콘서트에 앞서'와 '콘서트를 마치며'라는 이름으로 책의 서문과 에필로그를 보여주고 있고, 책 끝에는 개정증보판과 두번째 개정증보판에서 추가된 정재승 교수의 과학에 대한 이야기와 본인의 생각을 '10년 늦은 커튼콜', '두 번째 커튼콜'이라는 이름으로 읽을 수 있습니다. 내용 중간중간에 조금 더 자세한 이야기가 궁금한 독자들을 위해서 '더 읽을거리'라는 명칭으로 관련 주제에 대한 논문이나 웹사이트를 알려주는 부분도 도움이 됩니다.
저는 이렇게 콘서트라는 이름으로 책 제목을 짓고, 악장으로 책의 구조를 나누어 글을 쓴 정재승 교수의 의도는 분명 이 책의 독자층은 과학을 전공하지 않은, 그렇지만 알고 싶어하는 일반인들, 그리고 과학에 대해 더 알고 싶어하는 사람들을 위해 만든 일반 교양서를 목표로 두기 때문이라고 생각합니다. 그런 면에서 일반적으로 시중에 나와 있는 딱딱한 과학 교양서에서 탈피해 이런 구조를 쓰신거라고 생각해요.
그런데 저는 오히려 이러한 책 구조가 어색하고, 과하셨다는 생각이 들었습니다. 총 4개의 악장으로 - 비바체 몰토, 안단테, 그라베 논 탄토, 포코 아 코포 알레그로 - 이렇게 나누신 이유는 아마도 콘서트라는 제목과 맞게 소나타와 교향악의 4악장 형식을 그대로 따르시기 위해 이렇게 정하신 것 같은데, 그렇다면 그와 동시에 각 악장이 어떤 테마의 과학 분야를 이야기하려는 건지도 옆에 표시해주셨으면 더 좋았을 것 같아요. 왜냐하면 각 악장 아래 묶인 5가지 과학 이야기들을 가만히 살펴보면 5편 모두 같은 테마의 과학 이야기가 아니라는 생각이 들거든요.
4. 가장 관심 갔던 분야 -
네트워크, 머피의 법칙, 잭슨 폴락, 뇌와 소음공명
이 책을 읽으면서 왜 정재승의 <과학 콘서트>가 20년 가까이 우리나라 베스트셀러인지 이해할 수 있었어요. 일단 가독성이 뛰어나요. 일반인을 위한 과학 교양서라는 저자가 에임한 독자층에 정확히 맞게 책이 쓰여져서, 일반인이 잘 모르는 과학 개념도 이해하기 쉽게 써놓았어요. 저는 기본적으로 어떤 분야든지 간에 그 분야를 잘 아는 사람이라면 다른 사람에게 - 초등학생이라도 이해할 수 있게 설명할 수 있는 사람이라고 믿거든요. 물론 어떤 부분은 일정 부분의 학식이 필요하긴 해요. 아무리 쉽게 설명한다고 해도 초등학생에게 양자역학이나 전체주의와 봉건주의의 상관관계를 이해시키기에는 무리죠. 하지만 이 책은 분명 초등학생이 아닌, 과학을 전공하지 않은 일반인을 위한 교양서라는 목표를 두고 만들어진 책이기 때문에, 독자가 스스로 읽고 공부하고 싶게끔 만드는 동시에 과학을 친근하고 가까운 학문으로 여기게 만들었다는 점에서 충분히 메리트가 있고, 또 베스트셀러가 될만한 책이라고 생각해요.
나온지 20년이나 된 베스트셀러를 이번에 처음 읽었다고 하면 놀라실 분들이 계실텐데, 사실 저는 베스트셀러 목록은 우리나라 사회 흐름을 파악하기 위한 하나의 지표로만 인지하고 파악할 뿐이지, 베스트셀러라는 타이틀과 리스트 자체에는 약간의 알러지가 있어서 제가 특별히 관심있는 분야가 아니라면 아무리 베스트셀러라고 해도 읽지 않거든요. 그리고 이건 너무 죄송하지만, 저는 과학 교양서를 항상 외국 분들 책으로 읽었어요. 왜냐하면 우리나라 과학자들 중에 일반인을 위한- 이라는 타이틀을 걸고 나온 책들은, 대부분 본인의 출간 책 리스트를 더하기 위한 지식 자랑거리 그 이상 이하로도 느껴진 적이 없었거든요. 심지어 명문대 교수가 한 번역이라고 나오는 일반 과학서조차도 그 실력이 의심되는 책들도 많았구요. 그런데 이번에 정재승 교수의 <과학 콘서트>를 읽고는 아 왜 내가 진즉 읽지 않았나, 하는 아쉬움이 들었어요.
이 책에 삽입되어 있는 총 20개의 과학 이야기들 중에서는 - 다 너무 좋았지만 이 중 특히 제 관심을 끈 4가지가 있는데 가장 먼저,
1) 케빈 베이컨 게임을 통한 복잡계 네트워크 - 복잡계 물리학이었어요.
6명만 건너면 누구나 헐리우드 배우 케빈 베이컨을 안다는 게임이 '여섯 다리면 건너면 지구에 사는 사람들은 모두 아는 사이"라는 six degrees of separation이라는 서양의 오래된 통념을 반영한 놀이라는 점이 신선했습니다. 그게 복잡계 물리학이라는 학문과 연결되어 있다는 점도요. 우리나라에서 이를 토대로 한때 좁은 네트워크에 대한 놀라움과 그걸 확인하려는 붐이 정재승 교수의 <과학콘서트>에 초판에 나온 이 내용때문이라는 것도 신선했습니다.
이를 토대로 '작은 세상 이론'에 대해 이야기하면서 어떻게 중세에 페스트가 유럽 인구의 1/3을 감소시킬 수 있었는지, 그리고 아프리카의 작은 부족에서 처음 발생한 에이즈가 20년만에 전 세계 3800만명의 보균자를 낳았는지, 어떻게 중국에서 시작된 코로나가 어떻게 전세계적으로 퍼질 수 있었는지 긍정적인 면보다 우려되는 면이 더 많다는 점이 흥미로웠습니다.
2) 머피의 법칙을 통해서 본 불행에 대처하는 과학적 자세. 그리고 이와 함께 일상 생활의 법칙과 과학의 상관관계.
저는 사실 머피의 법칙이 물리학보다는 심리학과 가까운 영역이라고 생각했는데, 그런 심리적인 부분 조차도 '선택적 기억'이라는 뇌과학과 연결해 이를 다시 물리학으로 이어서 해석할 수 있다는 점이 일단 신선했어요. 그리고 이러한 선택적 기억 외에 가령 예를 들어 왜 내가 선 계산대 줄이 다른 줄보다 느린가에 대해 일상 속 머피의 법칙에 대해 이 경우 만약 12개의 계산대가 있다고 했을 때 확률로 보면 다른 줄이 내가 선 줄보다 먼저 줄어들 확률이 11/12가 되서라서 무조건적으로 다른 줄이 먼저 줄어드는 걸 볼 수 밖에 없다라는 점.
다시 말해 우리가 아 오늘 왜 이렇게 재수가 없냐 라고 생각하는 머피의 법칙은 로버트 매슈스의 버터를 바른 쪽으로 토스트가 떨어질까와 같은 연구 결과를 토대로 이런 고민이 '재수의 문제'가 아니라는 것을 보여준다는 정재승 교수의 주장이 재미있었다.
다시 말해 "머피의 법칙은 세상이 우리에게 얼마나 가혹한가를 말해주는 법칙이 아니라, 우리가 세상에 얼마나 많은 것을 무리하게 요구하고 있는가를 지적하는 법칙이었던 것이다"
3) 잭슨 폴락과 프렉털 패턴에 대한 글.
여태까지 저는 잭슨 폴락의 작품들에 대해서 '저런 그림은 나도 그리겠다'라고 하는 사람들한테 그 화가가 왜 피카소와 같은 레벨의 사람인지, 그리고 아이들 장난처럼 보이는 저 그림들을 그리기 위해서 어떤 그림들을 여태까지 그려왔고 왜 그 그림들이 현대 미술사에 유의미한 중요도를 가지고 있는지, 왜 피카소나 폴락의 그림을 따라하려고 해도 결코 그들과 같은 풍류를 만들어낼 수 없는지 나름 잘 설명하고 있다고 생각했는데 - 앞으로는 정재승 교수가 말한 카오스와 우연성에 기초한 프렉턴 패턴이라는 이론으로 폴락의 작품성을 설명하면 되겠다는 생각이 들어 기뻤습니다.
폴락이 사망한지 40년이 지나 물리학자들이 최신 물리학 이론으로 그의 작품들을 다시 보기 시작했는데, 이들에 따르면 폴락의 작품이 "카오스"인 건 맞지만 이건 우리가 생각하는 일반적인 의미인 카오스 - 그러니까 혼돈, 혼란, 엉망진창 이런 뜻이 아니라, 모든 자연 현상에서 본질적으로 내재된 특징 중 하나인 '카오스와 프랙털'이 반영된 작품이라는 점이 놀라웠어요.
여기서 카오스 시스템이란
우리 눈에는 확률로 기술해야 할 만큼 복잡하고 무작위적으로 보이지만, 사실은 몇 개의 간단한 비선형 방정식으로 기술될 수 있는 시스템을 카오스 시스텝이라고 한대요. 이 시스템을 지배하는 법칙이 존재하고 그것을 통해 미래에 일어날 일을 충분히 예측할 수 있는 '결정론적 시스템'과 법칙이 존재하지 않아 실재로는 무한개의 법칙이 지배하여 통계와 확률로밖에 기술할 수 없는 '무작위적인 시스템' 사이에, 법칙이 존재하긴 하지만 ㅊ기 조건에 너무 민감해서 정확한 예측이 불가능한 카오스 시스템이 존재한다는 것을 알아냈다는 거에요.
프랙털은 자연에 존재하는 패턴들, 그러니까 인간의 지문이나 조개껍데기 모양 등 이런 패턴들 속에서도 나름의 규칙성이 있다는 걸 알 수 있다. 다시 말해 아무리 작은 스케일에서 들여다보더라도 미세한 부분들이 전체 구조와 유사한 구조를 무한히 되풀이하는 양상은 자연의 패턴들이 보여주는 중요한 특징인데,
이러한 카오스와 프랙털을 토대로 폴락이 그림을 그리는 과정과 그가 그린 작품들을 연구하다보면 왜 다른 사람들이 따라하려고 해도 따라할 수 없고 우리가 폴락의 그림에서 감동을 받는지 알 수 있다는 이야기였어요.
4) 뇌와 소음 공명
마지막으로 가장 인상 깊었던 부분은 뇌와 소리, 그러니까 뇌와 소음의 관계였어요. 더 정확히 말하면 뇌와 소음 공명의 관계였어요. 이 부분이 인상적이었던 이유는 소음이, 그러니까 여기서 소음은 일반적인 소리를 뜻하는 단어가 될 수도 있고 기분 나쁜 소리라는 부정적인 뜻 두 가지 다 해당될 수도 있는데, 어찌되었던 소리라는 것 자체가 뇌의 정보 처리 과정에 필수라는 연구 결과가 있다는 걸 알았을 때, 개인적으로 충격적이었어요. 그러니까 뇌의 정보 처리 과정을 연구하는 신경과학자들에 따르면 머리 속 뉴런들이 효율적으로 정보를 전달하는데는 소음이 반드시 필요하다는 연구 결과가 있다는 게 신기했어요. 그리고 그 소음으로 의학적 응용이 가능해 환자들을 치료하는데 사용된다는 사실도요.
왜냐하면 저는 한때, 소리를 듣는 것 자체가 너무 싫어서 수영을 좋아했던 적이 있었거든요. 요즘은 방수 기능이 있는 스마트 워치가 있으니 소리가 듣기 싫다고 무작정 물에 들어가는 걸로 해결이 되진 않겠지만, 한때 계속 울리는 메일과 핸드폰 소리, 사람들과의 대화에 너무 지쳐서, 퇴근 후에도 울리는 회의 안건과 보고서 재촉과 상사와 직장 동료들의 전화들에 응하지 않으면서도 동시에 거짓말이 아닌, 그러면서 동시에 제 자신에게 플러스가 되는 합당한 방안이 무어가 있을까, 하다가 나온 결론이 - 수영을 하는 거였어요. 핸드폰을 가지고 들어갈 수가 없고 퇴근 후에 운동한다는데 뭐라고 할 사람은 없으니까요. 지금도 그래서 카톡을 포함한 각종 메신저나 전화 통화를 좋아하지는 않아요. 우스갯 소리로 여자들은 3시간 통화하다가 자세한 건 만나서 얘기하자고 한 다음 만나서 4시간 이야기하다가 자세한 건 이따 전화로 이야기하자고 말하고 헤어진다는 말이 있는데, 저에게는 해당이 안되는 소리입니다. 그 정도로 저는 집중력을 높혀준다는 ASMR도 좋아하지 않거든요.
이 실험은 1996년에, 브루스 글룩만 박사와 그의 동류들이 실행했던 뇌 실험에서 밝혀졌는데요, 먼저 쥐의 뇌에서 단기 기억을 담당하는 해마라는 부위를 떼어냈대요. 이 해마라는 부위에는 수많은 뉴런들이 네트워크를 형성하고 있는데, 정보가 전달되면 여러 뉴런들이 동시에 발화해 신호를 주고 받는 상태가 된다고 해요. 그래서 뇌 세포막에 전극을 꽂아 뉴런들의 활동을 관찰했는데, 여기서 신기한 건 외부 자극을 주는데도 그 어떤 세포도 발화하지 못했는데, 그런 외부 자극과 함께 살아 있는 뇌에서와 같은 소음을 주입하며 세포가 동시에 발화하면서 정보를 주고 받기 시작했다는 거에요. 그러니까 소리가 미약한 신호를 증폭해 동시 발화를 촉발한거죠. 아직 그 연관관계는 증명하지 못했지만 중요한 건 이 소리가 어떻게든 뇌 속 뉴런들의 정보 전달에 중요 역할을 한다는 걸 알게 됐대요.
현재는 이러한 소음 공명 현상을 의학적으로 응용하는데 많은 관심을 받고 있다고 해요. 인간의 신경세포는 나이가 들어감에 따라 역치 값이 올라가 잘 발화하지 못하고 정상적인 기능을 잃는 경우가 있는데 - 그러니까 손이나 발을 움직이는 거나 방향, 속도 등을 지각하는 뉴런들이 제 기능을 하지 못해서 심할 경우 걷는 것도 못하고 몸의 균형 감각을 잃을 수도 있는데, 물리학자들과 의사들은 이런 증세로 고생하는 환자의 신경세포에 약간의 소음을 주입함으로써 미약한 신호에도 세포가 반응해 제 기능을 회복할 수 있는 치료법을 연구하고 있다고 해요. 일부 성공한 케이스도 있어서 이중 중풍 환자나 당뇨병 환자가 걷거나 사물을 인식하는데 도움을 주는 치료법 중점으로 개발하고 있다고 해요.
5. 작은 불만 -
책 구조, 언어학, 오제이심슨, 웃음유행 탄자니아, 위키피디아/나무위키
1) 책 구조
위에서 이미 언급. 굳이 콘서트라고 해서 관련없는 과학 주제들을 억지로 묶어 소나타 교향악의 기본 4악장에 맞추어 넣어야 했나
2) 오제이심슨
정재승 교수의 통계학 오류라는 타이틀 아래 있던 예시인데, 잘못된 예시다. 당시 오제이심슨 사건을 변호하든 변호사들의 통계의 오류를 범했으며 "착각"을 했다고 써놓았는데, 이건 물리학도가 본 관점이라 이렇게 해석한 게 아닌가 싶다. "착각"이라는 단어는 적절치 않다. 오제이심슨 변호사들은 정재승 교수가 말하는 통계의 오류를 "착각"이 아닌, 분명히 오류임을 분명히 알고 있으면서도 배심원들을 혼란에 빠뜨리기 위해 일부러 통계수치를 이용한 것이다. 미국은 배심원 제도가 있다. 판사와 검사의 판단 여부와 상관없이 미국은 배심원을 설득하는 게 가장 중요하다. 게다가 정재승 교수의 분석과 달리 오제이심슨 판결에 무죄로 처음에 판결이 났던 이유는 지금도 그렇지만 미국의 역인종차별주의를 전략적으로 활용했기 때문이다. 따라서 오제이심슨 사건은 통계학 오류의 예로 적절치 못하며 오히려 사회법학적으로 우리가 역차별을 잘못 사용했을 때 어떤 터무니없는 결론을 만들 수 있는지 그 잘못된 사례로 봐야하는 사건이다.
3)웃음 유행 탄지니아
이야기 초반에 탄자지나에 웃음병이 번져서 6개월 넘게 웃은 사람도 있는데 알고보니 웃음은 전염되고 웃음을 담당하는 영역이 뇌 전두협 하단 부분이라 여기만 자극하면 아무 이유없이 웃게 된다, 라고 말하는데, 아무리 그렇다 하더라도 결국 왜 당시 탄자니나에 6개월이나 넘게, 생명이 위태로울 정도로 웃는 사람이 있는 이유는 끝가지 밝히지 않았다. ... 이 사람은 뇌 전두협 하단 부분에 무슨 문제라도 있었던 걸까? 실제로 아프리타는 전염병이 횡횡하니... 좀 설명해주지.
4) 위키피디아에 대한 이야기.
정재승 교수의 위키피디아에 대한 이야기는 양가적 기분이 든다. 우리나라 나무위키도 생각났다. 왜냐하면 정재승 교수가 주장하듯이 위키피디아가 복잡계 물리학을 연구하는 과학자 입장에는 "복잡계 네트워크의 승리"로 해석할 수 있고"사용자들의 자발적 참여로 이루어지는 위키피디아의 성장은 전형적인 자기조직화 시스템의 발로고, 이는 "소수의 지식 전문가보다 다수의 아마추어 지식인이 더 큰 힘을 발휘할 수 있다는 롱테일 법칙을 확장"한다는 점에서 긍정적이긴 하나, 나는 여전히 그 퀄러티에 대한 의문이 들기 때문이다. 물론 나와 같은 독자들이 많을 것 같은지 저자는 위키피디아가 "가장 많은 공격을 받는 품질 부분에 대해 영국의 과학 저널 <네이처>에서 전문가들에게 42개 항목을 위키피디아와 브리태니커 백과사전을 비교분석해달라고 했더니 그 결과가 위키피디아는 162건, 브리태니커는 123건이 발견되어 아주 큰 차이가 있을거라 생각했던 내 예상과는 달랐지만... 요청했다는 42개 항목이 무엇인지 모르니 뭐라 말은 못하겠지만 여전히 나는 위키피디아에 대해 긍정적으로 평가하는 저자의 의견에는 회의적이다.
6. 부러웠던 점 - 물리학도에 대한 정재승 교수의 애정
마지막으로, 책을 읽으면서 내내 느낄 수 있었던 것은 물리학에 대한, 그리고 물리학도에 대한 정재승 교수의 자부심과 사랑이었습니다. 물리학자들의 꿈은 "전혀 상관없어 보이는 복잡한 현상들을 하나의 이론으로 설명하는 것'이라는 표현, 그리고 "앞으로 물리학자들은 이 혼돈스러운 사회에서 벌어지는 다양한 현상 속에 숨은 질서와 법칙을 찾아 우리가 살고 있는 이 세상에 관해 새로운 이야기들을 들려줄 것이다"라며, 누군가 만약 물리학자는 뭘 하는 사람들인가요, 라고 묻는다면 '물리학자는 이 우주의 물질이 형성되고 운동하는 법칙을 탐구하는 연구자들이야'라고 대답하지 않고, '신경세포 하나에서부터 도시 문명에 이르기까지, 작은 원자 하나에서 거대한 우주까지, 세상에 대한 애정으로 호기심의 촉수를 평생 뻗고 있는 못 말리는 탐험가들이야'라고 대답해주고 싶다는 정재승 교수.
물리학도에 대한 이미지는 12년간 세계적으로 인기였던 미국 시트콤 [빅뱅이론]이 전부인 나에게, 그리고 개인적으로 여태까지 내가 몸을 담고 있는 곳에서 이 직업군을 대표하는 사람들이 자신의 직업에 대해 이야기할 때는 정재승 교수와 같은 직업에 대한 사랑보다는 오히려 다소 시니컬하게 말하는 걸 들었던 적이 많아서인지... 자신이 하고 있는 일을 진심으로 사랑하고 잘하고 열심히 하는 전문가의 모습을 느낄 수 있는 게 의외의 감동으로 다가왔습니다.
https://audioclip.naver.com/channels/7366/clips/55
https://www.podbbang.com/channels/1781990/episodes/24156606
#과학콘서트, #정재승, #과학, #지인의책방, #추천, #책, #서평, #리뷰
