너무 복잡해서 이해하거나 예측할 수 없다고 생각했던 문제들이 컴퓨터 기술의 도움으로 이제 과학자들의 연구대상이 되고 있다. 주가예측, 뇌, 교통흐름, 전쟁, 날씨와 같은 복잡한 자연현상과 사회현상이 여기에 해당한다. 무질서하게 보이는 현상에서 보편적인 질서를 찾으려는 연구를 복잡성의 과학이라고 한다.
이들 중 가장 앞선 연구 분야는 기상. 현재 일기변화에 영향을 주는 요소들은 상당부분 파악된 상태이고 예측 정확도는 80% 정도다.
그러나 대기 모델과 측정의 한계 때문에 100% 정확도는 도달할 수 없다. 기상 현상은 초기 데이터에 아주 작은 오차만 있어도 시간이 흐를수록 원래 값에서 상당히 벗어나는 카오스 시스템이기 때문이다. 가령 초기온도가 실제 값과 0.00000001의 오차를 가진다면 이로 인해 7일 후에 실제로 햇빛 쨍쨍한 날이 비가 퍼붓는 날로 잘못 예측될 수 있다.
과학자들은 복잡한 기상현상을 카오스 이론으로 설명할 수 있게 됐지만, 이는 복잡성 과학이란 큰 틀 속에서 보면 아주 미미한 진전에 불과하다. 일부 학자들은 아직 복잡성 과학의 ‘복잡’조차도 정의되지 않았다고 말한다. 단지 단순하지 않은 것이 복잡이다. 현재는 그저 무질서하게만 보이는 현상을 나타내는 패턴을 어떤 모델로 나타낼 수 있을지를 컴퓨터로 수도 없이 시뮬레이션해보는 수준이다.
그런데 왜 과학자들을 이들 현상에 관심을 가질까. 기존 과학은 물질을 구성하는 각 기본입자(부분)를 앎으로써 그 물질(전체)의 특성을 이해할 수 있다는 환원론적 방법을 이용한다. 그러나 이 방법으로 설명되지 않은 놀라운 현상들이 자연에서 발견된다. 때문에 복잡성의 과학은 기본요소의 상호작용을 이해하고 전체로서 파악하는 새로운 사고를 요구한다. 인하대 김기식교수(물리학과)는 “전체는 부분의 합이 아니다”고 말한다. 복잡성의 과학은 단순히 기존 과학의 종합이 아닌 새로운 과학인 셈이다.
pmiyong@donga.com
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