[독서 논술, 수학 과학] “카오스”(Chaos Making a New Science), 제임스 글릭(James Gleick)

“카오스”(Chaos Making a New Science), 제임스 글릭(James Gleick)

 

"Chaos is governed by a simple set of rules, but there are absolute limits to predicting future states."

(카오스는 하나의 단순한 규칙에 의해 지배되지만, 미래의 상태를 예측하는 데에는 절대적인 한계가 있다.)

 

"카오스 : 새로운 과학의 탄생"은 1987년 출간된 제임스 글릭(James Gleick)의 책으로 현대 과학에서의 카오스 이론을 소개한 것으로 유명하다. 이 책은 과학사, 수학, 철학 등 다양한 영역을 아우르며, 카오스 이론의 개념과 그에 따른 과학적 발견들을 설명한다. 글릭은 카오스에 대한 우리의 관점을 변화시키고 이를 통해 우리가 세상을 이해하는 방식을 변화시키는 과학적 혁명의 시작을 제시한다. 그는 카오스 이론이 과거의 전통적인 과학적 접근법을 뒤엎으며 새로운 시각을 제시한다고 주장한다. 이 책은 카오스 이론을 다룬 첫 번째 대중적인 저서로서 과학과 기술이 어떻게 우리의 세상을 이해하는 데에 새로운 관점을 제공하는지에 대해 탐구한다.

제임스 글릭

1. 저자, 제임스 글릭(James Gleick)

 

제임스 글릭(James Gleick)은 미국의 작가이자 저널리스트로 과학과 기술에 관한 주제로 작품을 쓰고 있다. 1954년 8월 1일에 뉴욕에서 태어났으며 하버드 대학교를 졸업한 후 "뉴욕 타임스"와 "월스트리트 저널"에서 기자로 활동했다. 그의 작품 중에서 가장 잘 알려진 것은 "카오스 : 새로운 과학의 탄생"과 "정보 : 정보의 역사와 이론" 등이다. 글릭은 과학적인 주제를 폭넓게 다루면서도 이해하기 쉽고 흥미로운 글로 읽는 이들을 매료시키고 있다. 그의 작품은 과학과 기술에 대한 폭넓은 지식과 분석력을 바탕으로 통찰력 있고 풍부한 내용을 제공한다.

 

2. 저작 동기

 

제임스 글릭의 "카오스 : 새로운 과학의 탄생"은 1970년대 후반과 1980년대 초반의 과학 혁명을 다룬다. 그 당시에는 컴퓨터 기술의 발전과 함께 비선형 동역학과 카오스 이론이 발전하고 있었다. 이는 과학계에 새로운 시각과 이론을 제시했고 많은 혁신적인 발견을 이끌어 냈다. 글릭은 이러한 혁명적인 변화를 주목하고 이를 대중에게 소개하고 설명함으로써 과학의 진보를 널리 알리고자 했다. 이 책은 카오스 이론의 본질과 응용, 그리고 과학의 성장 과정에 대한 이야기를 다루며 사람들에게 현대 과학의 본질에 대한 새로운 이해를 제공한다.

 

3. 시대적 배경

 

"카오스 : 새로운 과학의 탄생"이 출간된 1987년은 과학의 분야에서 혁신적인 발견과 이론이 풍부하게 일어나는 시기였다. 1970년대 후반과 1980년대 초반에는 컴퓨터 기술의 발전으로 많은 과학자들이 복잡한 현상을 모델링하고 분석할 수 있는 도구를 얻었다. 이 기술의 도움으로 비선형 동역학과 카오스 이론 같은 새로운 학문이 발전하게 된 것이다.

 

이 시기에는 전통적인 과학적 접근법이 깨지고 불규칙한 현상의 이해와 예측에 대한 접근이 변화했다. 이는 물리학, 생물학, 환경학, 경제학 등 다양한 분야에서 혁신적인 발견을 이끌어냈다. 이러한 시대적 배경 속에서, "카오스 : 새로운 과학의 탄생"은 카오스 이론이 과학계에 끼친 영향과 중요성을 보여주며 과학 혁명의 한 부분으로 자리 잡았다.

 

4. 테마

 

"카오스 : 새로운 과학의 탄생"의 주요 테마는 불규칙성과 복잡성에 대한 이해다. 책은 전통적인 과학적 접근법이 아닌 비선형 동역학 및 카오스 이론과 같은 새로운 접근법을 소개하면서 복잡한 현상과 불규칙한 패턴을 설명하고 예측하는 방법을 탐구한다. 불규칙성과 복잡성이 네트워크, 기후, 경제 시스템 등 다양한 영역에서 어떻게 나타나는지를 탐구하며, 이를 통해 우리의 세계를 더 깊이 이해하고 예측하는 데에 도움이 되는 새로운 도구와 개념을 제시한다. 이를 통해 우리는 예전에는 무질서하다고 여겨졌던 것들도 어떤 규칙 아래에서 발생한다는 사실을 이해하게 된다.

 

5. 캐릭터들

 

"카오스 : 새로운 과학의 탄생"은 특정한 캐릭터를 중심으로 이야기되는 것은 아니지만 주요한 인물들이 책에서 언급된다. 이들은 주로 과학자들이며 비선형 동역학과 카오스 이론을 개척하고 발전시킨 인물들이다.

 

1) 에드워드 로렌츠(Edward Lorenz) - 유명한 로렌츠 근접성 이론 : 에드워드 로렌츠(Edward Lorenz)는 미국의 대기 과학자이자 수학자로 로렌츠 근접성 이론(또는 로렌츠 부력)의 개척자로 잘 알려져 있다. 이 이론은 복잡한 동적 시스템에서 조금만 초기 조건이 다르더라도 결과가 크게 달라질 수 있다는 것을 보여준다.

 

로렌츠는 1960년대 초반에 날씨 예측 모델을 개발하면서 이 이론을 발견했다. 그는 컴퓨터를 사용하여 기상학에서 사용되는 예측 모델을 시뮬레이션하고 있었는데 입력값을 소수점 몇 자리에서 반올림하여 시뮬레이션을 시작하는 사소한 실수를 저질렀다. 이 결과 전혀 다른 결과치가 나타났고 이러한 사건 이후에 로렌츠 근접성 이론이 시작되었다.

 

로렌츠 근접성 이론은 '나비 효과'로도 알려져 있는데 이는 브라질의 아마존 우림에서 나비가 날갯짓을 하늘로 쳤을 때 그 작은 힘이 최종적으로 세계의 다른 곳에서 폭풍우를 일으킬 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 이론은 카오스 이론의 기초가 되며 복잡한 시스템에서의 예측 불가능성을 보여주는 중요한 개념으로 자리 잡았다.

 

2) 마이클 반슬리(Michael Barnsley) 맨델브로트 집합(Mandelbrot set) : 마이클 반슬리(Michael Barnsley)는 영국 출신의 수학자이자 컴퓨터 과학자로 다양한 분야에서 기여한 인물이다. 그는 주로 프랙탈 기하학 및 재귀적 함수 시스템에 대한 연구로 유명하다.

 

맨델브로트 집합(Mandelbrot set)은 프랙탈 기하학의 가장 유명한 예시 중 하나다. 이는 복소수 평면에서 정의되는 특별한 형태의 세트로 프랙탈 기하학의 기본적인 개념을 시각적으로 보여준다. 맨델브로트 집합은 반복적인 계산을 통해 생성되는데 각 점이 특정 조건을 충족하는지에 따라 집합에 속하는지 여부가 결정된다.

 

맨델브로트 집합은 1970년대에 폴리시 수학자 마이클 반슬리에 의해 처음 소개되었다. 그는 컴퓨터를 사용하여 수백만 개의 점을 계산하고 시각화하여 이러한 현상을 발견했다. 이후 맨델브로트 집합은 수학, 물리학, 컴퓨터 과학 등 다양한 분야에서 연구되고 응용 되어왔다. 그것의 아름다운 구조와 예측 불가능한 성질은 다양한 분야에서 많은 관심을 끌고 있다.

 

3) 요하네스 케플러(Johannes Kepler) : 요하네스 케플러(Johannes Kepler)는 16세기와 17세기 초기에 독일에서 활동한 천문학자, 수학자, 물리학자다. 그의 업적은 천문학, 수학, 물리학 분야에서 혁명적인 발견과 이론을 세운 데에 있다.

 

케플러의 주요 업적 중 하나는 태양계의 행성 운동에 관한 세 개의 법칙을 발견한 것이다. 이들은 케플러의 "케플러의 행성 운동 법칙"으로 알려져 있다. 이러한 법칙은 태양 주위를 공전하는 행성들의 궤도를 설명하는데 중요한 역할을 하며 이후 뉴턴의 만유인력법칙의 이론적 기초가 되었다.

 

케플러는 천문학적인 관측 결과를 분석하여 케플러의 천구학(Kepler's laws of planetary motion - 케플러의 행성 운동 법칙)이라고도 불리는 천체 운동에 관한 법칙을 제시했다. 이는 고전적인 천문학적 이론을 현대 천문학에 기여하는 데 큰 영향을 끼쳤다.

 

케플러의 업적은 그의 과학적 업적뿐만 아니라 그의 열정적인 탐구 정신과 학문적인 진취적 태도에도 주목할 만하다. 그의 노력과 연구는 현대 천문학과 물리학의 기초를 마련하는 데에 지대한 영향을 끼쳤다.

 

이들의 연구와 발견은 카오스 이론의 발전에 큰 기여를 했으며 책에서 이들의 이야기를 통해 카오스 이론의 본질을 이해하는 데에 도움이 된다.

카오스

6. 줄거리 요약

 

제임스 글릭의 "카오스"는 20세기 후반 혁신적인 과학 분야로 떠오른 카오스 이론의 역사와 발전 과정을 생생하게 그려낸 책이다. 이 책은 단순히 과학적 개념을 설명하는 데 그치지 않고 카오스 이론이 다양한 학문 분야와 사회 전반에 미친 영향을 심도 있게 탐구한다.

 

1) 카오스 이론의 핵심 개념 : 카오스 이론은 겉보기에는 무작위적이고 예측 불가능해 보이는 복잡한 시스템에서도 기본적인 규칙과 질서가 존재한다는 것을 보여준다. 이는 기존의 과학적 패러다임에서 지배적이었던 선형적 사고방식과는 완전히 다른 새로운 관점을 제시했다.

 

2) 카오스 이론의 주요 특징

 

① 카오스 시스템의 민감성 : 카오스 시스템은 초기 조건에 매우 민감하게 반응한다. 아주 작은 변화조차도 시간이 지남에 따라 엄청난 차이를 만들어낼 수 있다. 이는 나비 효과로 잘 알려져 있다.

② 반복 불가능성 : 카오스 시스템은 완벽하게 반복될 수 없다. 아무리 작은 변화라도 시스템의 미래 상태를 완전히 바꿀 수 있기 때문이다.

③ 분산된 질서 : 카오스 시스템은 겉보기에는 무작위적이고 혼란스럽게 보이지만 기본적인 규칙과 질서를 가지고 있다. 이러한 질서는 시스템 자체 내에서 발생하며 외부로부터 부여되는 것이 아니다.

 

3) 카오스 이론의 영향 : 카오스 이론은 기상학, 물리학, 경제학, 생물학, 심지어 예술과 철학 등 다양한 분야에 혁신적인 변화를 가져왔다.

 

① 기상 예측 : 카오스 이론은 기상 예측의 정확도를 크게 향상시켰다. 과거에는 단순한 선형적 모델을 사용하여 기상을 예측했지만 카오스 이론은 기상 시스템의 복잡성을 고려하여 더 정확한 예측을 가능하게 했다.

② 경제 시스템 : 카오스 이론은 경제 시스템의 변동성을 이해하는 데 도움을 준다. 경제 시스템은 카오스 시스템의 특징을 보여주며 작은 변화가 예측하지 못한 결과를 초래할 수 있다.

③ 생명체의 변화 : 카오스 이론은 생명체의 변화 과정을 이해하는 데 새로운 시각을 제공한다. 생명체는 카오스 시스템 속에서 변화하며 환경과의 상호작용을 통해 새로운 특성을 발달시킨다.

 

4) 카오스 이론의 사회적 의미 : 카오스 이론은 우리가 세상을 이해하는 방식에 깊은 영향을 미쳤다. 과거에는 세상을 단순하고 선형적인 시스템으로 생각했다. 하지만 카오스 이론은 세상이 훨씬 더 복잡하고 예측 불가능하다는 것을 보여준다. 이는 우리가 세상에 대한 불확실성을 인정하고 새로운 사고방식을 채택해야 한다는 것을 의미한다.

 

"카오스"는 카오스 이론의 역사와 발전 과정을 흥미롭고 읽기 쉽게 설명하면서 이 새로운 과학이 우리에게 어떤 의미를 가지는지 깊이 있게 탐구한다. 이 책은 과학자, 학생, 일반 독자 모두에게 흥미로운 읽을거리를 제공한다.

 

마치는 말(적용)

 

제임스 글릭의 "카오스"는 카오스 이론이라는 새로운 과학 분야의 탄생과 발전 과정을 생생하게 그려낸 책이다. 이 책은 단순히 과학적 개념을 설명하는 데 그치지 않고 카오스 이론이 다양한 학문 분야와 사회 전반에 미친 영향을 심도 있게 탐구한다.

 

1) 카오스 이론의 한국 사회 적용 가능성 : 카오스 이론은 한국 사회의 다양한 측면에 적용될 수 있는 가능성을 가지고 있다.

 

① 사회 변화 예측 : 카오스 이론은 한국 사회의 급격한 변화와 불확실성을 이해하는 데 도움이 될 수 있다. 카오스 시스템의 특징인 초기 조건에 대한 민감성과 반복 불가능성은 한국 사회의 변화를 예측하는 어려움을 설명하는 데 유용하게 활용될 수 있다.

② 경제 정책 수립 : 카오스 이론은 한국 경제의 변동성을 이해하고 더 효과적인 경제 정책을 수립하는 데 도움이 될 수 있다. 카오스 이론은 경제 시스템의 복잡성과 예측 불가능성을 강조하며 단순한 선형적 모델로는 경제 시스템의 변화를 정확하게 예측하거나 제어할 수 없다는 것을 보여준다.

③ 사회 문제 해결 : 카오스 이론은 범죄, 교통, 환경 오염 등 다양한 사회 문제를 해결하는 데 새로운 시각을 제공할 수 있다. 카오스 이론은 이러한 문제들이 단순한 원인과 결과 관계로 설명될 수 없는 복잡한 시스템 속에서 발생한다는 것을 보여주며 해결 방안을 모색하는 데 새로운 접근 방식을 제시한다.

 

2) 카오스 이론의 한국 사회 적용 과제 : 카오스 이론을 한국 사회에 적용하는 데는 다음과 같은 과제를 해결해야 한다.

 

① 데이터 부족 : 카오스 이론을 활용하기 위해서는 시스템의 작동 방식을 이해하는 데 필요한 데이터가 충분히 확보되어 있어야 한다. 하지만 한국 사회는 아직 많은 분야에서 데이터 수집과 활용이 부족한 상황이다.

② 전문가 부족 : 카오스 이론을 연구하고 활용할 수 있는 전문가가 부족하다. 카오스 이론은 비교적 새로운 학문 분야이기 때문에 한국에서는 아직 전문가 양성이 제대로 이루어지지 않은 상황이다.

③ 사회적 인식 개선 : 카오스 이론은 기존의 선형적 사고방식과는 다른 새로운 관점을 제시하기 때문에 사회적 인식 개선이 필요하다. 카오스 이론에 대한 이해를 높이고 이를 다양한 분야에 적용할 수 있도록 사회적 인식을 개선해야 한다.

 

카오스 이론은 한국 사회의 다양한 측면에 적용될 수 있는 가능성을 가지고 있지만 아직 해결해야 할 과제도 많다. 카오스 이론에 대한 이해를 높이고 이를 한국 사회의 다양한 분야에 적극적으로 활용한다면 한국 사회의 다양한 문제 해결에 도움이 될 수 있을 것이다.

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