“세계가 정말로 어떻게 돌아가는지 알고 싶다면 이 책을 읽으라”
복잡계 과학의 대부 제프리 웨스트 교수와 샌타페이 연구진의 25년 연구 집대성
생물계와 인간이 만든 사회적 시스템은 모두 동일한 규모 증감의 법칙을 따른다
아마존닷컴 베스트셀러 《Inc.》 2017년 최고의 비즈니스책 <피직스 월드> 2017년 올해의 책 <가디언> 2017년, 과학자들이 꼽은 ‘가장 사랑하는 책’ <텔레그래프> 2017년 최고의 책 50. 물리학, 생물학, 의학, 수학, 천문학, 역사학, 도시학, 경제경영... 각계 전문가가 극찬한 통찰력의 보고!
인간의 수명은 왜 기껏해야 120년인가? 왜 어떤 기업은 잘 나가고 어떤 기업은 망하는가? 삶의 속도, 혁신의 속도는 왜 지속적으로 빨라지는가? 세포부터 생태계, 도시, 사회관계망과 기업까지, 살아 있는 모든 것의 성장과 혁신, 노화와 죽음을 지배하는 패턴과 원리에 관한 독보적 탐사. 자연법칙과 인간 문명의 관계를 바라보는 새로운 시각을 열어주는 ‘모든 것의 이론’! 인구 팽창, 도시화, 에너지와 환경문제, 노화, 암, 인간 수명, 점점 빨라지는 삶의 속도, 전 지구적 지속 가능성… 오늘날 인류가 마주한 크고 긴박한 문제에 놀라운 통찰을 던져주는, 완전히 새로운 연구가 펼쳐진다!
세포부터 생태계, 도시, 사회관계망과 기업까지,
살아 있는 모든 것의 성장과 혁신, 노화와 죽음을 지배하는
패턴과 원리에 관한 독보적 탐사
인구 팽창, 도시화, 에너지와 환경문제, 노화, 암, 인간 수명, 점점 빨라지는 삶의 속도, 전 지구적 지속 가능성… 오늘날 인류가 마주한 크고 긴박한 문제에 놀라운 통찰을 던져주는, 완전히 새로운 연구가 펼쳐진다!
개미만큼 작은 포유동물은 왜 없을까? 인간의 수명은 왜 기껏해야 120년인가? 계속 먹는데도 때가 되면 성장을 멈추고 죽는 까닭은 무엇인가? 왜 어떤 기업은 잘나가고 어떤 기업은 망하는가? 삶의 속도, 혁신의 속도는 왜 지속적으로 빨라지는가? 지구는 언제까지 인류를 먹여 살릴 수 있을까? 그리고, 이 모든 것을 설명하는 보편적인 이론이 가능할까?
《스케일》은 놀라운 이론적 통찰에 다양한 학제간 연구 성과를 종합하여, 세포부터 생태계, 도시, 사회관계망과 기업까지, 살아 있는 모든 것의 성장과 혁신, 노화와 죽음을 지배하는 패턴과 원리에 관한 ‘큰 그림’을 그려내는 책이다. 복잡계 연구의 중심지인 샌타페이연구소 소장을 지낸 제프리 웨스트 교수가 이 원대한 기획의 주인공이다. 그는 지난 25년의 괄목할 만한 연구를 종합하여, 자연법칙과 인간 문명의 관계를 바라보는 새로운 시각, 새로운 ‘개념 틀’을 제시한다. 이 책은 우리 모두를 단순하지만 심오한 방식으로 하나로 묶는 근본적 자연 법칙을 찾아나서는 흥미진진한 과학적 모험담이다. 독자는 도시, 기업, 생명이 단순하면서도 강력한 같은 가락에 맞추어서 똑같이 춤을 추고 있음을 깨닫게 될 것이다.
복잡계 과학의 대부 제프리 웨스트 교수와 샌타페이 연구진 25년 연구의 결실
제프리 웨스트 교수는 복잡성 과학, 즉 창발적 시스템과 네트워크의 과학을 개척한 선구자로 널리 알려져 있다. 저자의 연구가 주목받는 이유는 그가 우리의 몸, 도시, 기업을 포함하여 살아 있는 체계들의 복잡하고 다양해 보이는 현상들을 통일시키는 근본적인 단순성을 발견해왔기 때문이다. 애초 저자는 이론물리학자로서 소립자, 끈 이론, 암흑물질, 우주의 진화 등을 연구하고 있었다. 그러던 중 남자들이 오래 살지 못하는 집안의 일원으로서 노화와 죽음에 관심을 갖게 되었고, 예상과 달리 이에 관한 일반 이론이 없음에 놀라, 이 주제를 연구하기 시작했다. 인간의 수명이 왜 지금과 같으며 우리는 왜 더 오래 살지 못하는가 하는 생물학의 문제를 물리학자의 엄밀함으로 파고들었다.
수많은 생물이 오늘과 같은 형태를 지니고 지금과 같은 모습으로 성장하고 죽게 되는 것은 모두 피할 수 없는 물리적 법칙의 제약을 받기 때문이라는 점을 깨달은 저자는 그 물리법칙을 해명하는 데 몰두했고, 그것이 퍽 간단한 수학으로 표현될 수 있다는 점을 발견한다. 그가 ‘스케일링 법칙’이라고 부르는, 생물의 크기 변화에서 발견되는 규모 증감의 법칙이 바로 그것이다. 그리고 그는 그것이 도시와 기업 같은 인간의 창조물에도 폭넓게 적용되는 ‘일반 법칙’임을 깨닫는다. 인간이 만들어낸 것들도 결국 물리적 토대 위에 서 있기에, 물리법칙의 제약을 받을 수밖에 없다.
포유동물은 대단히 다양하지만, 크기에 따라 일관된 특성을 보인다. 즉, 어떤 포유동물의 크기를 알면, 스케일링 법칙을 써서 그 동물이 하루에 얼마나 먹는지, 심장 박동 수가 얼마인지, 성숙하는 데 얼마나 오래 걸릴지, 수명은 얼마인지 등등을 모두 알 수 있다. 순환계의 효율도 정확히 체중에 비례하여 규모가 증감한다. 평균 체중이 다른 종의 2배인 종은 순환계의 효율이 25퍼센트 더 높으며 수명도 25퍼센트 더 길다. 그는 이 문제가 근본적으로 생물의 몸에 에너지를 공급하고 몸에서 노폐물을 제거하는 ‘망의 프랙털 기하학’과 관련이 있다는 것을 증명해왔고, 그의 연구는 생물학에 하나의 중요한 전환점이 되었다.
그 뒤로 그는 더 대담하게 연구의 응용 범위를 넓혀왔다. 도시도 구석구석까지 망이 뻗어 있으며, 규모 증감의 법칙이 기이할 정도로 정확히 들어맞는다. 웨스트는 자신의 혁신적인 연구를 기업과 사회관계에도 적용했고, 그 결과 어째서 어떤 기업은 잘나가고 어떤 기업은 망하는지, 삶의 속도와 혁신의 속도는 왜 점점 빨라지는지, 이 동역학이 어째서 지구의 지속 가능성을 위협하는지와 같은 문제들을 이해할 강력한 통찰을 얻을 수 있었다. 이러한 발견은 앞으로 이루어질 수많은 연구들의 출발점이 될 것이다.
생물, 도시, 기업 모두를 관통하는 규모 증감의 법칙
책은 생물에게서 찾아볼 수 있는 특징을 중심으로 스케일링 법칙을 설명하고 이를 토대로 생명체의 성장, 노화와 죽음의 문제를 검토한 후, 이 법칙이 도시와 기업에서 어떻게 나타나는지를 각각의 독립된 장들에서 살펴보는 방식으로 진행된다. 책의 기본적인 아이디어는 성장을 지배하는 물리학의 기본 수학법칙이 생물학적 유기체와 사회적 유기체 모두에 똑같이 적용된다는 것이다. ‘규모’, ‘규모 변화’라는 렌즈를 통해서 보면 서로 관계없어 보이는 크고 작은 ‘계’에서 놀라운 유사성을 발견할 수 있다. 이 렌즈로 보면, 동식물, 인간 몸, 종양, 기업 등이 조직되고 기능하는 방식은 비슷하다. 조직, 구조, 동역학 측면에서 이들에게는 놀랍도록 단순한 수학적 규칙성과 유사성이 존재한다는 것이다.
한 가지만 예를 들어보자. 동물의 체중과 대사율(단위 시간당 대사량)은 지수가 4분의 3(0.75)에 가까운 거듭제곱법칙에 따라 증감한다. 쉽게 말해, 어떤 동물의 몸집이 다른 동물의 2배라면, 필요로 하는 에너지의 양은 2배가 되는 게 아니라 75퍼센트만 늘어난다는 것이다. 즉, 크기가 2배로 늘 때마다 25퍼센트의 에너지가 절약된다. 좀 더 실감나도록 다음과 같이 말할 수도 있다. 코끼리는 쥐보다 1만(10의 4제곱) 배 무거우므로 세포 수도 1만 배 많다. 하지만 코끼리가 필요로 하는 에너지의 양은 쥐보다 겨우 1천(10의 3제곱) 배뿐이다. 코끼리의 에너지 효율이 쥐의 에너지 효율보다 10배나 좋다고 할 수 있다. 일종의 ‘규모의 경제’를 보여주는 사례다.(45쪽)
놀랍게도 이러한 대사율의 스케일링 법칙은 포유류, 조류, 어류, 갑각류, 세균, 식물, 세포까지 포함한 거의 모든 분류군에 들어맞으며, 성장률, 심장 박동 수, 진화 속도, 유전체 길이, 미토콘드리아 밀도, 뇌의 회색질의 양, 수명, 나무의 키, 잎의 수에 이르기까지, 본질적으로 모든 생리학적인 양과 생활사의 사건에도 적용된다. 이런 놀라운 규칙성은 어디서 비롯된 것일까? 엄청나게 많은 구성요소들을 세밀하게 통합하여 효율적으로 작동할 수 있도록 진화한 계층적 망 체계의 물리적, 기하학적, 수학적 특성 때문이다. 책의 전반부에서는 이러한 망의 원리, 스케일링 법칙의 기원과 메커니즘을 상세하게 설명하며(특히 164-172쪽), 이 법칙이 적용되는 사례를 구체적으로 보여준다.
기업도 같은 스케일링 법칙을 따르며(9장), 도시 역시 규모가 변화할 때마다 일정한 규칙을 따른다. 도시의 경우엔 지수가 0.75(4분의 3)가 아니라 0.85다.(‘15퍼센트 규칙’) 인구 증가에 따라 도로, 전선, 수도, 가스관의 총 길이, 주유소 수와 같은 기반시설의 양은 세계 어디에서나 동일한 양상으로 증가한다. 즉, 인구가 2배로 늘면 필요한 주유소의 수는 85퍼센트만 증가한다. 15퍼센트가 절약되는 것이다. 반대로 사회경제적 양들은 15퍼센트 수확체증 양상을 보인다. 인구가 2배로 늘면, 특허 수, GDP, 임금과 같은 긍정적 지표든, 독감 환자 수, 범죄 건수, 오염 같은 부정적 지표 등 모두 2배보다 15퍼센트 더 늘어난다. 이것이 도시에 사람들이 모여드는 이유이자 사람들이 도시를 떠나려 하는 이유가 된다.
단순히 ‘크기’가 많은 것을 결정하기 때문에, 우리는 생물이나 도시의 크기를 알면 그들이 1분에 몇 번이나 호흡을 하는지, 수명이 얼마인지, 그 도시 안에 식당은 얼마나 있고 변호사와 의사의 수는 얼마인지와 같은 특성을 예측할 수 있다.
책에서 다루는 주요 문제들
이렇게 저자는 스케일링 법칙의 개념 틀로 어마어마한 양의 데이터를 엮어내는데, 다루는 분야만 해도, 입자물리, 고전역학, 생물학, 의료, 공학, 건축, 도시, 경제, 경영을 아우른다. 그만큼 스케일링 법칙이 작동하고 적용될 수 있는 분야가 넓다는 것이다. 책에서 다루는 문제를 몇 가지만 소개하면 다음과 같다.(14-19쪽)
ㆍ 우리는 왜 천년만년 살지 못하고 기껏해야 120년밖에 살지 못할까? 우리는 왜 죽는 것일까? 그리고 이 수명의 한계를 정하는 것은 무엇일까? 우리 몸을 이루는 세포와 복잡한 분자의 특성을 토대로 수명을 계산할 수 있을까? 그것들의 특성을 바꿀 수
