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김관석
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2025-04-28 14:14:11, 조회수 : 31 |
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팀 파머 <카오스, 카오스 에브리웨어> The Primacy of Doubt (Basic Books 2022; 박병철 옮김, 디플롯 2022)를 강추합니다!
이 책은 뉴욕에서 2022년 출간되자 '서둘러'(?) 같은 해에 번역판이 나왔고, 2024년 Oxford University Press에서 다시 출간되었습니다.
그만큼 세계적으로 인기가 있고 학문적으로도 평가가 좋음을 짐작할 수가 있는데, 서두른 탓인지 번역본에는 오류가 꽤 많았습니다.
(문맥 상 이해가 안되는 곳의 원서를 보면 제대로 집필된 본문을 발견한 경우가 자주 있는 ...ㅠㅠ; 용어 표기는 위키백과에 따름.)
팀 파머는 1952년생 수리물리학자로 (폴 디랙처럼) 브리스톨대에서 수학과 물리학 수석 졸업 후 옥스포드대에서 (스티븐 호킹처럼)
데니스 시야마 교수의 지도와 로저 펜로즈의 심사로 일반 상대성이론 분야의 박사학위를 취득한 촉망받는 이론물리학자였습니다.
하지만, 그는 일반 상대성과 양자역학의 통합 이론에 매진하라는 교수와 학계의 기대에 불구하고, 돌연 기상예보 분야에 자원했습니다.
그후 1980년대 급부상한 혼돈 이론에 의한 '혼돈의 기하학적 앙상블 연구'를 통해서 기상 및 기후 분야 전문가 겸 교수가 되었습니다.
70세에, 로저 펜로즈 외 추천글들과 함께, 물리학도 병행했던 그간의 연구 성과를 돌아보는 책을 출간했습니다. [이하 존칭 생략]
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이 글의 제목인 파인먼의 어록에서 따온 '의심의 중요성'의 주제는 이 '불확실성의 과학'이다. 그 배경 이론은 '프랙탈 기하학'의 일종인
'혼돈의 기하학'이며, 저자는 그것이 상대성 이론과 양자역학에 이어 주목해야 할 새 과학 분야'라고 소개한다. 이에 가초한 '확률적 앙상불
기법'을 이용한 슈퍼컴퓨터로 비교적 정확한 10일 이상의 확률적 기상예보와 10년 이상의 기후예보가 가능해졌다. 이 기법은 전염병의
확산과 세계 경제 상황 예측에서도 활용될 수 있다. 나아가 입자 물리학의 양자적 '불확실성'에 대한 새로운 해석의 실마리를 제공한다.
또한 이는 두뇌의 신경과학에서도 '잡음'의 개념이 적용될 수 있으며, 심지어 의식과 자유의지 및 '신'이라는 개념에까지도...
1부 불확실성의 과학
'혼돈의 과학'은 질서가 없고 혼란스러워서 예측하기 어려울 것 같이 거동하는 물리 시스템을 기술하는 과학이다. 그 출발은 행성의
운동 이론에 파생되었다. 우리가 아는 케플러의 법칙은 태양과 지구 단 2체만을 가정한 중력 이론인 것이다. 19세기 후반 앙리 프앙카레는
3체 이상의 경우 임의의 긴 시간을 기술하는 '하나의 공식'이 존재하지 않음을 증명했다. 예로서 중력으로 묶인 네 천체들은 꽤 오랫 동안
타원형의 공전을 하다가 어느 순간 나선 궤적을 그리며 우주로 날아가 버린다! 그런데 세상에는 무수히 많은 N체들이 존재한다...
혼돈 이론의 창시자인 로렌즈는 MIT 일기예보 팀 연구교수로서 1963년 《대기과학저널》에 단순화한 기상 모형인 비선형 미분방정식-
'로렌즈 방정식'을 발표했다. [𝑥̇ = 𝜎(𝑦 - 𝑥), 𝑦̇ = 𝑥(𝜌 - 𝑧) - 𝑦, 𝑧̇ = 𝑥𝑦 - 𝛽𝑧. 여기에 각 해당 상수들-논문에서는 10, 28, 8/3-을 대입하면
혼돈적 특성의 '로렌즈 끌개'가 됨] 초기의 위치에 따라서 작은 오차가 엄청난 차이로 발전하기도 하는데, 이는 '나비효과'로 불리게 된다.
로렌즈계는 프앙카레의 행성 운동의 해석과 다르게 '비가역적'이다. 예로써 인구 변화를 추정하는 '메이의 방정식' [𝑥𝑛+1 = 𝑎𝑥𝑛(1 - 𝑥𝑛)]도
비가역적 혼돈이다. 혼돈 이론은 과학 많은 분야에 영향을 미쳤는데, 파머는 이 혼돈이 양자역학의 방정식의 기본 개념이라고 주장한다.
40년 후, 이 로렌즈계는 유클리드 기하학과 다른 수학자 칸토어의 𝑝진수𝑎𝑑𝑖𝑐 집합을 바탕으로 하는 '프랙탈 기하학'임이 밝혀졌다...
............. ( 작성 중 ) .............
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