흐름

당신의 세계관을 뒤흔들 형태학 이야기 강물에서 도로 위 자동차들까지 흐름들이 만드는 우주들 모든 것이 변하는 흐름 속에는 어떤 형태가 존재할까? 불규칙한 흐름 속에서 붙잡은 변화의 자연 법칙들 이 책을 읽은 뒤에 여러분이 보는 세상은 그 이전의 세상과는 전혀 다를 것이다. 복잡한 세상에 대한 과학의 설명력은 물론, 과학이 열어 주는 아름다움을 느끼고 싶은 독자들에게 이 책을 추천한다. ―홍성욱(서울 대학교 생명 과학부 교수) 필립 볼의 형태학 3부작은 비단 과학도들뿐 아니라, 언어와 문화, 현상의 패턴에 관심 있는 인문 사회학도들에게도 반드시 추천하고 싶은 책이다. ―조지은(옥스퍼드 대학교 한국학.언어학 교수) 최근 국가와 기업을 막론하고 가장 두려워하는 단어 중 하나는 단연 ‘유동성 위기(liquidity crisis)’이다. 국내 대기업은 물론 여러 국가의 어려운 경제 상황을 전하는 기사에서도 이 단어를 종종 볼 수 있다. 최근에는 러시아와 대립 중인 우크라이나의 실태를 다루는 기사에서 이 단어가 쓰이고 있다. 유동성 위기는 기업이나 국가가 일시적으로 현금 또는 현금화할 수 있는 자산이 부족하거나 금융기관의 대출이 어려운 상황에 놓일 때 쓰인다. 따라서 이것 때문에 영업 수익과 자산 보유와 상관없이 부도 위기까지 몰릴 수 있다. 유동성 위기는 장부상의 숫자로 표기되는 현금에 흐름의 형태를 부여했다. 급변하는 기업과 국가의 현금 보유 상황과, 수시로 형태가 변하는 까닭에 예측이 어려운 ‘흐름’의 공통점을 포착한 것이다. 형태학(morphology)의 시대가 돌아오고 있다. 이번에 (주)사이언스북스에서 펴낸 ‘필립 볼 형태학 3부작’ 중 두 번째 권인『흐름(Flow): 불규칙한 조화가 이루는 변화』는 형태의 역동성을 대표하는 특징인 ‘흐름’을 주제로 다양한 형태들이 변화하는 방식과 그것을 예측하려는 과학적 시도들을 다룬 책이다. 이 책에서 저자인 필립 볼은 미술에서 시작하여, 생물학, 물리학, 기상학부터 유체 역학과 천문학, 경제학에 이르기까지 자연 과학의 다양한 학문들을 다루었다. 저자는 이러한 여러 분야를 종합해서 오랫동안 일관성 없는 각각의 현상으로 간주했던 다양한 흐름들의 이면에 자리한 변화의 근본적인 원리를 보여 준다. 이 책은 경제학에서도 증권 시장의 주가와 같은 가격의 상호 관계가 유체의 난류와 유사성을 보여 줄지 모른다는 주장이 있음을 소개하면서, 그것이 사실이라면 ‘시장 난류’도 단지 은유일 수는 없다고 지적하고 있다. 자연스럽게 변화하는 물의 흐름을 다룬 스케치부터 바람을 타고 오랫동안 서서히 이동하는 사막의 모래언덕, 성지인 메카를 순례하는 이슬람 신도들의 거대한 인파가 혼란에 빠져드는 흐름, 아득히 먼 별 주위의 성간 기체와 그림 사이에서 드러난 난류 패턴의 유사함까지 다양한 흐름들을 관통하는 변화의 원리가 펼쳐진다. 이 책에서 우리는 15세기의 만능인이었던 레오나르도 다 빈치에서 20세기의 대표적인 물리학자인 베르너 하이젠베르크에 이르기까지 흐름의 형태에 관심을 가진 인류와 과학의 오랜 역사를 만날 수 있다. 변화의 양상과 원리를 파악하기 어려운 흐름을 다른 무작위적인 패턴과 구별해서 파악하려는 오랜 과학적 노력이 있었다. 그리고 이런 노력이 주식 시장, 도로 교통 등 사회 곳곳의 변화 요소가 급증한 현대 사회에서 어떤 역할을 할지 생각하는 기회도 될 것이다. 20여 년 동안 과학 학술지인 《네이처(Nature)》에서 편집자, 편집 고문으로 활동했던 필립 볼은 현대 자연 과학의 다양한 연구 성과들과 인문학적 통찰을 융합시켜서, 서로 다른 형태들을 스스로 발생시킨 근본적인 원리를 다채롭게 서술했다. 위대한 과학자들 중 다수는 난류 유체 흐름의 문제를 에워싼 단단한 벽에 주먹질을 해대느라 피를 보았다. 우리가 이 문제를 이해하는 데에 큰 역할을 한 물리학자인 데이비드 피에르 루엘은 난류를 ‘이론의 무덤’이라고 불렀다. ―본문에서 하늘과 바다를 아름답게 장식하는 것 외에 대류는 천천히 형성되는 고체 지구의 바위를 조형한다. 우리 행성은 꼭대기보다 바닥이 더 뜨거운 유체로 채워진 거대한 대류 용기다. 그렇다, 그것은 실제로 유체다. ―본문에서 미켈란젤로는 물의 흐름 속에서 무엇을 보았을까? 멈추지 않는 변화의 패턴에 매혹된 인간과 과학의 역사 저자는 ‘만능인’의 대명사 레오나르도 다 빈치로 이 책을 시작한다. 그는 형태학의 선구자였던 에른스트 하인리히 필리프 아우구스트 헤켈과 다시 웬트워스 톰프슨보다도 앞서서, 서로 무관해 보이는 상황에서 발견되는 자연 속 여러 형태와 패턴들의 유사성을 꿰뚫어 보았다. 그리고 그 밑에 놓인 형태들과 구조들까지 파악하려 시도한 인물이었다. 과학과 예술을 비롯한 인문학이 분리되지 않았던 시대의 인물인 레오나르도 다 빈치의 특성은 물의 유체 흐름을 그린 스케치와 여성의 머리카락을 세밀하게 그린 스케치 사이의 유사성에서 선명하게 드러난다. 그에게 변화하는 물의 형태에서 얻은 통찰과 여성의 초상화를 더욱 아름답게 그려내려는 노력은 떨어질 수 없었다. 이러한 레오나르도 다 빈치의 특성은 최근에 재부상하는 형태학이 자연의 변화 패턴에서 얻은 지식과 능력을 인간 사회의 다양한 변화에 적용하는 데도 시사점을 제공한다. 2장에서는 본격적으로 유체 흐름의 특성을 밝히기 시작한다. 여러 광고에서 접했던 평평한 액체 표면에 물방울이 떨어지자 왕관 모양으로 튀어 오르는 액체의 방울들부터 마개를 뽑은 욕조의 구멍 속으로 빨려드는 소용돌이, 목성에서 지속되는 대적반이라는 거대한 회오리까지 곳곳에서 볼 수 있는 흐름들이 등장한다. 그러한 사례들과 함께 그 실제 원인과 그것을 규명하려는 시도들, 그리고 그에 대한 우리들의 오해를 아울러 서술했다. 특히 저자는 지구의 자전 때문에 북반구와 남반구에서 욕조의 소용돌이가 각각 시계 방향과 반시계 방향으로 일어난다는 널리 알려진 주장을 반박했다. 하루 동안 욕조의 물을 가만히 두어 모든 회전 움직임을 소멸시킨 후에 욕조 마개를 빼자 남반구에서도 시계 반대 방향의 소용돌이를 볼 수 있었던 사례를 제시한다. 이에 대한 논란이 종결되지는 않았지만 통념과는 달리 욕조 속의 소용돌이는 지구 어디서든 어떤 방향으로도 회전할 수 있다는 것이다. 레오나르도 다 빈치가 소용돌이치고, 굽이치고, 회전하는 파도 같은 패턴들을 사용한 것은 자연의 율동적인 움직임들을 탐사하는 방법이다. ―본문에서 적절한 정도의 난류가 있는 흐름의 표면에서 보듯, 물이라는 그 넓고 깊고 높은 덩어리에는 셀 수 없는 움직임의 변종들이 넘쳐 난다. ―본문에서 땅 속을 가르는 맨틀은 얼마나 오랫동안 변화하는 것일까? 바람에 날리는 모래언덕이 어디로 흘러갈지 어떻게 알 수 있을까? 지구 곳곳의 흐름들 속에 숨어 있는 변화의 법칙을 만난다 3장에서는 지구에 존재하는 거대한 흐름들을 다룬다. 온도 차이에 따라 대류 순환을 하는 대기와, 마찬가지로 열대지방을 지나며 데워지고 극지방에서 식는 바다의 흐름, 그리고 지구 깊은 곳을 흐르며 지각을 조형하는 맨틀의 흐름이 그것이다. 각각 그것이 존재하는 위치나, 영향을 미치는 요인에 따라 분류되었던 이 패턴들을 ‘흐름’이라는 그 운동 방식으로 포괄한 것이다. 이중에서 맨틀의 흐름에는 어떤 질서 잡힌 패턴이 없고 오랜 지질학적인 기간에 걸쳐 변화하며 지구의 형태를 만들어간다. 이러한 맨틀의 유동성과 그것이 변화하는 패턴은 앞으로 지구 물리학과 형태학이 함께 탐구해야 할 과제이다. 4장의 주제는 사막이다. 저자는 사막의 모래언덕이 이동해가는 패턴을 알갱이의 흐름을 보여 주는 중요한 사례로 제시한다. 미세한 모래 알갱이들이 바람을 타고 이동하며 마치 사구가 천천히 흐르듯이 이동하는 현상에는 어떤 규칙성도 찾기 어려워 보인다. 모래들이 바람을 타고 이동하는 거리와 서로 부딪히며 튕기며 움직이는 정도, 그리고 쌓인 모래들이 균형을 잃