카오스의 이해-연인의 마음을 이해하기 위해서 -5)

[수양버들]

카오스의 이해, 

      연인의 마음을 이해하기 위해서 -5

모래시계에 대해서

창발에 대해서

꼴랑 모래가 더미를 이루는 현상 하나를 두고

온갖 상황이 벌어지는 데 대해 어안이 벙벙해질 것이다.

그게 그렇게 중요한 현상인가?

고작 그까짓 거 가지고...? 할 테지만 내가 괜히 모래더미 이야기를 시작했을까? 지금 말하고자 하는 현상도 역시나 모래더미 현상과 관련된 이야기이고 또한 예사로 넘어갔었던 현상을 되짚어보는 이야기이며 결국 연인의 마음을 이해하고자 하는 궁극(?)의 목표를 향한 이야기이다 ^^

‘모래시계가 일정한 속도로 내려가기 위해서는 

모래 알갱이의 크기와 모래시계 목(neck)의 지름이 적당한 비율로 이뤄져야 한다’ 는 길다란 논문 제목은 좀 우습기도 하고 세계적인 과학자가 쓰기에는 좀 어이가 없는 논문제목일 테지만 해설 정도라도 제대로 정색하고 읽어보면 그 참 만만치 않다고 할 내용이더라.

1993년 

위 논문의 저자인 샤오-룬 워 교수에 따르면, 모래시계의 목을 중심으로 위쪽과 아래쪽의 기압이 1만분의 1이라도 차이가 나면 일정하게 떨어지지 않고 불규칙적으로 똑똑 떨어지는 현상을 만들어낸다고 한다. 쉽게 말해서 한번 만들어 보라면 거의 불가능한 역학이 그 속에 숨어있다는 말인거라...

만약,

물이 가득 들어있는 드럼 통 옆구리에 구명을 뚫을 때 그 구멍의 위치가 드럼 통 위냐 아래냐에 따라 흘러나오는 물줄기의 세기가 달라질 것이다. 이처험 액체는 위에서 누르는 압력에 따라 물줄기의 속도가 달라지고, 시간이 갈수록 물줄기는 점점 가늘어 질 것이며, 마지막 물방울은 아예 떨어지지 못하고 드럼통에 아에 달라붙어(표면장력 이라고 하지?) 있게 될 것이다. 즉, 시계로서의 노릇을 하지 못한다는 말이 되겠다.

그렇다면 

모래는 어떻게 위에서 누르는 모래의 양에 상관없이 일정한 흐름을 만들 수 있는 것일까? 재거 교수의 설명에 의하면 모래더미의 경우 바깥 경사면만 액체의 성질을 띠며, 모래더미의 중심부는 대부분 고체의 성질을 나타낸다. 모래시계의 경우 유리면에 닿는 경사부분의 모래는 액체처럼 미끄러져 내려가지만, 위에서 누르는 모래는 고체처럼 고정돼 있다. 따라서 밑으로 흘러 내려가는 모래에 압력을 가하지 않기 때문에 모래가 일정한 속도로 내려갈 수 있는 것이다

8세기 프랑스의 성직자 라우트프랑이 발명하였다고....

물론 이런 모래시계도 단순히 호사가들의 노리개 역할만 하는 것이 아니고 실생활과도 밀접한 관련이 있다고 한다.

가령, 유럽의 농경지에서는 곡물이나 사료를 저장하는 ‘사일러’라는 원탑 모양의 창고가 있는데, 이곳에서도 곡물이 한꺼번에 무너지지 않고, 필요한 만큼 일정하게 떨어지게 하는 것이 상당히 중요한 문제여서 모래시계 관련 연구는 절실하다고 한다,

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모래더미가 

제 스스로 일정한 각을 유지하려는 특성이 있다는 말은 멈춤각이라는 말로 이해가 되었다면, 왜 모래더미가 어느 순간 제 스스로 일정한 각을 유지하려 할까?에 대한 설명이 덧붙여져야 할 것이다. 말을 바꾸어 왜 복잡한 현상을 만드는 것들이 지멋대로 살다가 어느 순간 자기조직화라는 현상을 만들어서 질서가 있는 척 할까에 대한 설명이 필요한데, 그 부분에 대한 과학자들의 다양한 설명이 흘러나오고 있더라.

가령 

1923년 모건이라는 과학자가 제안한 '창발 emergent '개념을 프리고진이라는 벨기에 연구팀 과학자가 비평형 열역학 연구와 요즘의 카오스 이론 등으로 설명을 시도하고 있다고 하더라. 그리고 그깟 모래더미 현상이 이루어 지는 과정같은 거 연구한 결과로 프리고진이라는 학자는 노벨상도 받았다고 하고.

즉, 

어느 순간 제 스스로 질서가 발생하는 현상은 우리가 일상에서 예사로 접할 수 있는 현상이지만 왜 그렇게 되는 지에 대한 연구는 이제 시작단계라는 소리라..가령 물고기 무리가 큰 물고기에 쫓겨 떼를 이룰 때 보여주는 모습은 저네들 하나 하나는 의도하지 않았는데도 집단이 되는 순간 그렇게 형상을 짓는거라. 그리고 새들의 군무 모습도 그렇고, 특히 철새들의 형태를 짓는 모습은 너무나 자연스럽게 우리 눈에 다가올 것이다. 그런 형태에 대해 왜 그러냐는 질문에 답하는 과정에 나오는 용어가 바로 '창발(創發)'이라는 용어인 것이다.

학자들은,

생명의 탄생도 그렇고 그 생명의 진화도 그렇고, 특히 우리 인간들의 의식 형성도 그런 창발 내지 자기조직화 현상을 이해함으로써 설명이 가능하다고 하더라고. 그런 거 보면 모래 더미가 더 이상 쌓이지도 않고 풀썩 무너져 내리지도 않으면서 형태를 짓는 그런 거에 그 참 왜그럴까? 하고 궁금해 하는 것이 이게 보통 문제가 아닌거지? 알고 보면?

가령,

산소와 수소가 만나서 물이 된다는 거 화확 공부할 때 배웠지?

그런데 산소용접기라는 기계를 생각해보면 이 기계에서 나오는 놈이 산소잖아? 그럼 산소가 불을 만드는 놈이라는 건데, 이게 수소랑 만나서 정 반대의 물이 되는 것은 이게 전형적인 창발현상인거라. 느닷없는 능력이 새로 생기는 거니까..마찬가지로 생명체가 형성되는 것도 그 기본이 비록 CHON 이라 할지라도 그게 합쳐지면 전혀 개개원인들이 지니지 못한 느닷없는 능력을 발휘하는 거지?

생명체의 진화도 그런거잖아?

침팬지에서 인류로의 진화도 그게 가당키나 할까? 그런데도 느닷없이 그 무엇이 작동되어 침팬지로서는 어찌해볼 수 없는 인간으로의 진화가 이루어진 경우는 그 무엇으로 설명할 수 있을까? 오로지 창발현상 말고는 없지 않느냐는 게 요즘 떠오르는 과학계-복잡계-의 연구분야라는 소리가 되겠다.

창발의 이해 :

기본 요소에서는 찾아볼 수 없는 어떤 특성이 전체에서 새롭게 저절로 생겨난다.

이전 단계에선 없던 것이 새롭게 나타난 현상

하위 계층(구성 요소)에는 없는 특성이나 행동이 상위 계층(전체 구조)에서 자발적으로 돌연히 출현하는 현상

전체는 부분의 합보다 커지는 현상

미시적인 부분의 각각의 특성만으로는 설명할 수 없는 전체로서 나타나는 복잡한 현상

저급한 능력들의 상호작용이 고급한 활동을 낳는다

예측불가능성과, 창조적이고 일관된 조직화가 함께 있는 현상.

이런 몇 가지 기본적인 설명 가운데 한 개에만 필이 꽂혀도 창발의 개념을 잡는데는 무리가 없을거라..

 창발현상-   새들이  V자형 편대 비행을 하는 예-이런 형태의 비행으로 에너지 효율이 극대화 된다고 하지?

창발의 예 :

개미 한 마리가 할 수 있는 일은 한계가 있지만 수백만 마리가 모이면 청사진이 없이도 스쿨버스 크기의 통풍이 되는 지   

   하 동네를 만들어 낸다.

새떼를 쫓아보면 마구잡이로 날라오르다가 어느 순간 대열을 형성한다.

창발의 자연현상 ;

눈송이 결정체 형성

폭풍우 형성

우리의 뇌를 한번 생각해 보자.

뇌의 그 어떤 부분이 '생각'이라는 것을 할 능력이 있을까? 뇌 세포가 천억 개라지만, 그것들이 천억 개면 뭐하고 뉴런이 아무리 전기를 부지직거리며 요동을 쳐도 안되는 거는 안되는 거 아니까? 아무리 많이 모여도 부질없을 거 같지 않은가? 그런데도 그런 원인들이 너무 많다보면 저네들끼리 뭔가 요술을 부려서는 마음이란 거를 만들어내고 의식이니 하는 거를 형성해 내잖아? 말도 안되는데도 뭔가 되고 있잖아? 어떻게 보면 어이가 없는 노릇 아니것어? 이런 것을 '창발'이니 하는 것으로밖에 달리 설명할 길이 없지 않느냐는거라...

이런 억지같은 논리는,

내가 해보는 소리가 아니고, 세계적인 과학자인 스티븐 호킹이 하는 설명 가운데 들어있더라. 그는 말한다. 우리의 의식? 그것은 물리학의 작용일 뿐이다. 자유 의지? 그런 게 어디있느냐고 하더라. 인간 스스로 그렇게 존엄을 가정할 뿐이고 실은 그것도 조금 더 복잡한 뇌세포 작동의 물리 현상일 뿐이라고 주장하더라. 설명을 듣고보면 일리 있는데 어째 좀 찜찜하긴 하지? 감히 우리가 지닌 양심이나 자유의지니 인간의 의미니 하는 고귀한 것들이 한갖 하찮은 것들의 작용이라고 못을 박아 버리면 우리는 어쩌라고?

인간의 의식 이야기가 나온 김에 몇 마디 덧붙이면,

콘웨이라는 과학자는 '생명게임' 이라는 바둑판 모양의 무한대 판을 이용한 프로그램을 이용해서 간단한 기본조건만 제시한 후 어떤 상황이 되는 지를 시도했는데, 주어진 조건을 벗어나서는 조건외의 완전히 새로운 방식으로 지가 마치 살아있다는 듯 의식있는 생존체처럼 제시되지 않은 일들을 해 나가더라는 실험이다. 바로 무생물이 그런 짓을 하더라는 소리다.

우리가 고유하게 가진 듯 뻐기는 '관점'이라는 것도 실제로는 얼마나 허황된 것이던가?

우리 시각의 맹점을 인지하면 참 허망해서 도대체 우리가 뭐를 단단하게 믿을 것이 있나? 싶은 허망한 기분에 빠지게 될 것이다. 전에도 언급한 것 같은데, 우리가 도봉산을 바라본다고 할 때, 우리는 당근 도봉산이 한 눈에 들어온다고 생각할 테지만 실제는 그렇지 않거든. 우리 눈에 들어온 경치의 겨우 1/10 정도만 보는 거고 나머지 경치는 이제까지의 선입견이 조합되어 비스무리한 장면을 채워넣어서는 마치 지금 이 순간 전경을 본다고 착각을 하도록 우리의 뇌가 작동하는 것이라지 않든가?

불시에 솟아나는 특성을 창발성(영어: emergent property) 또는 이머전스(영어: emergence)라고도 부른다고 한다.

너무 많은 뇌 세포가 모여 불시에 생명이라는 특성이 솟아나온다. 그러면 이제부터는 뇌세포 개개가 지닌 성질과는 전혀 별개의 기능을 하기 시작한다. 이런 것을 '자기 조직화'한다고 하고. 각 뉴런의 DNA는 한 세포가 어떻게 작동하고 다른 세포들과 어떻게 관계를 맺을지 일반적인 지침을 줄 뿐, 논리나 이성, 또는 '종의 기원' 이니 '노인을 위한 나라는 없다'라는 소설을 위한 지침을 주지는 않는다. 그럼에도 불구하고, 이 세포들의 덩어리에서 '다윈'과 '코엔'이 나온다.

  - '온달이' 일부 패러디-

우리네 어버이들,

무슨 일이 있으면 새벽에 물 떠놓고 먼 데 산을 향해 머리를 조아리는 모습이 우리들에게 익숙하지? 그게 그냥 정성을 모으는 작업일 수도 있것지만, 어쩌면 우리네 어버이들은 스스로도 의식하지 못한 채 먼 산에 있는 숱한 개개 원인들의 덩어리들이 무슨 조화를 부린다는 것을 눈치채고서는 그 조화속에 자신의 기도를 슬몃 집어넣는 행사를 하는 거 아닐런지..창발은 불시에 예측을 불허한 방향과 성질을 지닌 채 일어난다는 사실을 느끼고서는 말이지..

지금도 내가 등산행사에 참여한다고 하면,

우리 집 노친네는 그런다. 산에 첫발을 올리기 전에 산을 향해 창발이 유리하게 일어나도록 인사올리라고 그런다. 난 여태까지는 그 깊은 물리학적 개념을 잘 몰라서 그 충고를 예사로 들었지.. 어떻게 우리 노친네가 물리학 복잡계를 공부했다는 사실을 내가 눈치챌 수 있었것는가? 아니보살 하고 평생을 살아온 어른인데...

[변수석]

니 글을 읽을 때 항상 반박, 거부, 시비 거리들을 쥐고 만지작대다가 이쯤해서 백기를 들고 싹싹하니 항복문서에 사인을 할 수 밖에 없다. 이것이 니가 말하던 종교가 아닌가 싶다. 결국은 무릎을 꿇고 머리를 조아리게 되는... 이제 어깃장을 놓는 방법은 단무지로 주먹외는 방법이 없다. 내 아무리 뿔뿔이 흩어져있는 지식을 싹싹 긁어모아봐도 결국은 맨땅에 헤딩. 언제쯤 세례를 베푸실지 알려주시면 교리를 열심히 공부하겠나이다. 지엄하신 하늘이 전하는 말씀을 귀히 받자와 충직한 종복으로 이 불민한 삶의 등불로 삼고자 하나이다.

[배미]

수서가, 자기 하인에게조차 영웅인 영웅은 엄따 안카더나. 나는 용주를 너무 자주, 너무 가까이서 보기 때문에--담배 불구녕이 난 바지를 입고 다니고, 눈이 어두워 면도할 때 놓치는 수염 한 두 가닥을 너절하게 붙인 채로 깔끔한 여고생들 앞에 서는 그의 모습을 알고 있기에--나는 너처럼 쉽게 무릎이 꿇어지지가 않는다. 대충 흉내만 내고 말거라.

[변수석]

담배 불구녕이 난 바지나 면도할 때 놓친 수염 한 두 가닥이 오히려 교주님의 권위 훼손보다 정상의 지성을 사는 분의 신비로을 더하는 면모일테니 오히려 흠숭의 정이 더욱 돈독하여지이다.