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|  | 카오스 |  | |
| 이바르 에클랑 : <카오스>
역자 : 고영림 / 출판사 : 영림카디널 / 출판일 : 1997/10/10 / 페이지수 : 134
´카오스´
이 말을 나는 수없이도 많이 들어봤다. 수학 분야나 과학 분야에 대한 책을 찾아보면 카오스란 말이 많이 나오기 때문이다. 그러나 나는 ´카오스´란 단어만 많이 들어보았지 그것에 대한 정확한 뜻을 모르고 있었다. 내가 어디서 들은 바로는 ´카오스´는 영어로 ´Chaos´로 혼돈, 혼란을 뜻하는 것인데 이 카오스가 수학, 물리학, 생체학, 천문학 등에 많이 쓰인다고도 들었다. 그런데 혼란, 혼돈의 뜻을 담고 있는 이러한 과학이 어떻게 자연 과학, 응용 과학에 이용되는가? 나는 이러한 의문을 품고 ´카오스´라는 책을 읽기 시작했다.
카오스라는 것은 대부분의 학자들이 카오스의 정의를 동일하게 말하지 않고 전부 서로 다른 정의를 내렸을 정도로 매우 어려운 개념을 가지고 있다. 어떤 학자들은 카오스를 수학이나 물리학과 관련지어 말하기도 하고, 또 다른 학자들은 그것을 생체학, 기상학, 천문학과 관련지어 말하기도 해서 카오스에 대한 정의는 각각 다를 수밖에 없다는 것이다. 그리고 카오스를 영어로 해석하면 혼란을 뜻하지만 과학에서의 의미는 혼란만을 뜻하는 것이 아니라 동시에 질서를 포함하기도 한다. 즉 카오스를 간단하게 말하면 ´혼란 속의 질서´라고 할 수 있는 것이다.
우리가 살고 있는 공간 중에서 대표적인 것이 바로 자연인데 우리 나라의 경우 이 자연은 주기적으로 봄, 여름, 가을, 겨울의 4계절이 나타나지만 이 자연 현상에서 흔히 관찰되는 것 중에서는 불규칙적인 것이 많이 있다. 그래서 이러한 불규칙, 제대로 이해되지 않는 현상 속에 어떤 규칙성이 숨어있는지 알아내기 위하여 수많은 과학자들이 카오스를 통해 연구하기도 한다.
이 자연 속에는 불규칙적인 것이 많이 있다. 예를 들어 물 속에 떨어뜨린 잉크의 확산, 굴뚝에서 흘러나온 연기 등은 매우 불규칙적이라서 이런 것은 나중에 어떻게 되는지 예측을 할 수가 없다. 그러나 자연계에서 관찰되는 현상에서 무작위성 또는 완전한 비예측성을 보이는 경우는 없다. 그래서 카오스를 통해 이 불규칙적인 것 속에 어떤 규칙성이 숨어 있는지 알아내자는 것이다.
그런데 이 불규칙적인 현상에서 어떤 규칙적인 현상을 찾을 수 있다는 것일까? 나는 처음에 이 말이 이해가 가지 않았다.
카오스를 그림으로 표현하면 일정한 프랙탈 구조를 가지고 있는데 그 프랙탈 구조를 보면 겉으로 보기에는 매우 불규칙하게 운동하고 있는데 그것을 점점 확대시키면 같은 것이 계속 주기적으로 나타나는 것으로 표현할 수 있다. 이것은 작은 주기적인 운동이 나중에 큰 불규칙적인 차이를 가져오는 것을 말하는 것이다. 이에 대한 대표적인 예로 나비 현상을 들 수 있는데 나비가 날개짓을 하면 날개짓에 의해 약간의 대기 이동이 있게 되는데 그것이 다른 대기에 영향을 미쳐 수많은 날이 지나고 나서 다른 나라에 태풍을 불러일으킬 수도 있다는 것이다.
나는 이 내용을 보고 거의 웃음이 나왔다. 말도 안 되는 소리라고 느꼈기 때문이다. 그러나 카오스를 통해 이것을 증명할 수도 있다는 것이다. 원래 이 자연 속에서 기상 예측은 어떠한 수치 모델링이란 프로그램이 있어 대단히 많은 변수를 가지고 다음날, 아니면 1주일 후의 기상예측을 할 수는 있지만, 이러한 기상 예측이 그렇게 정확하지는 않다. 현재의 기술로는 2-3일 후의 기상예측이 거의 불가능하다고 한다. 이것은 컴퓨터의 계산이 틀린 것이 아니고, 수치를 틀리게 입력해서 그런 것도 아니다. 그런데 기상예측을 할 때의 계산은 거의 연속적인 즉 수학으로 말하면 일종의 점화수열과 같아서 초기의 약간의 오차, 정말 나비의 날개짓 1번의 오차만 있어도 나중에 나오는 값이 완전히 다르다는 것이었다. 예를 들어 0393782로 입력한 것과 0.93782001로 입력한 것은 아주 작은 차이지만 이것이 대단히 큰 결과를 불러일으키는 것이다. 즉 나비의 날개짓에 의한 대기의 이동이 다음 대기에 영향을 미치고, 또 그 다음 대기에 어떠한 영향을 미쳐 1-2달, 또는 1년 후의 심한 바람을 일으키는 것이 가능하다는 것이다.
또 카오스는 이런 기상학을 연구하는데 이용할 뿐만 아니라 신경 소자, 심장의 박동 및 뇌파의 불규칙적인 리듬 등의 생체 시스템에서도 흔히 관찰된다. 오징어의 거시적 신경소자에서의 세포막 전압 변화가 카오스를 보인다는 것을 통해 인간의 뇌 및 공학적 신경회로망모델의 기본소자가 신경 소자로 주어지므로 카오스가 지적 연산과 관련지어 어떠한 역할을 하는지 밝혀내는 것이 생물학적으로 매우 중요한 일로 파악되고 있다.
나는 처음에 카오스가 과학에서만 연구되는 줄 알았는데 이 책을 읽어보니 카오스는 사회, 철학, 경제학, 정치학에 이르기까지 폭넓게 이용된다는 것도 알았다. 인간의 생체, 세포적인 성질이 마치 카오스와 같아서 그것을 연구하여 인간에게 맞는 신발을 만들어 내기도 하고, 또 난류를 최소화한 카오스 세탁기까지 나왔다고 하니 카오스의 그 가치에 대하여 놀라기도 하였다.
나는 ´카오스´를 읽고 이제까지 무심코 보아왔던 불규칙적인 현상을 새로운 시각으로 이해하게 되었고, 전혀 우리 실생활과 관련이 없을 것 같은 카오스에 대하여 다른 안목을 가지게 되었다.
우리가 보고 있는 질서는 아직 카오스로 그 관계를 생각해 내지 못하는 뷸규칙한 것이 많이 있다. 또 카오스는 본래 그 불규칙성의 운동의 제어가 매우 어려워 지금까지 많은 공학자, 과학자들이 멀리 해 온 대상이기도 하다.
그러나 겉으로 보기에 불규칙한 구조가 카오스에 의해 질서 구조임이 밝혀져서 이것을 이용하여 지금은 첨단 기능까지 구현하는 방향으로 연구가 활발해지고 있다. 또 앞으로는 이 복잡한 과학의 이론을 카오스를 통해 받아들여 그것을 새로운 과학에 적용시킬 수 있고, 새로운 사회 조직을 형성할 수 있는 그런 세계가 될 것이다. 카오스에서 가장 중요한 것은 좁은 공간에서 움직이는 이런 미시적 패턴을 어떻게 새롭게 거시적 패턴으로 만들어 내는지 그것을 알아내는 게 가장 중요하다고 생각한다. 예를 들어 인간의 생체에서 뇌의 신경소자가 어떻게 거시적인 패턴을 만들어 내는지 이해하게 되면 이 카오스 이론을 가지고 의학, 심리학 등에 큰 도움을 주리라고 생각한다.
카오스는 이러한 불규칙 속에 규칙성을 가지고 있는 일종의 자연의 매커니즘이라고 할 수 있다. 이것이 앞으로 생체나 자연, 기상, 천문 등에 더욱더 많이 활용되어 매우 중요한 역할을 할 수 있기를 나는 바란다.
by http://www.edu.co.kr/kwank99 |
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