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 물리학을 떠올리면 미시세계를 다루는 양자역학이나 중력에 의해 시공간이 휘어진다는(정확히는 잘 모르겠지만,) 상대성 이론을 생각하게 된다. 누구나 들어는 봤으되 누구도 이해할 수 없는 이론 말이다. 한국의 책시장에서 인문학은 마이너를 차지하고 있다고 한다. 마이너 중에서도 한 귀퉁이 좁은 공간을 차지하고 있는 게 과학관련 책이고, 물리학까지 좁혀 들어간다면 일반 교양서로 읽기에는 부담이 만 배정도 되는 그런 책으로 누구나 생각한다. 그런데, 이 책＜세상물정의 물리학＞은 물리학이 어렵다는 고정관념을 과감하게 깨버린다. 이 책에서 다루고 있는 주제를 한 번 보자. 지역감정, 허니버터칩의 성공비결, 교통정체, 윷놀이와 물리법칙, 이름의 변천사, 혈액형 등 우리가 흔히 경험하는 평범한 일상과 사회현상이 물리학으로 설명 가능하다고 하는데, 도대체 이 주제들과 물리학이 어떤 연관이 있을까? 책의 제목과 목차를 훑어본다면, 이 책을 어서 빨리 읽고 싶은 욕망이 솟아 오르게 된다.

경제관련 교양서 분야에서는 사회현상과 경제법칙을 엮어서 설명하는 트렌드가 인기를 끌기도 했다. 대표적인 책이 스티븐 레빗과 스비븐 더브너가 함께 쓴 ＜괴짜경제학＞이다. 이 책에서는 뉴욕시내의 범죄율이 떨어지게 된 이유가 사형집행의 증가나 강력한 범죄소탕이 아니라 낙태의 합법화에서 비롯됐다는 것을 수많은 데이터와 디테일한 사례를 통해서 증명한다. 관계 없을 것 같은 두 현상이 원인과 결과로 교묘히 맞아 떨어진다. 독자는 예상하지 못한 결과에 쾌감을 느끼게 된다. 이러한 방법은 저널리스트이자 베스트셀러 작가인 말콤 글래드웰의 특기이기도 하다. 그의 책 ＜아웃라이어＞에서는 수많은 데이터와 사례를 뽑아내어 천재의 비밀을 캐내는데, 우리가 일반적으로 생각하는 범위를 가뿐히 넘어섬으로써 반전과도 같은 재미를 선사한다. 

이렇게 외국 번역서로만 만날 수 있었던 일반 사회현상에 대한 학문적 통찰을 이 책이 시도했다는데 가장 큰 의미가 있다고 하겠다. 게다가 경제학이나 심리학도 아닌, 물리학으로 꿰뚫어보는 세상물정이란다. 관계 없을 것 같은 이론과 현상에 연관성을 부여하고, 논리와 데이터로 그 연결고리를 튼튼히 구축하고 있기 때문에 읽는데 에너지가 많이 들지 않는다. 과학적 사전지식이나 높은 수준의 관련공부가 필요하지도 않다. 팟캐스트 방송 ＜과학책이 있는 저녁＞에서 서울대 장대익교수는 이 책이 기존에 한국의 저자들이 다루지 못했던 우리만이 가지고 있는 이야기들을 물리학을 통해서 해석하고 일반인이 쉽게 읽을 수 있도록 작업했다는 것이 큰 의미를 갖는다고 말한다. 아무리 말콤 글래드웰이나 스티븐 레빗이라도 윷놀이나 우리의 이름을 가지고 물리법칙과 연결시키지는 못할 테니까 말이다.  

일반인이 읽는 대중 물리학 서적이라고 해서 가벼운 신변잡기나 사회현상만을 다루고 있는 것은 아니다. 이 책이 마음에 들었던 부분 중 하나는 정치사회적 이슈와 관련된 내용도 건드리고 있다는 거다. 옳고 그름을 나누어 저자가 깊이 개입하는 방식이 아니라 물리학의 이론에 근거하여 좀더 바람직한 방향을 제시하고, 현상이 그렇게 빚어지는 이유를 설명한다. 그 중에 흥미 있었던 ＜개천에서 나던 용이 하수구로 빠진 사연＞ 요약하고 느낌을 정리해 본다.

[개천에서 나던 용이 하수구로 빠진 사연]

70~80년대 산업화 시절만 하더라도 개천에서 나는 용이 많았다. 농부나 노동자의 자식으로 태어나 고시에 합격하면 용이 될 수 있었던 시절이다. 용처럼 대박은 아니더라도 많은 사람들이 대기업이나 공무원 등의 중박은 칠 수 있었다. 열심히 하면, 먹고 살 수 있는 좀 더 나은 미래가 있다고 믿으며 살아왔던 때다.  

그런데, 최근에는 개천에서 용이 나는 시절은 더 이상 오지 않는다고 말한다. 왜일까 

책에 나와있는 그래프를 보면서 설명해보자.

 

교육비 지출과 공부성적을 나타내는 그래프는 위와 같다. 마치 경제학에서 다루는 한계생산 체감의 법칙 그래프와 흡사하다. 공부를 못할 때는 비용을 조금만 들여도 성적이 올라가지만, 성적이 높은 구간에서는 비용대비 성적이 쉽게 올라가지 않는다. 문제집을 사서 스스로 공부하거나 부족한 과목은 학원 단과반에서 배우면 어느 정도 까지는 성적을 올릴 수 있었다. 그런데, 최상위권에서 성적을 높이려면 과목당 수백만 원의 과외를 하거나 수천만 원의 족집게 수업을 받아야 그나마 약간의 성적이 오를 뿐이다. 이런 최상위권의 성적을 올리기 위해서 비용을 투자할 수 있는 사람은 많지 않다. 금수저를 입에 물고 태어나는 사람 밖에… 그런데, 예전에는 과외가 금지되었던 적도 있었고, 스스로 공부를 해도 대박이나 중박은 칠 수 있었기 때문에 그렇게 비용을 많이 들여 성적을 올리려는 사람은 별로 없었다. 그만큼 대부분의 사람들이 평등하게 가난하기도 했던 시절이기도 하다.

 

 

성적에 따른 월수입을 비교해보자. 위 그래프는 최근의 취업시장을 잘 말해주는데, 성적이 아주 높은 최상위권을 제외하고는 수입이 대체적으로 낮게 증가하다 최상위로 갈수록 급격하게 늘어난다. 이 그래프가 말해주는 것은 최상위 대학을 나오지 못한 대부분의 사람은 비정규직이나 실업자의 신세를 못 면하게 된다는 거다. 좋은 일자리가 사라지고, 최고가 되지 못하면 인생의 패배자로 전락하기 때문에 더 좋은 성적을 내고 좋은 대학에 가기 위한 경쟁은 과거보다 훨씬 심해졌다. 성적상승체감의 법칙에 따라 최고가 되려는 경쟁은 심해지나 그 최고의 성적을 내기 위해 들어가는 비용은 천문학적으로 증가한다. 이를 부담할 수 있는 사람은 부자들 밖에 없고 대부분의 중서민 계층은 경쟁에서 뒤쳐지게 된다. 이는 부자가 다시 부자를 재생산하는 구조를 만든다. 지금과 같은 승자독식 시스템 하에서는 개천에서 용이 나올 가능성은 점점 더 희박해지고 있는 것이다. 

그러면 해결방안은 무엇이 있을까. 외국의 사례를 한 번 보자. 서구유럽은 성적에 따른 소득의 그래프가 우리와는 전혀 다르다. 행복지수가 세계에서 가장 높다는 스웨덴이나 핀란드를 보면 아주 낮은 소득은 없다. 최저임금제도나 복지를 통해서 최소한의 생계를 유지하도록 한다. 아무리 성적이 낮아도 한국처럼 헬조선을 외치는 사회는 아니란 거다. 성적이 올라갈수록 그래프는 완만하게 증가하지만 그 기울기는 크지 않다. 공부를 아주 잘한다고 해서 몇 배의 소득을 올리는 사람은 많지 않다는 거다. 공부를 잘하거나 못하거나 소득의 수준이 크게 차이 나지 않는다면, 돈을 수백 만원들이어서 성적을 높이는 것의 효용은 없어지게 된다. 그러니, 그 사람들의 입장에서는 한국처럼 사교육에 시간과 비용을 들이느라 에너지를 소진하는 대신, 여유를 즐기고, 경쟁에서 벗어나 이웃과 벗하고 가족과 행복한 시간을 좀더 가질 수 있는 거다. 괜히 행복지수가 높은 게 아니란 거다.

개천에서 용나는 시절도 그리 좋은 시절은 아니었던 듯하다. 용이라는 말 자체가 용이 되지 못한 사람을 낮추어 보게 되고, 용이 되는 것을 모든 성공의 잣대로 상정하기 때문이다. 성공의 기준은 한가지가 아니라, 수천 수만 가지가 있다. 누군가 말했던 것처럼 1등만 독식하고 나머지는 패배자 취급을 받는 사회는 대부분의 사람들이 불행할 수 밖에 없다. 1등은 혼자지만 1등급은 모두가 될 수 있다. 성적의 좋고 나쁨이나 어느 대학 출신인지 상관없이 고르게 1등급이 될 수 있다. 노동의 가치를 끌어올리고, 누구나 땀흘려 일하는 사람은 안정적으로 행복을 가꾸며 살 수 있는 사회를 만들면 된다. 열심히 공부하고 일한 사람만 손해 아니냐고 묻는다면, 그렇게 좋아하는 미국으로 가시라고 권고하고 싶다. 인간이 다른 존재와 차별되는 가장 인간적인 특질이 내가 좀 손해 보더라도 이웃의 아픔을 공감하고, 배려하는 모습 아닐까? 그 이웃을 확장하면 사회가 되고, 국가가 된다. 개천에서 난 용을 부러워할 것이 아니라 각기 다른 모습, 다른 선택, 다른 가치를 인정하고 존중하는 그런 사회라면, 용이 안되어도 충분히 행복하게 살수 있지 않을까.

저자 김범준 교수(사진)는 통계물리학 전문가다. 통계물리학은 수많은 입자들로 이루어진 기체나 고체에 대해 다룬다. 그는 이러한 통계물리학을 기조로 복잡계 물리학의 이론 틀 안에서 사회·경제·생명현상을 설명하는 등 세상물정을 이해하기 위해 노력하고 있다.

그는 빅데이터 시대를 맞아 자신의 성과를 교양 도서 수준에 맞게 정리해보려 했던 모양이다. 논문으로 발표한 연구 중 ‘나’라는 주어를 가지고 ‘지금, 여기’에서 벌어지는 일들에 대한 이야기를 선별했다. 물리학자의 눈으로 본 ‘지금, 여기’의 세상물정 이야기는 이렇게 세상에 나왔다.

나는 우선 ‘뒷담화를 권한다’가 좋았다. 요지는 상명하복 계층 구조보다 다양한 의사소통 채널이 있는 경우 시간이 더 오래 걸지만 때맞음(박수칠 떄의 일치, 여기서는 의견합일을 의미)이 더 잘된다는 것이다. 다양한 의사소통 구조가 있으면 최상위자의 일방적인 명령을 전체 집단의 다른 올바른 의견으로 수정할 수도 있다. 지도자의 헛소리를 극복하는 길은 바로 ‘뒷담화’다. 뒷담화로 잘못된 결정을 바로 잡을 수도 있으니 때로는 뒷담화에 귀 기울여 볼 일이다.

한편 잘못을 뉘우친 사람을 끌어안는 약간의 관대함이 큰 변화를 만들 수도 있음을 시사한 ‘죄수의 딜레마’, 프로야구팀 이동거리 차이를 최소한으로 계산하는 몬테카를로 시뮬레이션, 교통 흐름의 정체를 설명하는 손난로의 물리학 등 흥미로운 이야기들이 가득하다.

저자에 따르면 물리학자는 딱 세 개의 숫자만 셀 수 있다. 하나, 둘 그리고 무한대. 아보가드로수(탄소 원자 12g을 이루는 원자의 숫자. 약 6 × 10*23제곱) 정도로 엄청난 수의 입자로 이루어진 물리계에서 하나하나의 미시적인 정보는 정확히 계산하기 어렵다. 즉 무한개의 입자로 이루어진 시스템의 경우 몇몇 거시적인 양들이 정확히 계산될 수는 있어도, ‘하나’, ‘둘’을 셀 때처럼 입자 하나하나의 미시적인 물리량을 정확히 계산하기 어렵다. 사실 큰 의미도 지니지 못한다.

그래서 통계물리학은 무한대의 입자가 있을 때 예측 결과가 더 정확해지는 ‘큰 수의 법칙’을 따른다. 곧 통계물리학에서의 예측은 결정론적이 아니라 확률론적이다.

이 책은 큰 수, 무한대에 가까운 수와 데이터를 활용하여 세상물정에 대한 다양한 관점을 되돌아보게 해준다. 어쩌면 우리의 편견을 뒤집을 수도 있고, 어쩌면 우리 인식의 지평을 넓혀줄 수도 있다. 김 교수의 다음 책이 기대된다!

물리학자나 화학자, 생물학자 같은 과학자들이 좀 특이하다는 것은 이제 상당히 진부한 시각이다. 간혹 정말 특이하다고 여겨지는 과학자들이 있긴 하지만, 어쩌면 그건 다른 분야에서도 그런 비율로 찾아볼 수 있을 정도가 아닐까 싶다. 과학자들도 흥미를 느끼는 분야, 혹은 밥벌이를 위한 분야가 그럴 뿐 이 사회의 제약에서 별로 멀리 떨어지지 않은 사람이라는 것은 부정할 수 없는 사실이다.

그러니까 물리학자를 비롯한 과학자들 역시 세상이 돌아가는 데 대해 무척 관심이 많다. 같이 점심을 먹거나 점심을 먹은 후 휴게실에서 커피를 마실 때, 간혹 술이라도 함께 할 때 하는 얘기들이 다른 분야의 사람들과 그리 다르지 않은 것이다. 세상 돌아가는 꼴에 한숨을 쉬거나 비판을 하거나, 혹은 자식 걱정을 하거나 아니면 이번 휴가에 어디가 좋다거나 하는 얘기들 말이다.

하지만 세상 돌아가는 데 대한 얘기와 자신의 연구 결과를 연결시키는 경우는 그리 흔하지 않다. 나의 경우를 얘기하자면 세균에서 항생제 내성률이 증가하는 것을 정치 얘기와 연결시키는 경우는 거의 없다는 얘기다. 물론 비유적으로 할 수는 있지만, 상당히 억지스러워 보일 것은 물론이고 다른 이들이 듣기에도 역겨울 것이다. 과학 역시 삶에 대한 얘기이며, 또한 삶을 위한 일이긴 하지만 그건 과학의 성과를 통해서이지, 그 과학의 이야기를 생활에 그대로 적용시키는 경우는 그리 많지 않다는 얘기다.

그런데 김범준 교수의 『세상 물정의 물리학』은 그렇지 않은, 그리 흔하지 않은 예이다. 김범준 교수의 연구 성과는 그대로 우리 사회에 관한 얘기인 경우가 많으며, 그 성과를 실제로 생활에 적용시킬 수 있는 예들이 적지 않다. 직접적으로 그렇지 않은 경우에도 사회 현상에 대해 어떤 설명과 의견을 제시할 수 있는 결과들이 무척 많다. 바로 세상 물정과 직접적으로 관련을 맺는 물리학인 것이다.

김범준 교수의 전공은 통계물리학이다. 다른 말로는 네트워크 과학이라는 것이다. A. L.바라바시의 『링크』나 『버스트』, 마크 뷰캐넌의 『사회적 원자』, 『우발과 패턴』, 『내일의 경제』 등으로 소개되고 있는 분야다. 그리고 종종 흥미거리로 매스컴을 타고 있는 연구 결과가 이 통계물리학의 결과를 바탕으로 하고 있다(그 매스컴에는 김범준 교수도 등장하고, 이 책에도 등장하지만 카이스트의 정하웅 교수도 종종 등장한다). ‘좁은 세상’, 혹은 ‘여섯 단계’ 등으로 유명해지기 시작한 분야이기도 하다. 그러니 김범준 교수의 이 책이 아주 특이하고, 새로운 분야를 소개하고 있는 것은 아니다. 앞에 소개한 바라바시나 뷰캐넌의 책에서도 세상 물정에 대해서 깊숙하게 발언하고 있으니 말이다.

그런데 왜 책이 평가받을까? (이 책은 2015년 제 56회 한국출판문화상 저술-교양 분야의 수상작이다)

우선은 바로 우리의 얘기라는 점이다. 다른 나라의 얘기가 아니라 우리 사회의 얘기가 대부분을 차지하고 있다. 보편적이고, 통계물리학의 일반적인 이론과 방법을 사용하고 있지만 그가 분석하고 있는 것은 우리의 것이다. 영호남의 지역감정이라든가, 우리나라의 자녀 교육비에 대한 얘기, 우리나라의 학교와 병원, 보건소 등의 분포, 프로야구 팀의 이동거리를 최소화하는 경기 일정, 우리나라의 성씨와 이름 이야기, 우리나라에서만 유독 집착하는 혈액형과 성격의 관련성 등등. 우리가 그냥 그러려니 받아들이는 것에 대해서, 혹은 간혹 특이하게 생각하는 것에 대해서 통계물리학자 김범준 교수는 궁금증을 가지고 과학적으로 분석하고 나름의 해답을 내놓는다. 물론 해답이라는 것이 통계물리학적 해답이며 사회적 해답은 아니지만, 세상 돌아가는 모양에 대한 물리학자의 시선이라는 점에서 충분히 관심이 가고, 또한 믿음이 가는 것이 사실이다.

그리고, 이 책에는 어려운 얘기가 별로 없다. 가끔 기호가 나오기도 하고, 또 가끔은 조금 어려운 얘기를 쓰기도 하지만, 이 책에서는 그런 부분을 최소화했다. 깊이를 가지자고 했다면 충분히 그럴 수 있었음에도 불구하고, 저자는 시종일관 쉬운 말투와 쉬운 설명을 고집하고 있다. 말이 쉽지 그건 절대 쉬운 일이 아니다. 자신의 분야에 대한 더 깊은 이해가 필요하고, 그것을 모르는 사람들이 정말 무엇을 모르는지 알고 있어야만 가능한 일이고, 그것에 더해 글 쓰는 능력까지 갖추고 있어야 하는 일이다. 그래서 이 책을 그냥 평범하게 읽었다는 평은 오히려 이 책에 대한 칭찬일 수 있다.

김범준 교수도 서문에도 적고, 분문에서도 적었듯이 과학자는 논문으로 이야기한다(“Publish or Perish!!”). 그러나 논문을 쓰고, 읽을 때 갑갑함을 느낄 적이 한두 번이 아니다. 요즘에는 조금 누그러뜨려졌지만 논문에는 ‘나(I)’ 나 ‘우리(We)’가 없다. 객관적으로 보이기 위해 논문은 수동태로 써야 한다고 배웠고, 많은 문장이 그 답답한 수동태 영어 문장으로 점철되어 있는 게 논문이라는 것이다. 과학자들도 ‘나’, ‘우리’가 들어간 글을 쓰고 싶어 한다. 과학으로 세상에 발언하고 싶어 한다. 세상 물정에 관심이 많으며, 자신의 과학으로 세상에 발언하고 싶어한다. 『세상 물정의 물리학』은 그 좋은 본보기다.

*아쉬움이 한 가지 있다면 마지막 부분이다. 너무 일반적이고, 자신의 전공과 조금 멀어진 분야라 그런지 너무 평범하다.

『세상물정의 물리학』 김범준 / 동아시아

‘세상물정’ 너무 잘 아는 물리학자의 이야기

다른 학문에 비해 물리학은 보편성을 생명으로 한다. 한국에 있는 전자(electron)나 러시아에 있는 전자가 다를 수 없다. 물리학자인 저자 김범준은 특히 ‘통계물리학’연구에 관심이 많다. “전통적인 통계물리학의 주제는 수많은 입자들로 이루어진 기체나 고체에 관한 것이었다. 지금은, 마찬가지로 많은 수의 무엇인가로 이루어진 커다란 시스템으로 볼 수 있는 사회, 경제, 그리고 생명 현상 등으로 연구의 관심이 확대되고 있다.” 보편성을 추구하는 학문의 성격상 ‘나’라는 주어를 가지고 ‘지금’, ‘여기’에서 벌어지는 일들에 대한 생각을 정리했다. 물리학자의 눈으로 본, ‘지금, 여기’의 세상물정 이야기들이다.

대한민국은 2015년 6월초부터 7월 말까지 메르스(MERS)에 붙잡혀 지냈다. 인명 손실은 물론 남아있는 이들의 삶의 양식까지도 바꿀 정도로 메르스의 영향력은 대단했다. 이 사태를 돌아보며 저자는 ‘메르스 후진국 물리학자의 뒤늦은 한마디’(연결망 과학이 이야기하는 감염의 전파)를 한다. 감염률이 높지 않아 크게 걱정할 것이 없고, 건강하고 면역력이 강한 사람이라면 보통 감기와 별반 다르지 않은 증상만 느끼면서 며칠 고생하다 낫는 별것 아닌 병이라는 것이 다수 전문가들의 진단이었다. 그러나 결과는 아주 많이 달랐다. “문제는 병원이었다. 처음부터” 인정한다. 병원이 문제였다. 전례를 살펴봐도 치료제가 없는 감염병은 주로 병원의 병동에서 전염되었다. 병원에 있는 사람들은 의료진과 환자가 대부분이다. 환자는 면역력이 낮다. 누워있는 환자 외에 이동이 가능하고 자유로운 사람들은 모두 병원균을 옮기는 전령들이 된다. 저자는 이 메르스 사태를 설명하기 위해서 물리학자답게 감염자들의 집합, 방문한 장소들의 집합, 질병 발생 초기 감염자 수에 대한 지수함수 등을 들어 설명해준다. 그런데 의외로 복잡하지가 않다. 이해가 잘 되는 편이다. 부득불 통계물리학적 시각으로 풀이를 하다 보니 전문 용어가 들어갔으리라 생각한다.

그 외에도 흥미로운 주제들이 많다. 지역감정에 대한 이야기, 〈인터스텔라〉와 허니버터칩의 성공비결, SNS의 영향력, 교통정체, 한국인 성씨 분포, 확률로 본 윷놀이 필승 전략, 혈액형과 성격의 상관관계, 사춘기 딸 이야기, 뇌 크기와 영장류종 집단 크기는 비례한다는 등등 모두 세상 돌아가는 속 이야기들이다.

저자의 연구물 중 그 초록이 신문지상에 더러 소개가 되었지만 과학 면이 아닌 스포츠 면에 실린 연구가 하나 있다. ‘프로야구팀 이동거리 차이를 최소화하라’ (공평한 경기일정표의 비밀, 몬테카를로 방법에 있다)는 글이다. “서울에서 출발한 보따리장수가 부산, 대구, 수원, 대전을 돌아다니면서 물건을 팔려면 각 도시를 어떤 순서로 방문해야 할까. 서울 - 수원 - 대전 - 대구 - 부산 순서로 방문하는 것이 좋다. 만약 순서를 바꾸면 이동거리가 길어진다.” 대통령 선거가 임박한 대선후보가 선거구 250여 곳을 도는 유세 일정도 과학적이고 합리적으로 짜야 한다. 시간도 줄이고, 힘도 덜 들어야 한다. 컴퓨터과학 분야에선 이를 ‘돌아다니는 판매원 문제’라고 부른다.

(프로야구에서) “어떻게 하면 공평한 경기일정표를 만들 수 있을까. 필요한 것은 두 가지다. 먼저 에너지를 정의하는 것인데, 간단하다. 각 팀 이동거리가 얼마나 다른지 재는 이동거리의 ‘표준편차’를 에너지라고 부르면 된다. 그리고 매번 주어진 제약 조건을 만족시키는 경기일정표를 조금씩 바꿔보는 과정을 반복하면서 에너지를 줄여나가면 된다.” ‘간단하다’는 표현이 결코 간단하진 않다. 이 말도 이해하기 힘들다. 그럼에도 불구하고, 저자는 그의 전공을 ‘세상물정’과 멋지게 결합시켰다.

누가 물리학자를 세상 물정도 잘 모르는 사람이라고 했던가? 그 누구보다 합리적이고, 과학적이고 보편타당성 있는 좋은 생각을 최대한 쉽게 풀이해주려고 애쓴 흔적이 이곳저곳에 담겨있는 흥미로운 내용들이다.