2018/10/05

Mark Buchanan - Wikipedia



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Mark Buchanan
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Mark Buchanan (born October 31, 1961 in Cleveland, Ohio) is an American physicist and author. He was formerly an editor with the international journal of science Nature, and the popular science magazine New Scientist. He has been a guest columnist for the New York Times, and currently writes a monthly column for the journal Nature Physics.

Buchanan's books and articles typically explore ideas of modern physics, especially in quantum theory or condensed matter physics, with an emphasis on efforts to use novel concepts from physics to understand patterns and dynamics elsewhere, especially in biology or in the human social sciences


Key themes include, but are not limited to the (often overlooked) importance of spontaneous order or self-organization in collective, complex systems. All of his work aims to bring technical advances in modern science to a broad, non-technical audience, and to help stimulate the flow of ideas across disciplinary boundaries.

He has been awarded, in June 2009, the Lagrange Prize in Turin, regarding science writing in the field of complexity.[1]


Books[edit]

  • Ubiquity: The Science of History… or Why the World is Simpler Than We Think(Weidenfeld & Nicolson, London, 2000); short-listed for the Guardian First Book Award.
  • Nexus: Small Worlds and the New Science of Networks (W.W. Norton & Co, New York, 2002); short-listed for the Aventis Science Writing Prize in 2003.
  • The Social Atom (Bloomsbury Press, New York, 2007).
  • Forecast: What Physics, Meteorology, and the Natural Sciences Can Teach Us About Economics ( Bloomsbury Publishing Plc, London 2013)
References[edit]

Jump up^ Premio Lagrange 2009



종이책
세상은 생각보다 단순하다



저자마크 뷰캐넌 지음역자김희봉 옮김출판사지호 | 2004.09.13형태판형 A5 | 페이지 수 336 | ISBN
정가15,000원 13,500원가격비교
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책소개

21세기의 과학혁명이라 일컬어지는 네트워크 과학의 주요개념들을 발견하고 명쾌하게 설명한 과학도서. 현대 이론물리학에서 활발하게 연구되고 있는 주제들, 즉 임계상태, 복잡성 이론 혹은 비평형 물리학, 멱함수 법칙 등에 대해 간결하면서도 응집력 있는 논의를 펼친다. 또한 위와 같은 이론 물리학의 개념들을 통해 인간 역사의 핵심 원리를 명료하게 전달한다.
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저자소개

◆ 저자 마크 뷰캐넌(Mark Buchanan)

21세기의 새로운 과학 혁명인 네트워크 과학을 선도하는 대표적인 물리학자 중 한 사람이다. 미국 버지니아 대학에서 이론물리학 박사학위를 받고 『네이처』와 『뉴사이언티스트』의 편집장을 역임하며 과학 전문 기자로 활동하고 있다. 저서로 『넥서스』(세종연구원, 2003)가 있다. 현재 프랑스에 거주하고 있다.


◆ 역자 김 희 봉

연세대학교 물리학과를 졸업하고 동 대학원에서 물리학을 전공했다. 과학 전문 번역가로 맹렬하게 활동하고 있다. 『신의 방정식』, 『파인만 씨 농담도 잘하시네』, 『우주의 구멍』, 『숨겨진 질서』, 『네번째 불연속』, 『엉뚱하고 우습고 황당하고 짜릿한 과학 이야기』, 『천재성의 비밀』 등 다수의 책들을 우리말로 옮겼다.

목차


감사의 말
1.제일 원인
2.지진
3.터무니 없는 추론
4.역사의 우연
5.운명의 돌쩌귀
6.자석
7.임계적 사고
8.살육의 시대
9.생명의 그물망
10.난폭한 변이
11.모든 의지에 반하여
12.지적인 지진
13.수의 문제
14.역사의 문제
15.결론을 대신하는 비과학적인 후기
옮기고 나서
주와 참고문헌
찾아보기
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◆ 세상은 왜 이렇게 복잡한가?
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예측할 수 없는 일들이 끊임없이 일어나는 이유는 뭘까? 전쟁, 지진, 산불, 태풍, 대량 멸종, 교통 체증, 주가 폭락 같은 일들은 왜 발생하는가?
아직까지 그 누구도 이 고민을 풀 실마리조차 잡아내지 못했다. 오랫동안 과학자들은 아무 관련 없어 보이는 그러한 재앙들 사이에 공통적으로 작용하는 근본 법칙을 찾으려고 애써왔다. 그러나 예측할 수 없는 격변들이 끊임없이 일어나는 이 세상은 본질적으로 불안정성 위에 놓여 있고 한치 앞을 내다보려는 인간들의 바둥거림은 영원한 헛수고일 수밖에 없다.
선구적인 연구자들은 오랫동안 당연시되어 온 이런 생각에 새로운 돌파구를 열었다. 변덕스럽고 급격한 변화들에 '보편적 패턴'이 존재한다는 놀라운 발견에 전세계 과학자들은 갈채와 환호를 보냈다. 이 통찰을 바탕으로 과학자들은 마침내 모든 소란스러운 사건들의 배후에 있는 것을 알아내기 시작했고, 이전까지 한 번도 보이지 않은 패턴을 보기 시작했다.
마크 뷰캐넌은 새로운 과학으로 세계 도처에서 일어나는 변화와 조직의 패턴에 관해 명쾌하게 설명한다.
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◆ 커다란 사건 뒤에 숨겨진 단순한 원인
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제1차 세계대전은 어떻게 해서 벌어지게 되었을까? 오랫동안 수많은 역사학자들이 수많은 원인을 제시했다. 독일의 호전성, 식민지 쟁탈전, 참전국들의 지나친 자신감 등등. 그리고 새로운 연구가 지금도 계속해서 나오고 있다. 하지만 이 책의 저자 마크 뷰캐넌은 엉뚱한 곳에서 그 원인을 찾는다. 오스트리아-헝가리 제국의 페르디난트 대공이 탄 자동차가 길을 잘못 들었기 때문이라는 것이다. 복잡한 도심에서 흔히 있는 운전사의 실수 때문에 대공은 저격되었고 그로 인해 1천만 명의 목숨을 앗아간 전쟁이 일어났다.
흔히 우리는 커다란 사건에는 그에 상응하는 큰 원인이 있고 작은 사건에는 작은 원인이 있을 거라고 생각한다. 그러나 실제로는 그렇지 않다. 인류의 운명을 바꿔놓는 커다란 사건도 아주 작은 일로 촉발된다.
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◆ 모래더미 게임
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1987년 물리학자 백, 탕, 위젠필드는 탁자 위에 모래알을 뿌리는 게임을 했다. 모래알을 하나씩 계속 떨어뜨리면, 모래산이 점점 높이 쌓인다. 하지만 모래더미가 커지면서 경사가 점점 가팔라져 나중에는 모래알이 경사면을 타고 조금씩 흘러내리게 된다. 모래알들은 아래로 미끄러져서 더 평평한 곳으로 가고, 모래산은 더 낮아진다. 모래산은 커지다가 줄어들기를 반복하고, 그 둘쭉날쭉한 윤곽은 영원히 요동친다.
세 연구자들은 모래더미가 변하는 과정에서 규칙과 전형을 찾기 시작했다. 그러나 수백만 번 관찰을 했음에도 전형적인 사태는 발견할 수 없었다. 어떤 때는 모래알 하나가 구르는 것으로 끝나기도 했고, 백 개 또는 천 개가 구르기도 했다. 또 어떤 때는 수백만 개의 모래알이 한꺼번에 굴러내려서 더미 전체가 완전히 무너지는 격변이 일어나기도 했다.
이렇게 과도하게 민감한 상태를 '임계상태`critical state'라고 한다. 즉 별것 아닌 원인에도 과도하게 민감한 반응을 보여서 격변이 일어날 수 있는 상태를 말한다. 과학자들은 모래더미에서 발견한 임계상태의 특수한 짜임새가 이 세상의 예측 불가능한 격변을 설명할 수 있지 않을까 하는 도발적인 가능성을 제시하게 되었다. 그리고 과학자들은 지진과 산불, 고속도로의 통행량, 주가의 오르내림, 상품의 가격 변동, 그리고 사회 네트워크 등 광범위한 영역에서 네트워크가 '임계상태'에서 스스로를 조직화하는 자연스런 경향을 보인다는 사실을 포착했다. 우리는 언제 깨질지 모르는 임계상태의 아슬아슬한 균형 속에서 살고 있는 것이다.
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◆ 예측할 수 없는 지진
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오늘날 과학자들은 지각의 일부가 상승하거나 침강하거나 이동하는 것을 센티미터 단위로 알아낼 수 있는 기술을 가지고 있다. 하지만 이런 기술로도 지진을 예측하는 것은 불가능하다.
지진 현상에는 어떤 규칙성도 보이지 않는다. 지진은 주기적으로 일어나지도 않고, 경고도 없으며, 신호도 없다. 지진을 예측하는 것이 불가능한 이유는, 맨틀 위의 지각이 이루는 단층의 네트워크가 임계상태이기 때문이다.
구텐베르크와 리히터는 지진 현상에서 어떤 법칙을 찾아내는 데 성공했다. 그들은 미국 남부 캘리포니아 지진의 강도와 빈도를 그래프로 그려보았다. 그러자 모든 지진이 놀랄 정도로 비슷한 패턴을 보였다. 전세계의 지진 목록을 살펴봐도 마찬가지였다. 지진이 크면 클수록 더 드물게 일어나는 것이다. 지진의 에너지 방출이 두 배가 되면 빈도는 네 배로 줄어든다.
이 단순한 패턴은 다양한 곳에서 발견되는데, 규모나 빈도를 예측하기 어려운 산불의 경우도 이런 패턴을 보인다.
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◆ 좁은 세상
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1967년 미국의 심리학자 스탠리 밀그램은 독특한 실험을 했다. 그는 편지를 여러 통 써서 그 수신일들에게 보스턴에 사는 어떤 주식중개인에게 보내달라고 부탁했다. 편지에는 그 중개인의 주소를 적지 않고 이름과 직업만 적었다. 이 편지를 받은 사람은 그 주식중개인과 연락이 닿을 만한 사람에게 편지를 보내고 이 편지를 받은 사람은 다시 그런 사람에게 편지를 보냈다. 편지들은 거의 기적적으로 여섯 단계만에 그 주식중개인에게 전달되었다.
이 세상은 모든 사람들이 여섯 단계 만에 연결되는 '좁은 세상`small world'인 것이다. 그리고 이런 좁은 세상에서는 임계상태의 거친 변이에 더 쉽게 휘둘린다.
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◆ 인용된 논문들
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1998년 시드니 레드너는 1981년에 출판된 논문 783,339편의 인용 횟수를 조사했다. 레드너의 통계에 따르면 이 논문들 중에서 368,110편이 전혀 인용되지 않았다. 그러나 백 번 이상 인용된 논문들의 인용 횟수 분포는 규모 불변의 멱함수 법칙을 따랐다. 이것은 과학 연구도 모래더미나 지각처럼 임계상태로 조직되어 있음을 나타내는 놀라운 결과였다.
과학에서 큰 혁명과 작은 혁명 사이에는 진정한 구분이 없다. 과학사에서 가장 큰 혁명이라고 불리는 아인슈타인의 상대성 이론도 처음에는 아주 사소한 의문으로 시작되었다. 아인슈타인의 단순한 호기심이 수백 년을 지탱해 온 물리학을 수정하고 상대성 이론을 만들어냈으며, 그 영향이 여러 경로를 따라 퍼져나가 핵에너지와 원자폭탄까지 만들어낸 것이다.
임계상태의 맥락에서 볼 때, 거대한 혁명이라고 해서 반드시 그 원인까지 특별해야 할 이유는 없다. 그것들은 단지 임계상태에서 일어날 수 있는 큰 변이일 뿐이다.
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새로운 과학
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이 책은 21세기의 과학혁명이라 일컬어지는 '네트워크 과학'의 주요 개념들을 발견하고 명쾌하게 설명한 역작이다. 이 책의 핵심은 격변을 설명하는 것이다. 여기에 대해서는 현재 빠르게 발전하고 있는 비평형 물리학에서 많은 것을 얻을 수 있다. 이 분야를 요즘 유행하는 말로는 복잡계 물리학이라고 한다. 비평형 상태의 사물들이 서로 영향을 주고받는 그물망에서 발전하는 자연스러운 패턴을 연구함으로써 우리는 소용돌이치는 대기에서 인간의 뇌까지 방대한 영역의 자연 현상을 이해할 수 있다. 이와 관련된 책으로 이 책의 저자 마크 뷰캐넌이 쓴 『넥서스』(세종연구원, 2003)와 알버트 라즐로 바라바시가 쓴 『링크』(동아시아, 2002)가 국내에 소개되어 있다.
복잡계 연구는 평형에서 벗어난 것에 대한 연구이며, 과학자들은 이 연구를 이제 막 시작했을 뿐이다. 임계상태가 도처에서 나타난다는 발견은 카오스와 복잡성 이론 이후 가장 혁신적인 과학적 발견이라는 평가를 받고 있다.
마크 뷰캐넌은 이 책을 통해 우리 삶을 지배하는 당혹스럽고 제어하기 힘든 현상들과, 인간 문화와 역사의 역동적인 메커니즘을 이해할 수 있는 길을 열어놓은 새로운 과학의 출현을 세상에 알린다.



책속으로


오늘날 우리는 여전히 전쟁과 혁명에 놀란다. 물론 우리는 이제 옛사람들이 신을 믿으면서 얻었을 법한 형이상학적인 위안 없이 이것들에 대처하지만 말이다. 우리는 역사가 개별적으로 행동하는 개인에 의해 만들어진다는 것을 알고 있다. 그러나 모든 사람들은 전쟁과 평화의 잠재력을 함께 가지며, 개인들의 행동이라는 알 수 없는 대양에는 거대한 밀물과 썰물이 너무 자주 우리를 휩쓴다. 이러한 밀물과 썰물이 불가피하다는 것을 깨닫는다고 해도 그리 위안이 되지는 않는다. 하지만 적어도 이것은 이런 소란스러운 인간사의 진행이 인간의 내면에 깊숙이 자리 잡은 광기 때문이 아닐 수도 있고, 평범한 인간 본성과 단순한 수학으로 설명될 수도 있다는 것을 인식하는 거대한 걸음이다.


결론을 대신하는 비과학적 후기 중에서

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지진과 경제위기에 작용하는 원리가 같다고? | 내서재

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마크뷰캐넌 | 지호 | 2004-09-13
2008년 미국 발 금융위기는 미국만이 아닌 전 세계 사람들에게 크나큰 손해와 충격을 준 사건으로 1929년의 미국 대공황을 떠올리게 했다. 이 사건이 과거의 대공황 사태와 비견되는 이유는 두 비극 모두 직전까지 아무도 예측하지 못했기 때문이다. 이런 부지불식간의 금융위기는 이어 2011년에도 발생한다.

한국의 제일가는 대기업 산하 증권사의 수석 분석가는 왠지 신뢰가 가는 그래프들이 그려져 있는 상세한 분석 자료를 통해 금융위기 직전까지도 주식보유 혹은 투자권유를 했고, 미국의 거대 신용평가기관인 무디스나 S&P도 금융위기 직전까지 AIG 같은 부실덩어리의 금융기업들에게 최고의 평가 점수인 AAA를 주었다. 

가장 안정적이라는 증권사를 통해 간접주식투자를 한 나도 금전적인 손실을 보았고, 이후 마음 속에 한 가지 의문이 남게 되었다. 지진이나 쓰나미 같은 자연현상이 아닌 인간이 만든 시스템에서 발생한 것인데 이런 심각하고도 치명적인 금융위기 사태를 예나 지금이나 왜 아무도 예측하지 못할까? 

미국의 과학 잡지 <네이처> <뉴사이언티스트>의 편집장을 지냈고, 뛰어난 물리학자이기도 한 마크 뷰캐넌이 쓴 이 책 <세상은 생각보다 단순하다>(김희봉 옮김, 지호 펴냄)은 부제 '격변하는 역사를 읽는 새로운 과학'에서처럼 내 오랜 물음표에 해답의 실마리를 주는 과학적인 내용들이 나온다.
 
임계상태로 바라본 예측 불가의 세상


예측할 수 없는 일들이 끊임없이 일어나는 이유는 뭘까? 전쟁, 지진, 산불, 태풍, 대량 멸종, 교통 체증, 주가 폭락 같은 일들은 왜 발생하는가? 아직까지 그 누구도 이 고민을 풀 실마리조차 잡아내지 못했다. 오랫동안 과학자들은 아무 관련 없어 보이는 그러한 재앙들 사이에 공통적으로 작용하는 근본 법칙을 찾으려고 애써왔다. 그러나 예측할 수 없는 격변들이 끊임없이 일어나는 이 세상은 본질적으로 불안정성 위에 놓여 있고 한치 앞을 내다보려는 인간들의 버둥거림은 영원한 헛수고일 수밖에 없다 - 본문 가운데

오늘날 과학자들은 지각의 일부가 상승하거나 침강하거나 이동하는 것을 센티미터 단위로 알아낼 수 있는 기술을 가지고 있다. 하지만 이런 기술로도 지진을 예측하는 것은 불가능하다. 지진 현상에는 어떤 규칙성도 보이지 않는다. 지진은 주기적으로 일어나지도 않고, 경고도 없으며, 신호도 없다. 지진을 예측하는 것이 불가능한 이유는, 맨틀 위의 지각이 이루는 단층의 네트워크가 임계상태이기 때문이다.

임계상태(critical state)란, 숱한 변이가 일어나고 있어 별 것 아닌 원인에도 격심한 변화가 일어날 수 있는 상태를 말하는 물리학 용어다. 임계상태에서 더 이상 견디지 못하고 '폭발'(혹은 격변)해 버리는 현상은 놀랍게도 지구상의 갖가지 현상들에도 그대로 적용된다. 지진, 전쟁, 산불, 태풍, 대량 멸종, 교통 체증, 주가 폭락, 심지어 논문인용패턴에 이르기까지….

1987년 물리학자 3명의 '모래더미 게임'이 임계상태를 설명하기 위한 작은 시발점이었다. 탁자 위에 모래알을 한 개씩 뿌려보면 모래더미가 형성된다. 이 모래더미는 점점 쌓이다가 경사가 가팔라지면 모래알은 경사면을 타고 조금씩 흘러내리게 된다. 어느 순간 모래알 하나에도 모래산은 와르르 무너져 더 낮은 상태가 되는데, 이런 현상은 끝없이 반복된다. 이처럼 임계상태에서 더 이상 견디지 못하고 '폭발'(혹은 격변)해 버리는 현상은 자연과 인간의 삶 곳곳에 깔려 있다고 저자는 갈파하고 있다.

지진과 마찬가지로 우리는 때때로 엄청난 크기의 산불을 겪는다. 대부분의 산불들은 그다지 넓지 않은 면적을 태우고 인간에 의해 꺼지지만 몇몇 초대형 산불들은 끄려고 아무리 노력을 해도 꺼지지 않고 한두 달을 타는 산불도 있다. 사람들은 왜 이런 산불이 발생하는지 알고 싶어 하고 지진과 마찬가지로 이런 산불에 대비하고 싶어 한다. 과연 대형 지진과 산불 예측은 가능한 것인가?

이러한 질문들에 대한 물리학자인 저자의 대답은 'NO!'이다. 사람들은 어떤 자연현상을 일으키는 특정한 물리법칙, 화학법칙을 알아내서 이 자연현상을 더 깊게 이해하려 하고 지진이나 산불과 같이 인간에게 해가 되는 자연현상의 경우 이를 예측, 대비하고자 한다. 그러나 저자가 이 책에서 주장하고자 하는 바는 대지진이나 대형 산불 등등 많은 현상들이 어떤 물리, 화학법칙에 의해 생겨 난다기 보다는 우연히 우리가 알 수 없는 어느 시점에서 발생한다는 점이다.

이런 점에서 우리는 지진과 모래더미 게임에서 인간사에 대한 통찰을 얻을 수 있지 않을까? 여기에서 우리네 삶이 마냥 평안할 수만은 없는 이유를 수긍하고, 그러한 삶에 대처하기 위해 불가능한 미래 예측에 매달리기보다 더 현실성 있는 방안을 숙고하는 출발점을 얻을 수 있지 않을까? 저자는 임계상태에서 물리학자들이 찾아내고 있는 통찰을 인류의 역사에도 적용할 수 있게 될 것이라고 조심스럽게 내다본다.

지진과 경제위기에 작용하는 같은 원리

통상적인 경제학적 관점에 따르면, 주식 가격의 급변 뒤에는 언제나 회사의 어려움, 정치적 사건, 정부의 결정 등의 원인이 있지만 여기에서는 모든 것이 달라진다. 실제 세계의 거래자들은 시장에 분위기가 있다고 말한다. 분위기는 다른 것에 영향을 주기 때문에 시장은 언제나 저절로 임계상태로 유지된다. 따라서 약간의 희망이나 의심도 엄청나게 증폭될 수 있다 - 본문 가운데

보통의 투자가들에게 이것은 무엇을 의미할까? 어떻게든 확실성에 안주하려고 드는 인간의 특징적인 성향을 볼 때 이 소식은 전혀 편안하게 들리지 않는다. 대부분의 투자가들은 시장의 변동이 전적으로 예측 불가능하다는 것을 알고 있다(또는 알아야 한다). 복잡하기 이를 데 없는 각종 파생상품들로 인한 임계점으로 조직화된 시장에서는 증시 폭락도 특별한 일이 아니어서 그런 일도 드물지 않게 일어난다.

아무런 징후 없이 주가지수는 내일 10퍼센트 이상 곤두박질칠 것이다. 이런 사건도 특별히 예외적인 원인 없이 갑자기 일어날 수 있다. 그간 몇 번의 금융위기를 보아왔듯 정부나 투자사는 이러한 격변을 피하도록 우리를 인도할 수가 없다. 우리는 그런 격변이 온다는 것조차 알지 못하기 때문이다.

과학자들은 찾으면 찾을수록 더 많은 영역에서 임계상태를 발견했다. 세상은 '악마 같은 불안정성' 즉 임계상태에 잡혀 있다. 세상 도처에 임계상태가 나타난다는 것은 무엇을 의미하는가? 세계가 임계상태로 되어 있다면, 아주 작은 힘조차 거대한 효과를 일으킬 수 있다. 사회적 문화적 네트워크에서 아주 사소한 행동이 크게 증폭되어 세계에 지울 수 없는 흔적을 남길 수 있는 것이다. 

사회도 그렇고 인간의 삶도 그러하며 인류의 역사 역시 그러하다. 흔히 우리는 커다란 사건에는 그에 상응하는 큰 원인이 있고 작은 사건에는 작은 원인이 있을 거라고 생각한다. 그러나 실제로는 그렇지 않다. 인류의 운명을 바꿔놓는 커다란 사건도 아주 작은 일로 촉발된다. 그런 예로 1차 세계대전의 원인이 오스트리아-헝가리 제국의 페르디난트 대공이 탄 자동차가 길을 잘못 들었기 때문이라는 것이다. 복잡한 도심에서 흔히 있는 운전사의 실수 때문에 대공은 저격되었고 그로 인해 1000만 명의 목숨을 앗아간 전쟁이 일어났단다. 

아인슈타인은 "물리학의 공리를 인간의 삶에 적용하려는 현재의 유행은 잘못되었고, 얼마간 비난받아야 한다고 나는 믿는다"라고 말했다지만, 복잡한 우주와 인간사 그리고 십 년을 넘게 투자를 해도 알다가도 모를 주식, 금융 시장의 비밀이 언제든 격한 변화와 변이의 소용돌이 속에 빠질 수 있다는 임계상태에 있다는 저자의 설명은 독자들에게 갈수록 복잡다단해 가는 세상의 이치에 대해 일말의 깨달음과 통찰을 얻게 해줄 것이다.
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