우발과 패턴_마크 뷰캐넌 :: 임계적 사고

과학적 사고의 목표는 수수한 것에서 일반적인 것을 보고, 일시적인 것에서 영원을 보는 것이다.
- 알프레드 화이트헤드 -

7장. 임계적 사고

그 무엇도 임계상태에 도달하지는 않는다. 조율이 필요하다. 핵반응로든 자석이든 어떤 작은 사건이든 지속적으로 거대한 격변이 일어나는 임계상태로 만들기 위해서는 노력이 필요하다.

 

아이작 뉴턴의 행성운동의 법칙을 발견했다. 위대한 발견이 나오면 과학자들은 도처에서 이전까지 결코 보이지 않던 새로운 것들을 보게된다.

 

1) 뉴턴의 사고방식

 - 환원주의(작게 쪼개 분석하면 전체도 이해할 수 있다.)

 - 미래는 결정적이다.

 - 복잡함은 복잡함을 낳을 뿐이다.

 - 세상은 평형/선평적이다.

 - 셍상은 평형으로 돌아오는 안정적 시스템이다.

 

2) 복잡계적 사고방식 

 - 전일주의(구성원 상호작용을 포함해서 전체를 이해해야 한다.)

 - 정해지지 않은 전개 가능성을 고려해야 한다.

 - 복잡함이 간단함(새로운 질서)을 낳을 수 있다.

 - 세상은 비평형/비선형적이다.

 - 세상은 혼돈스럽고 불안전한 시스템이다.

 

1. 산불게임

전형적인 산불의 크기는 얼마인가? 산불의 기록에는 자연의 파괴력과 인간의 보존 노력간의 투쟁이 나타난다고 생각할 수 있다. 하지만, 자료를 집대성한 결과 산불의 전형적인 크기는 나타나지 않았다. 대신 반불의 규모와 빈도가 보여주는 뚜력한 멱함수 관계였다. 산불의 피해면적이 2배면 산불은 2.48배로 드물어진다. 아주 작은 산불부터 100만배 크기의 산불까지 규칙성은 지속됐다. 놀랍도록 단순한 규칙성이 나타나는 것이다. 

 

코넬대는 본질요소 3개를 찾았다.

1) 숲은 나무로 되어잇고, 자연상태에서 나무는 점점 많아진다.

2) 가끔식 어떤 나무는 불이 붙는다.

3) 이 불은 근처 다른 나무에 옮겨 붙는다.

(강이나 도로 같은 산불 장벽, 소방대와 날씨는 무시한다. 나무는 한 종류라고 가정한다.)

이렇게 해보 보편성의 원리는 적용되어 진짜 산불 데이터와 일치한다. 완벽한 멱함수 관계가 나타났다. 지각 외에도 스스로 임계상태로 조직되는 것이 또 있다느 결론이 나왔다.

 

2. 초임계

산불에 적극 대처하니 숲이 노령화 되는 의도치 않은 효과가 생겼다. 젊은 나무로 대체되지 않아 자연적 숲의 변화가 방해됐다. 죽은 나무, 풀, 잔가지, 나무껍질이 축적되어 숲은 자연적 임계상태를 벗어났다. 숲이 임계상태로 유지되는데 산불도 일정한 역활을 하는데, 산불을 인위적으로 억제해 잘타는 물질이 모든 곳에 높은 밀도로 쌓여 초임계상태가 된 것이다.

  결과적으로 산림 관리자들은 중간 규모이하의 산불을 막을 필요가 없다. 이제 그들은 잘타는 물직이 많이 쌓이는 것을 막기 위해 계획적으로 불을 내기도 한다. 산불 모델은 보편성의 원리를 다시 보여준다. 산불에 연관된 수많은 세세한 변수는 산불이 번지는 본직적 방식에 거의 영향을 주지 않는다. 숲은 자기조직화하는 임계성의 뜅난 예로 보인다. 영향이 전파되는 방식의 배후에 있는 단순한 기하학적 특성이 임계상태에서는 중요하다.

 

3. 생대적인 임계

예를 들어 메뚜기는 어떤 생물도 메뚜기 보다 더 많은 식물을 먹지 못한다. 매해 모든 식물 잎의 20%를 먹는다. 초원 생태계에 영향을 주어 영양분 토양으로 순환한다. 식물 군락 안정성을 유지시킨다. 하지만, 때때로 통제에 벗어나 엄청나게 늘어난다.

  미국 농무부의 자료를 바탕으로 진행된 연구 결과, 피해면적 분포는 멱함수를 따른다는 것을 발견했다. 작은 피해는 흔하고, 큰 피해는 그렇지 않았다. 크거나 작거나 원인에는 아무런 차이가 없었다. 다시 말해 멱함수 법칙은 작은 피해를 일으키는 사소한 원인이 절망적인 창궐을 일으키기도 한다는 것을 의미한다. 이 교훈을 따르면 2만가지 요인을 모두 다룰 수 잇다해도 피해규모를 예측하기 어렵다. 생물들의 상호접촉이 두터운 그물망을 이루어 임계상태와 비슷해지만, 그 생태계는 극심한 변화의 가장자리에 놓인다. 따라서 참사가 언제쯤 일어날지 예측하는 노력은 거의 무의미하다. 반대로 모든 피해를 방지하려던 과거의 노력이 잘못되었고, 그러한 노력이 도리어 거대한 피해를 부추겼을 수도 있다.

 

4. 쌀, 더 나은 모래

차가운 물 한통은 거의 확실한 임계상태가 아니며, 자석을 비롯한 어떤 것도 보통의 조건에서는 임계상태가 아니다. 통에 담긴 물은 정지해있고, 형평상태다. 반면 모래더미는 모래알이 계속 떨어져 평형이 아니다. 비평형상태라고 해서 모두 임계상태가 되는 것은 아니다. 무엇이 자기조직화 하는 임계성인가?  언제나타나며 언제 나타나지 않는가? 자기조직화하는 임계성은 평형상태를 아주 천천히 교란할때만 나타나고 개별적인 조각 활동보다 여러 조각의 상호작용이 지배적일때 나타난다.

이 부분은 주식시장에서 사이클의 예측이 얼마나 어려운지를 설명해준다. 우리는 주식시장을 예측하기 보다는 그 과정에서 대비를 하는 것이 더 현명하지 않을까? 분명 다시 평형상태를 향해 움직이게 되니까!

 

우발과 패턴_마크 뷰캐넌 :: 멸종과 생명의 그물망