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복잡계 이야기

01_ 세상을 분해하여 이해하는 것만이 올바른 방향일까?
02_ 복잡계란 무엇인가?
03_ 뉴턴의 기계론적 우주관과 복잡계의 우주관은 어떻게 다른가?
04_ 우리는 왜 복잡계를 알아야 하나?
05_ 복잡계와 카오스는 어떻게 다른가?

13_ 창발성이란 무엇인가?
14_ 자기조직화란 무엇인가?
15_ 끌개란 무엇인가?
16_ 혼돈의 가장자리란 무엇인가?
17_ 서양 사상은 카오스를 억압한 역사라 할 수 있나?
18_ 동양에서도 복잡계와 유사한 생각이 있었나?
19_ 사주학과 복잡계과학은 무슨 관계가 있나?
20_ 사주조직법과 초기조건에의 민감한 의존성
21_ 음양론과 자기조직화
22_ 오행론과 되먹임 고리(feedback loop)
23_ 격국론과 시스템(system)
24_ 육친론과 네트워크(network)
25_ 신왕 ? 신약론과 비평형 구조(non-equilibrium structure)
26_ 용신론과 요동(fluctuation)
27_ 대운론과 창발(emergence)
28_ 적응이란 무엇인가?
29_ 분기란 무엇인가?
30_ 공진화란 무엇인가?
31_ 선형성과 비선형성은 무슨 뜻인가?
32_ 순환고리란 무엇인가?
33_ 나비효과란 무엇인가?
34_ 기이한 끌개란 무엇인가?
35_ 환원주의란 무엇인가?
36_ 요동이란 무엇인가?
37_ 분산체제란 무엇인가?
38_ 위상공간이란 무엇인가?
39_ 사회에 있어서의 위상전이란?
40_ 프랙탈이란 무엇인가?
41_ 프랙탈은 예술에 어떻게 적용되고 있나?
42_ 프랙탈의 예술가 몬드리안과 폴락
43_ 연결망이란 무엇인가?
44_ 복잡계가 조직연구에 갖는 함의는 무엇인가?
45_ 혼돈의 경계(at the Edge of Chaos)에 위치한 복잡계로서의 조직이란 무엇인가?
46_ 복잡계 이론이 국가전략에 적용될 수 있나?
47_ 격심해지는 국제경쟁에서 생존하기 위해 조직은 유동적이고 창조적으로 탈바꿈해야 한 다는데 그 이유는 무엇인가?
48_ 차세대 DVD포맷 블루레이(Blu-ray) 대 HD-DVD: 누가 이길 것인가?
49_ 복잡계 이론으로 ‘연정실패’를 분석했다는데 이는 무슨 말인가?
50_ 불교와 복잡계의 관계는 어떻게 볼 수 있나?
51_ “잃어버린 동전을 왜 거기서 찾나?”
52_ 창조적 파괴란 무엇이고 어떻게 할 수 있나?
53_ 수확체감의 법칙과 록인이론이란?
54_ 운과 카오스, 그리고 평행이론이란?

변화무쌍한 구름의 모습, 계곡에서 흐르는 급류의 움직임, 흔들리는 불꽃, 주식의 급격한 등락, 인터넷과 사회의 거미줄망 등은 매우 불규칙하고 예측하기 어려우며 복잡한 양상을 보여주는데, 이런 복잡한 현상에 대한 시스템적 고찰을 국가전략 수립에도 적용할 수 있다는 것이다. 현대인들은 환원론 등을 특징으로 하는 기존 과학인 뉴턴의 기계론적인 세계관에 너무나 매달려 왔다. 그러나 환원론은 자연을 보는 시각 자체에서부터 문제가 있다. 자연을 너무 단순하고 분석적으로 규명하려고 시도해 왔기 때문이다. 근대 합리주의를 탄생시킨 데카르트의 방법론은 ‘복잡한 것을 이해하기 위해서는 그것을 부분으로 나누어 각 부분이 명확하게 될 때까지 분할을 계속하라’는 분석적 사고방식을 제시한다. 각 부분을 명확히 알게 되면, 그것을 다시 결합하여 전체를 파악할 수 있다는 것이다. 이러한 세계관은 물질과 마음이 별개의 존재라는 이원론에 기초하며, 세계는 물질로 구성되어 있어 몰가치적이고 합리적이라고 본다. 이러한 이원론은 자연과 인간의 관계, 인간과 인간과의 관계를 이분화하여, 자아를 포함한 모든 존재를 분열과 대립으로 보는 경향성으로 발전된다. 데카르트에서 출발하여 뉴턴에 의해 완성된 기계론적 세계관과 그 방법론으로서 요소환원주의는 근대과학의 기본사상이 되었던 것이다.

동양사상과 복잡계

서양의 과학적 분석방법이 주로 요소환원주의와 주관을 배제한 가치중립의 과학이었던 것에 비하여 동양사상은 주로 직관력에 의한 종합적 전일주의와 주관적 ? 도덕적 인격완성을 중시하였다고 할 수 있다. 이제는 분석 일변도의 과학방법이 아닌 새로운 ‘전일적(全一的)’이며 ‘종합적(綜合的)’인 접근의 필요성이 절실해졌다. 따라서 복잡성과학의 대두와 관심은 새로운 과학의 패러다임으로 전환을 설명하고 있는데, 요소환원주의에 기초한 기계론적 패러다임에서 전일주의를 강조하는 생명론적 패러다임으로의 전환이 그것이다. 복잡계과학에서도 전체를 보면서 그 안에 내재되어 있는 보이지 않는 질서를 찾아내려고 시도하고 있다. 이러한 복잡계 이론의 학제적인 연구에도 불구하고 복잡계 이론과 동양사상에 대해서만은 그동안 본격적인 접근을 시도하지 못하고 있는 실정이다. 그러나 비교적 최근에 서양이 주목하기 시작한 복잡계 이론이 동양에서는 무려 3천 여 년 전부터 시작되었으며 8백여 년 전부터는 실생활에서 쓰여지고 있었다.
세계의 모든 문화권에서 자연에 대한 관측을 소홀히 하지는 않았지만 그들은 음양론(陰陽論)이나 오행론(五行論) 등의 이론을 찾아내지는 못했다. 그러나 고대의 동양학자들은 자연이 아무리 무질서하게 보여도 그 안에는 음(陰)과 양(陽)이 교차되어 있고, 모든 생물들은 서로 상생 ? 상극으로 연결 고리를 이루고 있으며, 생명의 성장과정에는 변하지 않는 순서가 있다는 것을 알게 되었으며, 동시에 인간이란 자연을 떠나서는 생존할 수 없다는 것을 간파했던 것이다. 이렇게 자연을 전체적인 시각으로 관찰하면서 시작된 동양철학은 자기조직화 메커니즘을 담고 있는 음양론(陰陽論)을 이용하여 세상의 모든 일들을 일목요연하게 표현할 수 있는 상(象)으로 모델링한 주역(周易)을 성립시키고, 생물들의 ‘상생(相生) ? 상극(相剋)’의 순환 고리를 하나로 묶은 오행론(五行論)이 형성되었으며, 인체를 하나의 시스템과 네트워크로 해석한 한의학(韓醫學)이 등장했다.  복잡계의 특성인 초기조건의 민감성, 자기조직화, 순환고리, 시스템, 네트워크, 비평형, 요동현상, 창발현상 등은 각각 사주조직법, 음양론, 오행론, 격국론, 육친론, 신왕/신약론, 용신론, 대운론 등 사주명리학에서 다룬 내용과 매우 흡사하다. 헤라클레이토스는 모든 것의 근원은 변화한다고 하여 석가모니의 제행무상과 맥을 같이 하고 있으나, 그의 해석은 변화의 원인까지는 설명하지 못하고 있다. 석가는 제행무상의 원인으로 모든 것은 연에 의해 나타나고 연이 사라지면 현상 또한 없어지므로 결국 본질은 공이라는 연기를 제시하고 있다.

도에서 일이 나오고, 일에서 이, 이에서 삼, 삼에서 만물이 생긴다. (노자 제 42장)
천하의 만물은 유에서 나오고, 유는 무에서 나온다. (노자 제 40장)

서양철학이 현실적인 물을 아르케로 삼은 것과는 달리 동양철학은 노자의 무와 불교의 공 사상을 중심으로 하는데, 동서양의 근본적인 문명 차이는 여기에서 비롯되었다. 복잡계이론의 나비효과(초기조건의 민감성)와 불교에서 중시하는 초발심(初發心)도 연관된 개념이다. ‘초발심에서 정각을 이룬다(初發心時成正覺)’는 화엄경의 말처럼 이는 수행에 있어 초기조건이다. 순환고리(feedback loops)와 전생의 일이 현생에 영향을 주고 현생의 일이 내세를 결정한다는 업(業)사상도 흡사하다. 복잡계이론은 또한 도가의 사상과도 연결된다. 도가에서의 자연은 고정적으로 불변하는 사물을 총칭하는 것이 아니라 다양한 사물의 역동적 관계의 통일성을 전제하여 그 속에서 인간을 포함한 이 세계의 모든 사물이 그 어떤 것에도 기대지 않고 저절로 그러하게 변화할 수 있는 독자적 상태를 나타낸다. 자연(自然)은 사물의 본성에 의해 자유롭게 발전한 상태를 말하는 것이고, 무위(無爲)는 자연을 따르고 인간의 힘에 의해 함부로 행해진 것이 없는 것을 의미한다. 이 우주를 영원히 운동의 상태에 있는 살아있는 생명체로 파악하는 도가의 세계관은 모든 것은 유동적이고 끊임없이 변화하며, 그 상호 작용으로 새로운 질서가 창발되고 그 과정은 매우 역동적임을 설명하고 있는 것이다.

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복잡계 이론의 세 축이라고 할 수 있는 혼돈, 프랙탈, 자기조직화 이론은 20세기 초반부터 개념을 잡아가고 있었다.
혼돈 이론의 뿌리는 푸앵카레의 초기조건의 민감성이라고 할 수 있다. 그러나 그 당시에는 비선형 상호작용을 수학적으로 계산할 수단이 없었다. 참여하는 구성요소의 수가 증가하고 계층을 형성함에 따라 상호작용의 수가 기하급수적으로 증가하였으나 이를 계산할 수단이 없었던 것이다. 그러다가 20세기 중반 이후 컴퓨터의 등장과 함께 계산능력의 비약적인 향상으로 자연스럽게 혼돈 이론이 과학 연구의 틀 속으로 자연스럽게 들어올 수 있었다.

또 한 축인 자기조직화 이론의 뿌리는 20세기 초의 시스템 이론의 등장에서 찾을 수 있다. 오스트리아의 생물학자 베르탈란피는 무질서도가 한없이 증가해간다는 열역학 제2법칙과는 달리 끊임없이 진화하며 다양성을 넓혀나가는 생명현상의 원인에 의문을 품었다. 이 패러독스를 해결하기 위해 그는 생체계를 외부와 끊임없이 에너지와 정보를 주고받는 열린 시스템으로 파악했다. 외부와의 다양한 상호작용을 통해 시스템은 끊임없이 외부환경의 변화에 적응하며 새로운 방향으로의 진화를 모색할 수 있는 것이다. 시스템 이론의 등장 이후 사이버네틱스와 파국 이론의 붐으로 이어지면서 사회 ? 경제현상에서 요소들 사이의 상호작용을 통해 새로운 질서를 창출해가는 과정의 중요성의 인식이 확산되었다. 각각의 개체들은 대부분 자신 주변의 좁은 영역에서 상호작용을 함에도 전체적인 거대한 질서가 만들어지는 자기조직화의 개념이 형성되었다.

마지막 축인 프랙탈 이론의 뿌리는 기하학의 괴물들로부터 그 기원을 찾을 수 있다. 유클리드 기하학으로는 설명하지 못하는, 무한히 자신의 모습을 반복하는 괴이한 도형들에 대해 1900년대 초부터 꾸준히 나오고 있었다. 칸토어 집합, 코흐 곡선 등이 그 대표적인 예이다.

이론의 체계화
이러한 선구적인 연구를 이어받아 로렌츠, 프리고진, 만델브로 등이 이론적으로 체계화시켰다.
1960년대 로렌츠(E. N. Lorenz)는 자연이 결정론적인 특징을 가져도 매우 작은 변화가 전혀 다른 결과를 초래할 수 있다는 혼돈 이론의 지평을 열었다. 1970년대 뤼엘(D. Ruelle)과 타켄스(F. Takens)의 난류와 혼돈, 요크(J. Yorke)의 혼돈의 정의, 파이겐바움(M. Feigenbaum)의 보편상수 등이 그 뒤를 따랐다.

또한 생명현상으로 눈을 돌려 지구 탄생 이래 진행되어온 진화의 원리는 통계역학의 법칙과 제대로 맞지 않았다. 이러한 의문에 대한 해답은 평형상태를 다루는 틀을 벗어나, 무질서하게 보이고 평형과는 멀리 떨어진 상태를 탐구하면서 조금씩 얻어졌다. 진화는 완벽한 질서도 무질서도 아닌, 이들이 팽팽하게 맞서는 지점에서 일어난다는 것이 실험을 통해 확인되었다. 프리고진(I. Prigogine)은 이 과정을 자기조직화라고 불렀다. 독일의 하켄은 창발현상과 자기조직화를 잘 이해할 수 있는 독자적인 이론체계를 발전시켰으며, 여기에 시너제틱스라는 이름을 붙였다. 카우프만(S. Kauffman) 등은 혼돈의 가장자리에서 한층 고도의 질서를 만들어가는 과정을 시뮬레이션으로 보임으로써 진화에 대한 설득력 있는 설명을 제시했다. 이후 통계물리학의 임계현상에 대한 이론이 결합되면서, 백(P. Bak)은 스스로 임계점을 찾아가며 창발적 질서를 만들어가는 복잡계의 이론을 전개했다.

마지막으로 만델브로는 “영국의 해안선의 길이는 얼마나 될까?”라는 의문에서 유클리드 기하학의 모순점을 발견하였다. 지도를 놓고 선을 긋는 것과 실제로 거닐면서 측정하는 것은 큰 차이를 가진다는 것이다. 자의 길이가 작아짐에 따라 점점 더 작은 크기의 만과 반도를 따라가며 재야 하기 때문에 해안선의 길이는 더욱 길어진다. 따라서 해안선의 길이는 더 작은 크기의 만과 반도를 연결한 선의 무한집합으로 생각할 수 있는 것이다. 만델브로는 해안선처럼 비규칙적으로 갈라진 구조를 칭하여 프랙탈이라고 명명하였다. 해안선, 구름, 산, 나뭇잎, 우리 몸속의 기관지, 은하구조 등의 여러 자연의 모습에 프랙탈의 모습이 숨어 있음을 주장하였다. 그 자체로 독립적인 주제로 보이던 프랙탈 이론은, 혼돈 및 자기조직화와 밀접한 관계가 있다는 사실이 알려지면서 복잡계에서 중요한 개념의 하나로 자리잡았다.

복잡성과학의 정립
이전까지 각 학문영역에 나뉘어져 있던 복잡계에 대한 연구가 산타페 연구소의 설립으로 복잡성과학으로 한 단계 업그레이드되었다. 산타페 연구소는 1984년 5월 “리오그란데 연구소”라는 이름으로 설립하였다. 조지 카우언이 초대 소장이었으며, 피트 커러서스, 스털링 콜게이트, 닉 메트로폴리스, 기안 카를로 로타, 데이비드 파인즈 등 6명이 발기하여 연구하는 사람들의 네트워크를 구성하려고 시도하였다. 초기 설립 당시 모임의 정체성에 관해 혼란이 일어났으나 노벨상 수상자인 머레이 겔만이 참여하면서 “창발하고 있는 위대한 합성(emerging great synthesis)”을 찾는 것으로 귀결되었다.

산타페 연구소의 핵심적인 주제는 복잡계 중에서도 구성원들이 상호 적응하는 복잡적응계였으며 자연과학뿐만 아니라 역사학, 경제학, 경영학, 사회학, 정치학 등 다양한 학문분야에 적용되었다. 산타페 연구소는 복잡계를 공통의 테마로 한 학제간 연구의 성공적인 방향을 제시함으로써, 다양한 분야가 융합된 복잡계 이론이 한층 성숙해지고 일반인들 사이의 인식도 확산되었다.