질서 또는 무질서?

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질서 또는 무질서?

(Order or Chaos?)

에 의해 Martha Blakefield

무질서(chaos)가 하나님을 찬미하는가? 걱정하지 말라. 당신의 옷장이나 주일 아침에 당신 집에 관한 것이 아니다. 내가 당신에게 말하고자 하는 무질서는 “무질서 이론(chaos theory)” 이라고 불리는 새로운 과학 분야에 관한 것이다.

사 과가 떨어지는 법칙과 지구를 공전하는 달에 관련된 법칙이 하나이며 같다는 것을 뉴턴이 발견하면서, 과학적 사고는 새로운 전기를 맞게 된다. 그가 우주의 운동을 지배하는 법칙을 발견하고 공식화한 이래로, 과학자들은 우주가 몇몇 간단한 법칙에 의해서 설명되어지는 하나의 시계(clock)와 같이 움직인다고 가정했다. 과학자들은 비교적 단순한 방정식(equation)의 항으로 복잡한 시스템과 같이 보이는 것들을 기술했다. 그들은 세계를 볼 수 있었고, 그래서 그것이 어떻게 작동하는지를 설명할 수 있었으며, 그것을 설명하는 방정식을 만들 수 있어서, 어떤 수들을 대입하면 어떠한 결과를 예측할 수 있었다고 생각했다. 일부 과학자들은 간단하고 수학적인 술어로 우주에 있는 모든 것들을 기술하는 방법을 결국에는 발견할 것으로 생각했다. 어떤 사람들은 그들이 전 우주가 어떻게 형성되었으며, 어떻게 움직이는지를 설명하는, 하나의 ‘만물 이론(theory of everything)과 같은 일련의 방정식들까지도 발견할 것으로 생각했었다.

만델브로트 세트(Mandelbrot Set)로서 알려져 있는 유명한 분열도형 패턴(fractal pattern).

(Photo by Stephen Johnson, Photo Library)

그 러나 과학자들이 우주의 시스템을 더 많은 방정식들로 해결해보려고 하였지만, 그들은 이러한 운동들을 설명하려는 법칙들에 반하는 설명되어지지 않는 현상들과 시스템들로 계속적으로 좌절하게 되었다. 행성들 공전궤도의 흔들림(wobbles), 비행기 날개의 기류 패턴에 있어서 난기류(turbulence), 동물 개체수(populations)의 크기 변화 등과 같은, 이들 시스템 내에서 때때로 발생하는 것들은 간단한 방정식으로 그것들을 설명해보려 했던 과학자들을 실패하게 하였다.

이 러한 설명되지 않는 현상들은 과학 사회 내에서 호기심을 유발했다. 과학자들은 질서를 발견하리라 생각했던 곳에서 무질서를 발견하고 있었던 것이다. 그러나 좀 더 자세히 들여다 볼 때에, 무질서같이 보이는 곳에서 설명할 수 없는 질서를 발견하게 되는 것이다. 빠르고, 강력하게 계산할 수 있는 컴퓨터의 발달로, 과학자들은 수 년 동안 그들이 의지하고 있었던 방정식들을 시험할 수 있게 되었다. 그들은 어떤 상황 하에서, 이 방정식들 중 일부는 무질서한 결과를 만든다는 것을 발견하였다. 그리고 그들은 매우 무질서하게 보이는 이들 시스템들이 실제로는 이상하고 복잡한 패턴을 따르고 있다는 것을 깨닫게 되었다.

기 상학자(meteorologist)인 에드워드 로렌즈(Edward Lorenz)가 컴퓨터로 기후 모델을 프로그램했을 때, 그는 이상한 결과를 얻었다. 로렌즈는 최초의 기상 조건에서의 미세한 차이가 결과에서는 극적인 차이를 만든다는 것을 발견하였다. 기상학자들은 이것이 그와 같을 것인지를 오랫동안 의심해왔었다. 사실, 그들은 이 생각을 ‘나비효과 (the butterfly effect)’ 라는 이름으로 부르고 있었다. 그 이름은 ‘한 마리의 나비가 아시아에서 날개 짓을 하면, 수 일 또는 수 주 후에 뉴욕의 기후에 영향을 줄 수 있다라는 반신반의의 믿음’에 기초하여 붙여졌던 것이다.¹

로 렌즈가 이들 차이를 설명하는 방정식을 만들고, 이들을 컴퓨터에 넣어 결과를 그래프로 얻었을 때, 그는 이들 무질서한 방정식들이 이상한 종류의 예측을 할 수 있다는 증거를 만드는 것을 발견하였다. 그래프의 선은 다차원의 나비 형태의 비틀린 8자 형상을 만들었다. 그러나 이상한 점은 비록 선들이 항상 반복하여 같은 형태를 본질적으로 그리고 있었지만, 결코 정확하게 똑같은 모습을 그리지 않았으며, 그래프의 한 점이 어떠한 다른 점과 교차되지 않는다는 것이었다. 로렌즈의 발견 이후, 과학자들은 이러한 ‘이상한 끌어당김(strange attractors)’ 이라고 불리는 많은 다른 현상들을 발견하게 되었다.

간 단히 말하면, 방정식은 되풀이하여 같은 일반적인 형체를 그리지만, 결코 정확히 같은 것이 반복되지 않는다는 것이다. 복잡한 분지되는 형태(branching patterns)를 형성하는 다른 무질서 방정식들은 반복적으로 그들 자신이 되풀이 되어지지만, 크기가 감소되는 형태를 만들어 낸다. 많은 식물들에서 우리가 볼 수 있는 것들과 같이, 각 분지들은 끝으로 가면서 더 작아지는 패턴을 만들어 낸다. (아래의 그림을 보라).

일 예로, 식물들은 잎의 도관이나, 나무의 분지된 가지들에서 비슷한 반복적인 구조를 보이고 있다. (Photo by Tom Wagner)

모 든 무질서 계들은 초기 조건에 특이하게 감수성을 가지는 것처럼 보인다. 그들은 아주 작은 변화가 매우 큰 차이의 결과를 보이는 듯한 계(systems)들인 것이다. 과학자들은 천문학, 역학(epidemiology), 기상학, 대기의 난기류, 주식시장, 인체 등에서 무질서의 증거들을 발견해오고 있다. 인간의 신체를 연구해 오던 일부 과학자들은 무질서(chaos)가 얼마나 중요한지를 깨닫기 시작했다. 하버드 의과대학의 애리 골드버거(Ary Goldberger)는 인간 심장의 박동이 무질서할 뿐만 아니라, 심장에 무질서가 필요함을 발견했다고 믿고 있다. 그가 심장병을 앓고 있는 사람의 심장 박동과 건강한 사람의 심장 박동의 변화를 비교했을 때, 건강한 사람의 심장 박동이 실제로 더 무질서했던 것이었다.²

이것은 무질서한 행동이 비정상적인 것이 아닐 수 있으며, 어떤 시스템의 설계에 있어서 필수적인 특성일 가능성이 있다는 것에 대해, 몇몇 과학자들의 눈을 뜨게 했다.

우 리가 무질서한 시스템 내에서 발견되는 절묘한 복잡한 패턴들을 생각해 볼 때, 그 이론은 잘못 명명되어진 것으로 보인다. ‘무질서(Chaos, 혼돈)’는 통상적으로 어떠한 종류의 혼란이나 흐트러진 상태를 묘사한다. 이 경우에는, 무질서하다고 보였던 것들이 더욱 세밀한 조사에 의해, 더욱 복잡한 또 다른 질서를 가지고 있었음이 (하나님이 창조하신 이 우주에서) 밝혀지고 있는 것이다. 과학자들은 복잡하고 기대하지 않은 방향으로, 즉 앞으로 어떻게 행동할지를 예측하지 못하거나 놀라운 방향으로 행동하는 것들을, 단순하게 가리킬 때 “무질서”라는 단어를 사용한다. 그러나 이러한 현상들을 더욱 연구하며 알아가고 있는 일부 과학자들은 ‘복잡화(complexification)‘, 또는 ‘경이로운 과학(the science of surprise)‘과 같은 다른 이름을 붙이고 있다.

“관 습적으로, 전문가들은 외부 지성의 개입 또는 불완전한 자료들에 대한 이러한 경탄(surprises)을 비난해 왔었다. 그러나 이제, 과학자들은 강력한 컴퓨터의 도움을 받아 우리 주위의 세계를 연구하면서, 경탄은 피할 수 없는 것으로 깨닫기 시작하고 있다. 기후와 같은 시스템은 그것들이 운행되어져 가는 것이 매우 경이롭다는 것이다. 그것들은 사람들이 이해하려고 애쓰고 있지만, 항상 예상외의 길로 반응을 보이고 있다. 예측할 수 없는 일들을 일으키는 것이 그들의 본성 내에 존재한다.” ³

아 직까지, 과학자들은 이러한 새로운 방정식이 현재보다 더 정확하게 어떤 시스템의 미래의 행동을 예측할 수 있는 방법을 제공하기를 희망한다. 그리고 지금부터 여러 해가 지나, 우리 주변의 복잡한 세계가 작동되어지는 새로운 법칙을 발견했다고 생각했을 때, 틀림없이 자연 법칙에 대한 우리의 설명들을 부정하는 또 다른 일련의 현상들을 발견하게 될 것이라는 것이다.

현명한 과학자는 인간의 생명을 취하실 수도 있고 연장하실 수도 있는 전지전능하신 창조주 하나님이 이 우주를 창조하셨음을 깨닫게 되는 것이다. 그리고 그것을 깨닫게 될 때, 창조된 만물은 창조주의 신성을 드러내고 있는 것이다.

“일을 숨기는 것은 하나님의 영화요 일을 살피는 것은 왕의 영화니라.” (잠언 25:2)

무질서 이론(Chaos theory) : 진화론에 도움이 되지 않는다.

진 화론자들은 간혹 무질서한 것처럼 보이는 것에서 질서의 형태를 발견하는 것으로부터 희망을 가지려한다. 무질서한 경향으로 가차 없이 진행되는 우주적 법칙에 반하여, 무질서한 화학물질이 최초의 자가 복제를 하는 정교한 세포로 스스로 모일 수 있었는지를 설명하기 위한 투쟁에서, 그것은 희망의 밝은 빛으로 느끼고 있는 것이다.

그 러나 현재의 징후들은 이러한 것이 허망한 희망임을 가리키고 있다. 그러한 ‘무질서에서 질서‘의 고전적인 예 중의 하나가, 어떤 오일이 가열되어질 때 표면에 나타나는 육각형 형태이다. 그러나 가열이 멈춰지면, 곧 바로 이 형태들은 분자적 무질서의 바다로 다시 사라진다. 허리케인의 소용돌이처럼, 이들 형태들은 잠깐 동안만 존재할 뿐이며, 그들은 설명하는 데에 많은 정보를 필요로 하지 않는 단순하며 반복적인 구조인 것이다. 거기에 함유되어 있는 정보는 본질적으로 물질의 화학과 물리에 관한 것으로서, 어떠한 특별한 ‘프로그래밍’을 필요로 하지 않는다.

한편, 살아있는 생명체들은 정말로 복잡하고, 정보를 함유한 구조를 갖고 있다는 것이 특징이다. 그들의 성질은 본질적으로 구성물질의 화학과 물리에 관한 것이 아니다. 그들은 앞서서 프로그래밍된 세포라는 기계들을 필요로 한다.

이 프로그래밍은 부모 생물체로부터 계속 전달되어지지만, 최초에는 지적인 존재에 의해서 만들어져야만 한다. 왜냐하면 자연적인 과정으로는 프로그램이 기록될 수 없기 때문이다.

분 명히 볼 수 있는 서로 유사한 형태들인 분지(갈래) 구조(branching structures)들은 우리 주변 어디에서, 심지어는 우리 안에서도 발견되어질 수 있다. 위의 사진을 보라. 나무의 주 가지들은 모든 방향으로 가지를 내뻗고 있다. 그리고 그들 가지들은 더 작은 가지들을 가지고 있고, 그들은 더욱 작은 가지들을 내밀고 있다. 그들은 모두 비슷하나 다르다. 또한 진흙이 마르면서 갈라지는 것을 관찰하는 것은 흥미롭다. 그들은 크기들이 서로 다르면서도 비슷한 같은 형태로 갈라진다. 또한 강어귀에서 발견되어지는 얼음 결정의 모습, 우리의 폐(lungs)에서 기관지의 복잡한 형태, 전기적 방전시의 형태 등, ‘분열도형(fractal)’의 형태라고 불려지는 많은 예들이 존재하고 있는 것이다.

Martha Blakefield, is a teacher and freelance writer. She has published a homeschooling newsletter for several years and has a strong interest in science and in educating from a Christian world view.

출처 : Creation 20(3):4, June 1998

번역자 : IT 사역위원회

References