자연은 어떻게 움직이는가 복잡계로 설명하는 자연의 원리

Name: 자연은 어떻게 움직이는가
Author: 페르 박

양장

페르 박 지음 | 정형채 , 이재우 옮김 | 한승 | 2012년 07월 20일 출간

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상품상세정보
ISBN	9788967420000(8967420005)
쪽수	312쪽
크기	148 * 210 * 30 mm /682g 판형알림
이 책의 원서/번역서	How nature works : the science of self-organized criticality / Bak, P.

책소개

이 책이 속한 분야

과학 > 교양과학 > 교양자연

일상에서 경험하는 현상에 추상적인 개념이 어떻게 적용되는가!

『자연은 어떻게 움직이는가』는 만약 신이 자연을 만들었다면 어떤 원리로 아름다우면서도 복잡한 패턴을 만들어냈을지 우리에게 놀라운 가설을 제시하는 책이다. 물리학을 넘어 경제학, 정치학, 사회학, 생물학, 지구과학 등 다양한 분야에 적용되는 복잡계와 자연을 바라보는 새로운 사고방식인 자기 조직화 임계성에 대한 원리를 역사적 에피소드를 바탕으로 쉽게 설명한다. 복잡계와 자기 조직화 임계성의 중요한 개념을 저자와 같이 협력했던 연구자들이 어떻게 발견해 나가는지 그 과정을 다양한 일화를 바탕으로 들려주고 있다. 복잡성과 임계성, 자기조직화 임계성의 발견, 단순 진화모형에서 대멸종과 단속평형, 단속평형 모형에 대한 이론, 경제학과 교통정체 등 모두 11장으로 구성하여 펄서나 블랙홀에서 지진이나 생명의 진화까지 다양한 현상에 있는 자기 조직화 임계성을 중학생 정도의 수학 실력을 갖춘 이들도 쉽게 이해할 수 있도록 생생하게 이야기한다.

옮긴이 서문
지은이 서문

제 1 장·복잡성과 임계성
제 2 장·자기 조직화 임계성의 발견
제 3 장·모랫더미 패러다임
제 4 장·실제 모랫더미와 지형 형성
제 5 장·지진과 성진 그리고 태양 플레어
제 6 장·생명 게임 : 복잡성은 임계성에서 나타난다
제 7 장·생명현상은 자기 조직화 임계현상인가?
제 8 장·단순 진화모형에서 대멸종과 단속평형
제 9 장·단속평형 모형에 대한 이론
제 10 장·뇌
제 11 장·경제학과 교통정체

참고문헌·297
찾아보기·305

출판사 서평

왜 복잡계에 대한 이론이 필요한가?
복잡계에 흥미있는 분들이 꼭 읽어야 할 책이다.
아주 의심이 많은 독자들도 만족할 것이다.≪네이처≫

물리학의 매력은 자연이 만들어내는 복잡한 패턴 속에서 질서를 찾아내고 상관없어 보이는 것을 서로 연결하는 놀라운 통찰력에서 나온다. 이 책은 만약 신이 자연을 만들었다면 어떤 원리로 아름다우면서도 복잡한 패턴을 만들어냈을지 우리에게 놀라운 가설을 제시한다. 섬세한 패턴들을 일일이 그리지 않고, 스스로 조직화하는 속성을 물질에 부여해 시간의 조각 칼로 정교하게 빚어냈을 거라는 것! 이 책을... 더보기

왜 복잡계에 대한 이론이 필요한가?
복잡계에 흥미있는 분들이 꼭 읽어야 할 책이다.
아주 의심이 많은 독자들도 만족할 것이다.≪네이처≫

물리학의 매력은 자연이 만들어내는 복잡한 패턴 속에서 질서를 찾아내고 상관없어 보이는 것을 서로 연결하는 놀라운 통찰력에서 나온다. 이 책은 만약 신이 자연을 만들었다면 어떤 원리로 아름다우면서도 복잡한 패턴을 만들어냈을지 우리에게 놀라운 가설을 제시한다. 섬세한 패턴들을 일일이 그리지 않고, 스스로 조직화하는 속성을 물질에 부여해 시간의 조각 칼로 정교하게 빚어냈을 거라는 것! 이 책을 읽고 나면, 모랫더미와 얼룩말, 지진과 화석, 나뭇가지와 조개껍데기 속에서 물리학자를 닮은 신을 발견하게 될 것이다.정재승, KAIST 바이오및뇌공학과 교수

이 책은 일상에서 경험하는 현상에 추상적인 개념이 어떻게 적용되는가를 재미있게 묘사하고 있다.≪아메리칸 사이언티스트≫

페르 박이 확신을 가지고 쓴 책. 문체는 직설적이고 내용은 자극적이다. 상쾌한 경험이 될 것이다.≪뉴사이언티스트≫

17세기 과학혁명 이후 과학기술의 혁명적인 발전은 사실 환원주의 과학에 기반한다. 컴퓨터를 비롯한 현재의 전기문명과 열기관의 발명으로 인류가 손노동에서 해방된 것도 환원주의적 과학기술이 발전했기 때문이다. 물리학에서 사물의 기본단위는 원자·핵자·쿼크가 될 수 있으며, 화학에서는 분자·고분자 등이 될 수 있고, 생물학에서는 세포·단백질·DNA·RNA 등이 될 수 있다. 그러나 사물을 구성하는 기본단위가 많이 모여서 이루어진 거시적인 시스템에서 환원주의적인 관점은 쉽게 한계를 드러낸다. 사람 한 명의 특성을 아무리 연구하더라도 많은 사람이 모여서 형성된 사회의 다양한 성질은 이해할 수 없다. 이와 같이 사물을 구성하는 기본단위가 많아지면 구성 단위 사이의 관계가 중요한 역할을 한다. 이때 사물을 이해하기 위해서는 사물을 분석적으로 보기보다는 전체적으로 바라보아야 한다.

1980년대 중반 여러 분야의 과학자들이 거시계를 전일주의적으로 탐구하는 ‘복잡계complex system’ 과학을 태동시켰다. 이 책 ≪자연은 어떻게 움직이는가?≫의 저자인 페르 박은 복잡계 연구가 태동하던 시기에 중요한 역할을 한 인물로 복잡계의 핵심 원리인 ‘자기 조직화 임계성Selforganized criticality’ 개념을 주창했으며, 이 책을 통해 그 개념이 어떻게 발전했는지를 설명해 주고 있다.
이 책은 저자와 같이 협력했던 연구자들이 복잡계와 자기 조직화 임계성의 중요한 개념을 어떻게 발견해 나가는지 그 과정을 다양한 일화를 바탕으로 누구나 읽을 수 있도록 서술하고 있다. 수학 공식은 거의 없으며 중학생 정도의 수학 실력이 있다면 누구나 이해할 수 있다. 복잡계의 개념은 물리학을 넘어서서 경제학, 정치학, 사회학, 생물학, 지구과학 등 다양한 분야에 적용된다. 복잡계를 다룬 책이 많지만 복잡계와 자기 조직화 임계성에 대한 원리를 역사적 에피소드를 바탕으로 쉽게 설명한 책은 이 책이 처음일 것이다.

“자기 조직화 임계성Selforganized criticality, SOC”은 자연을 바라보는 새로운 사고방식으로, 단순한 물리법칙을 따르는 자연이 복잡한 현상을 보이는 이유를 규명하고자 한다. SOC 관점에서 자연은 항상 균형상태에서 벗어나 있다. 균형상태가 아니라 임계상태에 놓여 있어 어떠한 사태도 일어날 수 있다. SOC는 복잡하게 보이는 자연 현상 속에 있는 패턴을 설명한다. 프랙털 구조와 대재앙의 발생 양식이 이러한 패턴의 예다. 이 이론을 적용할 수 있는 분야는 맥동성pulsar과 블랙홀 연구에서 지진이나 생명의 진화까지 다양하다. SOC 이론에서 한 가지 흥미로운 결과는 재앙이 특별한 이유도 없이 일어난다는 사실이다. 화산 폭발이나 커다란 운석과 같은 원인이 없어도 생물은 대멸종할 수 있다. 물론 SOC 이론이 특별한 원인이 없었다는 것을 증명하는 것은 아니다.

이 책은 SOC 주제를 최초로 다루었다. 기본적인 아이디어는 단순하며, 관련된 수학 모형은 대부분 간단하다. 컴퓨터를 약간이라도 다룰 줄 안다면 자신의 모형을 만들어 SOC 이론의 예측을 확인할 수 있다. 고등학교 수학도 필요하지 않다. 컴퓨터 프로그램의 일부는 인터넷에 올라와 있다. 모랫더미 실험의 일부는 독자가 스스로 할 수 있을 만큼 쉽고 비용도 들지 않는다. 물리학을 일반인이 이해하게 쓰려면 특별히 쉬운 형태로 바꾸어야 하는데 그 과정에서 대부분 중요한 개념을 놓치고 만다. 하지만 SOC는 특별히 쉬운 형태로 바꾸지 않아도 일반 대중이 기본적인 아이디어를 쉽게 이해할 수 있을 정도로 단순하다.
이 책은 과학에서 그 중요성이 계속 더 커지고 있는 자기 조직화 임계 현상을 발견한 페르 박이 일반인을 위해 직접 저술하였다. 지구 지형의 형성에서 생물의 진화 과정, 신경계의 작동, 경제 활동까지, 겉보기에는 전혀 상관없어 보이는 현상이 명확히 기술할 수 있는, 간단한 공통 성질을 가지고 있다. 이 성질을 그냥 ‘창발적 현상’이라고 하는 것이 아직까지의 설명이었지만, 진정한 설명은 아니었다. 창발적 성질을 결정하는 것은 무엇인가? 저자는 펄서나 블랙홀에서 지진이나 생명의 진화까지의 다양한 현상에 있는 자기 조직화 임계성을 생생하고 도전적인 문체로 서술하고 있다.

주가가 폭락한 다음 날에는 어김없이 신문에 주가가 급락한 원인을 분석한 기사가 실린다. 고속도로 주행 중 갑자기 정체가 극심하면 사람들은 고장이나 사고가 난 자동차가 얼마나 앞에 있을까 하고 궁금해한다. 우리가 이와 같이 반응하는 이유는 암묵적인 가정이 있기 때문이다. 주가 폭락이나 교통 체증과 같은 큰 사태에는 커다란 원인이 있을 것이라는 가정 말이다.
하지만 이 책은 커다란 사태가 특별한 원인 없이 발생할 수 있다고 말한다. 예를 들면 운석이 대충돌하는 사건이 없어도 공룡은 멸종할 수 있었다고 주장한다. 실제로 생물학적 멸종 자료나 교통 체증 시 정체 시간의 분포, 주가 변동 폭 분포 등을 분석해 보면 상식과 다른 결론을 얻는다. 커다란 사태를 초래하는 원인이 작은 사태를 초래하는 원인보다 특별히 클 이유가 없다는 사실을 알게 된다. 특별한 원인이 없어도 커다란 사태가 발생할 수 있는 이유는 우리가 사는 세계가 복잡계이기 때문이다. 닫기

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