우연은 어떻게 우주를 작동시키는가!
이언 스튜어트, 마크 뷰캐넌을 비롯한 23인의 학자가 밝히는
우주 안에서 벌어지는 행운, 무작위성, 확률에 대한 매력적인 통찰!
어떤 기막힌 우연으로 삶이 바뀌는 경험을 한 적이 있거나, 적어도 들어본 적이 있을 것이다. 친구 대신 나간 소개팅에서 예전에 짝사랑하던 사람을 다시 만나 결혼하게 되었다든가, 생전 처음 간 여행지에서 하룻밤 묵은 숙소가 알고 보니 어릴 적 헤어진 아버지의 집이었다는 영화 같은 이야기들 말이다. 사람들은 이런 이야기를 접하면 ‘기적 같은 일이 일어났다’고 신...
우연은 어떻게 우주를 작동시키는가!
이언 스튜어트, 마크 뷰캐넌을 비롯한 23인의 학자가 밝히는
우주 안에서 벌어지는 행운, 무작위성, 확률에 대한 매력적인 통찰!
어떤 기막힌 우연으로 삶이 바뀌는 경험을 한 적이 있거나, 적어도 들어본 적이 있을 것이다. 친구 대신 나간 소개팅에서 예전에 짝사랑하던 사람을 다시 만나 결혼하게 되었다든가, 생전 처음 간 여행지에서 하룻밤 묵은 숙소가 알고 보니 어릴 적 헤어진 아버지의 집이었다는 영화 같은 이야기들 말이다. 사람들은 이런 이야기를 접하면 ‘기적 같은 일이 일어났다’고 신기해하며 거기에 어떤 심오한 의미가 있다고 여긴다. 예를 들어 옆집에 딸과 동갑인 아이가 이사 왔는데, 둘의 생일이 똑같은 걸 알고 나서 두 아이가 틀림없이 절친이 될 거라고 여기는 식으로 말이다. 하지만 정말로 그런 것일까? 이런 설명되지 않는 일들에는 대체 어떤 힘이 숨어 있는 것일까?
‘우연(chance)’이란 일정한 법칙으로 설명하기 어려운 일들, 불규칙하고 무작위적인, 의도하지 않은 일들을 뜻한다. 이 책 《우연의 설계》에서는 우연이란 실제로 무엇이며, 우주가 탄생하고 지금껏 지속되는 과정에서 우연이 어떤 역할을 했는지, 우리가 ‘기적 같은 우연’이라고 믿는 일에는 어떤 힘이 작용하는지, 흔히 ‘운이 좋다’고 생각하는 사람들은 어떻게 운을 손에 넣었는지 등 우연에 대한 궁금증을 풀어간다. 더불어 우연 혹은 행운이 정말 비과학적인 것인지, 우리의 인생에 도움이 되도록 우연을 활용할 수 있는 방법은 무엇인지에 대해서도 알아본다. 이언 스튜어트, 마크 뷰캐넌, 폴 데이비스 등 저명한 과학 저술가들이 이 탐험의 안내자가 되어 독자들을 흥미로운 우연의 세계로 인도한다.
▼ 우주의 탄생과 생명의 시작, 우연이 가져다준 가장 위대한 선물
오늘날 인류가 지구에 존재하는 것부터가 우연에서 시작된 일이다. 심지어 달이 탄생해서 지구의 위성이 된 것도 우연이 가져다준 행운이다. 유아기 지구가 자리 잡고 있던 당시 태양계는 어지럽게 날아다니는 바윗덩어리들로 가득했다. 이 바윗덩어리 중 하나가 지구로 날아들어 일부는 지구에 달라붙었고, 나머지는 지구에서 떨어져 나온 물질과 함께 지구 주위를 돌게 되면서 달이 만들어진 것이다. 이처럼 모행성에 비해 비정상적으로 큰 위성이 만들어진 덕분에 지구 자전축이 기울기를 유지하면서 생물이 살 수 있는 환경이 조성되는 행운을 얻을 수 있었다.
그렇다면 생물은 어떻게 지구에 살게 되었을까? 사실 세균 같은 단순 세포가 지구에 등장한 것은 당연히 일어나리라 기대할 수 있는 일이다. 에너지가 만들어질 수 있는 조건만 맞아떨어진다면, 어디서든 필연적으로 등장할 수 있다. 하지만 생화학자 닉 레인의 연구에 따르면 복잡한 생명체의 등장은 전혀 필연적인 일이 아니다. 단순 세포가 조금씩 복잡한 세포로 진화했다면 그 중간 단계 세포들이 존재했을 텐데, 그 흔적을 전혀 찾을 수가 없다. 닉 레인은 단순 세포가 복잡한 세포로 진화하는 과정은 지금까지의 지구 역사 중에 딱 한 번, 그것이 아주 우연히 한 단순 세포가 또 다른 단순 세포를 자기 안으로 끌어들이면서 일어났다고 설명한다.
▼ 어떻게 행운의 여신을 내 편으로 만들 수 있을까?
로또 1등에 당첨되거나 경품 추첨에 수시로 당첨되는 사람을 보면 어쩜 저렇게 운이 좋을까 하고 부러워하게 된다. 행운과는 담 쌓은 자신을 탓하면서 말이다.
심리학자인 리처드 와이즈먼은 행운의 과학을 연구해보기로 했다. 신문에 광고를 실어 자기가 특히 운이 좋거나 나쁘다고 생각하는 사람들을 모집했다. 그들에게 로또처럼 무작위로 일어나는 사건의 결과를 예측해보도록 했다. 그 결과 운이 좋은 사람과 나쁜 사람의 점수에는 차이가 없이 확률과 일치하는 결과를 나타냈다. 이후 계속된 실험과 설문 결과, 운이 좋다는 사람들은 기회를 스스로 만들어내고 포착하는 능력이 뛰어나다는 사실을 발견했다.
과학의 수많은 발견과 발명이 우연을 통해서 이루어졌다는 사실은 많은 사람들이 알고 있다. 알렉산더 플레밍이 세균 배양 접시에 날아든 곰팡이 포자로 인해 페니실린을 발견한 것도, 살충제 후보감이었던 염소처리한 당분을 ‘테스트(test)’해보라는 말을 ‘맛보라(taste)’는 말로 잘못 알아들은 화학자 샤쉬스칸트 파드니스가 감미료 ‘수크랄로스’를 발견하게 된 것도 의도치 않은 우연한 사건으로 인해 일어난 일들이다.
그렇다면 이러한 과학의 업적은 그저 우연의 힘이라고만 해야 할까? 과학자들은 자기가 무엇을 찾으려는지 이미 알고 있다. 다만 예상치 못한 곳에서 그 답을 발견했을 뿐이다. 플레밍의 경우도 이미 세균을 죽이는 화합물을 찾기 위해 여러 해 동안 연구 중이었다. 또 이러한 발견을 실용화하려면 다시 수많은 시간 동안 연구와 실험을 거듭해야 한다. 자신에게 찾아온 우연한 기회를 오류라 무시하지 않고 그 중요성을 알아차려 유용한 결과로 바꾸어놓을 수 있는 지혜가 있는 사람에게만 이런 행운은 제대로 빛을 발하는 것이다. ‘행운은 준비된 자에게만 찾아온다’는 루이 파스퇴르의 말을 다시 한 번 되새겨야 하는 이유다.
▼ 우연을 우리 생활에 활용하는 방법
세상이 어떤 일정한 법칙에 따라 움직여야 한다고 믿는 사람은 무작위성, 예측 불가능, 우연이라는 단어들을 탐탁지 않게 여길 것이다. 하지만 이런 것들도 우리의 삶에 좋은 영향을 끼칠 수 있다.
회계학과 학생이었던 알렉스는 과제를 위해 매부가 운영하는 철물점의 판매수치를 조사하여 과제물로 제출했다. 알렉스는 아무런 문제점도 발견하지 못했다. 하지만 알렉스의 지도교수인 마크 니그리니는 과제물을 보자마자 심각한 일이 일어났음을 깨달았다. 철물점 판매수치가 ‘벤포드의 법칙’을 따르지 않고 있던 것이다.
벤포드의 법칙은 숫자들이 모여 있는 집합에서 서로 다른 종류의 숫자를 세어 그 숫자들이 얼마나 무작위로 분포되어 있는지 확인하는 것이다. 그런데 철물절의 판매수치는 이 법칙을 벗어나 있었다. 알렉스의 매부가 회계장부를 조작했기 때문이다. 니그리니 교수는 이 법칙을 이용해 여러 사기 사건을 적발할 수 있었다.
기술이 발전할수록 우리의 생활은 점점 불확실한 것, 예측 불가능한 것들을 거부한다. GPS는 길을 잃지 않고 목적지에 닿을 수 있도록 해주고, 인터넷 서점의 책 추천 서비스는 취향에서 벗어난 책을 읽느라 시간을 낭비하지 않도록 해준다. 하지만 이런 극단적인 효율성을 추구하는 것이 항상 좋기만 할까? 뜻하지 않은 발견과 행운은 날마다 반복되는 효율적인 일상에서 살짝 벗어나 약간의 모험을 추구하는 순간 만날 수 있다고 이 책은 말한다.

요행의 목록에서 다음에 등장하는 항목은 바로 달의 형성이다. 달이 탄생할 수 있었던 것은 유아기 지구가 자리 잡고 있던 당시의 태양계가 대단히 불안정한 환경에 놓여 있었기 때문이다. 당시의 태양계는 불규칙한 궤도로 어지럽게 날아다니는 바윗덩어리들로 가득했다. 약 45억 년 전에 이 바윗덩어리들 중에서 화성 크기쯤 되는 것 하나가 지구로 날아들었다. 그 결과 지구와 이 바윗덩어리를 구성하고 있던 성분이 전체적으로 뒤섞이며 재배치되었다. 날아온 바윗덩어리의 일부는 지구에 달라붙었지만, 그 나머지는 충돌 과정에서 지구로부터 떨어져 나온 일부 물질과 함께 궤도로 솟구쳐 오른 것이다. 이렇게 해서 달이 만들어졌다. -20쪽

일단 단순한 생명체가 등장하고 나면, 조건만 적당히 주어지면 차츰 더욱 복잡한 형태로 진화한다고 가정하는 것이 일반적이다. 하지만 지구에서는 그런 일이 일어나지 않았다. 단순 세포가 처음 등장한 이후 복잡한 생명체로 진화하기까지는 엄청나게 긴 공백이 있었다. 거의 지구 수명의 절반에 가까운 시간이다. 더군다나 40억 년에 이르는 진화의 역사 중 단순한 생명체에서 복잡한 생명체로의 진화는 딱 한 번밖에 일어나지 않았다. 그렇다면 이것은 충격적일 정도로 진귀한 예외적 사건이다. 이는 이러한 진화가 대단히 기이한 사건이었음을 암시하고 있다. -42쪽

과학계에 찾아든 행운의 사례가 이것만은 아니다. 미국 회사 레이시언(Raytheon)의 공학자 퍼시 스펜서(Percy Spencer)는 1945년에 레이더 장비를 가지고 연구하다가 주머니에 넣어두었던 초코바가 녹아내린 것을 발견했다. 이 발견 덕분에 2년 후에 레이시언은 최초의 전자레인지 상품을 세상에 내놓게 된다. 1976년에는 화학자 샤쉬스칸트 파드니스(Shashikant Phadnis)가 상사로부터 살충제 후보감으로 연구 중이던 염소처리한 당분(chlorinated sugar)을 테스트해보라는 얘기를 듣는다. 그런데 영어가 서툴렀던 파드니스는 ‘테스트(test)’하라는 말을 ‘테이스트(taste)’, 즉 맛을 보라는 얘기로 잘못 알아들었다. 자칫 치명적 결과를 불러올 수도 있는 실수였다. 그런데 막상 맛을 보니 엄청나게 달았다. 이것이 요즘 흔히 사용되는 감미료 ‘수크랄로스’의 효시다. 원래 비아그라는 심장질환 치료제를 만들려다 실패한 약이었다. 그런데 누군가가 대단히 흥미롭고 놀라운 부작용을 발견하는 바람에 히트를 친 것이다. -118쪽

카오스는 분명 물리법칙과 우연의 법칙을 이어줄 다리를 우리에게 제공한다. 어찌 보면 양자론의 경우를 제외한 우연, 혹은 무작위 사건은 항상 세부사항에 대한 무지 때문에 그렇게 보이는 것일지도 모른다. 하지만 브라운 운동이 무작위로 보이는 이유는 그 막대한 자유도를 우리가 자발적으로 간과해버린 탓인 반면, 결정론적 카오스(deterministic chaos)가 무작위로 보이는 이유는 자유도가 몇에 불과하다고 해도 그 극도로 미세한 부분에 대해서는 우리가 필연적으로 무지할 수밖에 없기 때문이다. 그리고 브라운 운동의 카오스가 복잡한 이유는 분자의 난타 과정 자체가 복잡하기 때문이지만 구면진자의 운동 같은 경우는 계 자체는 대단히 단순함에도 복잡한 운동을 보인다. 따라서 복잡한 행동이 나온다고 해서 반드시 복잡한 힘이나 법칙이 작용했다고 볼 수는 없다. 카오스 연구는 무계획적이고 변덕스러운 행동을 보이는 물리세계의 복잡성과 그를 뒷받침하는 자연법칙의 질서정연함과 단순성을 조화시키는 것이 가능함을 밝혀주었다. -194쪽

이런 행동은 오랫동안 무시되었지만 이제는 연구자들도 우리가 아주 무작위적인 방식으로 행동할 수 있을 뿐 아니라, 그런 행동이 전혀 무의미한 것이 아니라는 사실을 깨닫기 시작했다. 예측 불가능한 행동은 자신의 라이벌에게 정보를 노출시키지 않기 위해 진화한 방법인지도 모른다. 갑자기 기분이 바뀐다거나 하는 인간의 이상하기 그지없는 행동들을 이것으로 설명할 수 있을지 모른다. 또한 인간 지능의 진화를 이해하는 데에도 이것이 완전히 새로운 차원을 열어젖혀준다. 놀랍게도 우리가 변덕스러움에 대해 고도의 감각을 발달시킨 것이 어쩌면 사바나의 삶에 적응되어 있던 유인원으로 하여금 시스티나 성당의 천장 벽화를 그리고, 우주왕복선을 설계하고, 광고 문구를 탄생시키도록 만들어준 자극제가 되어주었는지도 모른다. -242~243쪽

니그리니 교수는 알고, 알렉스의 매부는 분명 모르던 것이 하나 있었다. 바로 철물점의 판매수치에 올라와 있는 숫자들이 약 100여 년 전에 우연히 발견된 수학 법칙을 따라야 한다는 사실이었다. 벤포드의 법칙으로 알려진 이 법칙은 주식 가격에서 인구조사 자료, 화학물질의 열용량에 이르기까지 깜짝 놀랄 정도로 다양한 현상에 적용된다. 심지어는 신문에서 잡다하게 그러모은 수치들이라 해도 이 법칙을 따른다. 이 법칙에 따르면 1로 시작하는 수치는 대략 30%, 2로 시작하는 수치는 대략 18%이고, 9로 시작하는 비율은 4.6% 정도로 뚝 떨어진다. -281쪽

서문
1장 존재 자체가 크나큰 행운: 빅뱅에서 인류의 탄생으로 이어진 우연한 사건들
로또 맞은 우주 - 스티븐 배터스비, 데이비드 시가
생명의 알고리즘 -폴 데이비스
기적적인 합병 -닉 레인
종의 우연한 탄생 -밥 홈즈
당신은 행운아! -클레어 윌슨
2장 우연이 뇌에 미치는 영향: 당신이 진실을 다루지 못하는 이유
세상에 이런 기막힌 우연이! - 이언 스튜어트, 잭 코언
행운의 조건 리처드 와이즈먼
가위바위보! - 마이클 브룩스
딜러를 이겨라 - 헬렌 톰슨
행운의 여신을 내 편으로 만드는 법 - 밥 홈즈
3장 우연과 수학: 기이하기 짝이 없는 우연의 수학
내가 아는 우연, 내가 모르는 우연 - 이언 스튜어트
우연인 듯 우연 아닌 일 - 로버트 매슈스
셜록도 때로는 함정에 빠진다 - 앤절라 사이니
불확실성에 접근하는 2가지 방식 - 레지나 누조
알면서 모르는 것 - 그레고리 카이틴
4장 나의 우주, 나의 법칙: 철학적 막간
내 결정의 책임자는 누구 - 블라트코 베드럴
정해지지 않은 미래 - 폴 데이비스
신이 주사위 놀이를 하는 데는 다 이유가 있다 - 마크 뷰캐넌
5장 생물학의 카지노: 자연계에서의 우연
생명이 통과하는 우연의 문 - 밥 홈즈
무작위성이라는 방탄복 - 헨리 니콜스
의도된 잡음 - 로라 스피니
변덕쟁이 유인원 - 딜런 에번스
6장 우연을 활용하기
진정한 무작위성 발생기를 찾아서 - 마이클 브룩스
행운의 뜀뛰기, 레비 플라이트 - 케이트 레빌리어스
우연과 인공지능 - 아닐 아난타스와미
파워 오브 원 - 로버트 매슈스
길을 잃어보는 것도 좋아 - 카트린 드 랑즈
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