2006년 제61차 유엔총회는 우리 삶에서 차지하는 생물다양성의 중요성에 대한 인식을 높이고 생물다양성 손실 속도를 줄이는 데 기여하고자 2010년 세계 생물다양성의 해로 지정한 바 있다. 이를 기념하여 유네스코한국위원회에서는 최재천 교수를 비롯한 전문 필진들과 함께 생물다양성의 모든 것을 담은 책을 출간했다.
이화여대 최재천 교수가 생물다양성의 의미와 중요성에 대해, 한국보전생물학회 회장인 신현철 교수가 생물다양성의 역사와 현황에 대해 설명하고 있다. 반연간지《생태》 편집장인 박상규 교수가 생물다양성이 인간의 삶에 주는 혜택에 대해, 유네스코 인간과생물권계획 한국위원회 위원인 조도순 교수가 생물다양성의 감소를 일으키는 원인과 위협들에 대해, 서울대 권오상 교수가 생물다양성과 경제와의 상관관계를 생생한 사례를 들어가며 이야기 하고 있다.

<이것이 생물학이다> 개정판. 현대 생물학의 근본 문제를 종합적으로 다룬 생물학 기본서다. 저자 에른스트 마이어는 생물학이 어떤 학문이며 어떤 문제를 다루는지 포괄적으로 살핀다. 여기에서 저자는 생물학의 가장 기본적인 문제 '생명의 의미가 무엇인가?'라는 질문으로 시작해 생물학 주요 분야의 기본적인 질문들에 대해서 다루고 있다.
그뿐만 아니라 '생물학은 물리과학, 인문학, 철학, 종교와 어떻게 다른가?', '생물학은 과학인가?', '생물학은 자연 세계를 어떻게 설명하는가?'와 같이 생물학에 관심이 있는 사람들은 한 번씩 던져봤을 철학적 질문들 역시 다루고 있다. 마이어는 이 각각의 질문을 유기적으로 엮으며 생물학의 본성이 무엇인지에 대한 설득력 있는 논증을 제공한다.

세계적인 진화 생물학자인 최재천 교수가 21세기 지적 세계의 꽃이라 부를 수 있을 만큼 경계를 넘어 전방위적으로 활약하고 있는 진화론의 핵심과 현주소를 짚어 보고, 앞으로 다가올 변화된 지식 생태계에 동참하는 데 반드시 필요한 다윈의 지혜들을 전수하는 과학서이자 인문 교양서이다
자연 선택 이론으로 대변되는 다윈의 진화론이 어떻게 DNA의 구조로부터 인류의 사회생활과 문명에 이르기까지, 세대를 거치며 생명체의 형태와 행동이 변화되는 모든 과정을 설명하는 근본 법칙, 즉 원리(principle)로서 작동할 수 있는지를 꼼꼼히 살펴보고, 돌연변이가 진화를 견인한 대표 주자라 생각하는 돌연변이 맹신과 생명 현상의 모든 것이 진화적 적응의 결과라는 적응주의 연구 프로그램의 허점, 그리고 진화의 방향성 문제 등 그간 다윈과 진화론을 둘러싸고 벌어진 갑론을박을 명쾌하게 정리한다.
또한 자연 선택 이론에 가려 오랫동안 빛을 보지 못했지만 지금은 명실공히 자연계의 생명 현상뿐만 아니라 인간 사회의 복잡한 남녀 관계와 그로 인해 생겨난 다양한 사회 현상들을 설명하는 가장 중요한 이론으로 자리 잡은 성 선택 이론을 다양한 실제 사례와 최신 연구 결과들을 담아 알기 쉽게 설명한다.

'사이언스 클래식' 19권. 2004년 더블린 학회에서 스티븐 호킹은 '블랙홀과 정보 역설'이라는 제목의 강연을 했고, 이듬해 미국의 학술지인 「피지컬 리뷰」에 '블랙홀에서의 정보 손실'이라는 논문을 발표했다. 이 논문은 1976년에 시작된 오랜 논쟁에 대한 호킹의 공식적인 '항복 문서'였다. 도대체 호킹은 누구에게, 그리고 어떤 논쟁에서 패배한 것일까?
이 책은 블랙홀의 본성에 대한 스티븐 호킹과 헤라르뒤스 토프트, 그리고 서스킨드 사이에 벌어진 논쟁을 다루고 있다. 도대체 블랙홀에 떨어진 정보는 어떻게 되는가? 그저 사라지는 것일까? 1970년대 말 젊은 영국 물리학자였던 스티븐 호킹은 그렇다고 주장했다. 대부분의 물리학자들은 호킹의 주장이 가진 문제를 인식하지 못했다.
그러나 미국 물리학자인 레너드 서스킨드와 네덜란드 물리학자인 토프트는 호킹의 주장을 옳다고 인정하면 우리가 알고 있는 우리 우주의 근본 법칙이 뒤집어질 수 있음을 깨닫게 되었다. 호킹의 주장을 인정하면 아인슈타인에서 오펜하이머와 파인만까지 모든 물리학자들이 틀렸다고 할 수밖에 없게 된다.
양자 역학과 현대 물리학 전체가 위기에 빠졌다고 느낀 서스킨드와 토프트는 호킹의 주장을 반박하기 시작했다. 그리고 이것은 30년에 걸친 '블랙홀 전쟁'의 시작이었다.

한국을 대표하는 천문학자 이석영 교수의 인생과 우주 이야기. 2006년 《네이처》에 실린 타원 은하 별 생성 과정을 밝힌 연구로 전 세계 천문학계를 놀라게 한 젊은 천문학자 이석영 교수의 고백록이다. 이 책에는 우주 탄생의 신비와 밤하늘의 아름다움은 물론이고 어린 시절과 유학 과정, 미국 항공 우주국(NASA)과 옥스퍼드 대학교에서의 경험담을 비롯해 일상 속 깨달음과 기쁨이 모두 담겨 있다.
2013년 미래창조과학부가 선정한 지식창조대상을 수상한 이석영 교수는 연세 대학교 천문우주학과 교수로 있으며 은하 형성 연구에 주력하고 있다. 옥스퍼드 대학교와 연세 대학교에서 강의한 우주론을 엮은 저자의 전작 『모든 사람을 위한 빅뱅 우주론 강의』(2009년)는 지난해 KBS 「인문 강단 락(樂)」에서 이루어진 4회에 걸친 저자 강연으로 다시 한 번 주목받기도 했다.

우주의 원리를 설명하는 유일무이한 이론으로 자리매김한 빅뱅 우주론의 핵심과 최근 이슈를 모두 담았다. 새로운 천문학 혁명을 직접 경험하는 ‘감격을 나만 알 수 없다’는 저자 이석영 교수가 직접 들려주는 빅뱅 우주론의 최신 연구 결과를 이번 증보판을 통해 확인할 수 있다. 빅뱅 우주론의 기초부터 최전선의 풍경까지 모두 담은 강의라고 할 수 있다.
특히 증보판에 새롭게 추가된 12강 「우주 배경 복사의 비등방성」은 최전선의 핵심을 이루고 있다. 최근 10년간 WMAP와 플랑크 우주 망원경의 측정 결과에 따르면, 우주 배경 복사의 온도 분포는 완전히 고르지 않고 10-5~10-6의 편차를 보인다. 이 미세한 온도 편차를 우주 배경 복사의 비등방성이라고 한다. 그동안 측정상의 오차로 치부했던 비등방성이 현재 우주의 거대 구조를 결정하는 씨앗 역할을 했다는 사실이 오늘날 밝혀지고 있다.

'스낵 사이언스' 시리즈 5권. 초신성은 이전까지 매우 어두웠던 항성이 갑자기 큰 폭발을 일으켜 밝기가 커지는 현상을 말한다. 폭발 변광성은 탄생에서 사멸의 진화과정을 거치는 동안, 예측할 수 없는 큰 폭발로 인해 갑자기 대단히 밝아졌다가 어두워지는 별인데, 폭발의 규모가 작으면 신성, 대단히 크면 초신성이라고 한다. 이 초신성은 태양의 10배 이상의 질량을 갖는 무거운 별이 진화의 최종상태(사멸)를 맞는 것이며, 그 결과 중성자별, 펄서, 블랙홀 등이 형성된다.
2013년 12월 우리나라 연구진이 중요한 천문학적 발견을 했고, 그것이 <사이언스>라는 과학 학술지에 실렸다고 한다. 그 내용은 바로 초신성과 관련이 된 것이다. 이 논문의 공저자인 서울대 물리천문학부 윤성철 교수가 초신성이 무엇인지, 그리고 우리가 우주와 별에 대해 알아야 할 흥미로운 사실들을 이야기해주며 우주탐험의 길로 안내한다.
인도의 화상탐사선 망갈리안 호, 최초로 혜성 착륙에 성공한 혜성탐사선 로제타 호, 우주배경복사를 관측하는 플랑크 우주망원경, 중력파의 발견과 일반상대성이론과의 관계, 생명을 구성하는 여섯 가지 원소, 초신성 잔해에서 발견된 원소 인(燐)과 생명의 기원 사이의 관련성, 우주전쟁과 감마선 폭발체, 쌍성 펄서, 별의 진화와 죽음, 별과 물질의 순환 등등 우리가 알지 못했던 이야기가 가득 담겨 있다.

이제 우주는 텅 비고 까맣고 막연하며 두렵기만 한 우리와는 동떨어진 대상이 아니라 탐구하고 개척하고 언젠가는 우리가 이주해야 할 보다 친근한 ‘이웃’이 되었다. 비록 아직은 겨우 걸음마를 뗀 단계이지만 각국이 우주 개발 경쟁을 벌이고 투자를 늘리면서 이런 경향은 더욱 가속화할 것이다. ‘우주론은 현대 과학의 총합’이라고 할 수 있다. 특히 현대 물리학의 거의 모든 분야가 우주론에 관여한다. 이 책 <우주, 시공간과 물질>은 바로 그런 관점에서 출발하고 있다.

1. 간략한 우주론의 역사
2. 아인슈타인과 그의 이론
3. 최초의 원리들
4. 팽창하는 우주
5. 대폭발
6. 우주의 문제는 무엇인가?
7. 우주의 구조
8. 모든 존재의 이론?
맺음말

청동기시대 고인돌에 새겨진 별자리는 무엇을 의미하는가? 천상열차분야지도의 정체는 무엇인가? <삼국사기>에 기록된 사실은 모두 조작된 것인가? 한국의 고대사는 그 유구한 역사에 비해 연구의 기본 토대가 되는 사료의 부족으로 이러한 물음에 제대로 답을 할 수 없었다. 『하늘에 새긴 우리역사』는 고대 사서에 기록된 천문현상을 천체역학적 계산을 통해 그 기록의 진위 여부를 과학적으로 밝혀, 고대사 사료가 매우 부족한 상황에서 고대사의 여러 문제들을 풀 수 있는 단초를 제공해주고 있다. 국내 최초 고대 사서에 수록된 천문기록을 사료로 끌여들여 현재 한국 고대사학계에서 논란이 되고 있는 단군조선의 실존 여부, 삼국의 강역, <삼국사기>의 진위 여부 등을 철저히 파헤치고 있다. 별자리와 혜성, 운석과 유성 등 수천 년 전의 천문현상을 추적, 완벽하게 재연해낸 이 책은 독자들에게 하늘로 떠나는 흥미진진한 역사여행의 기회를 제공할 것이다.

《분자 사용 설명서》는 카오스 재단에서 주최한‘카오스 마스터 클래스 화학’강연 시리즈의 첫 번째 책이다. ‘화학 현상을 물리법칙으로 어떻게 설명할 수 있는가?’를 주제로 양자역학의 발전이 현대 화학에서 얼마나 중요한 역할을 하는지에 대해 이야기한다.
이를 통해 양자역학의 개념에서부터 시작해,원자와 분자의 구조,화학반응의 메커니즘,분자 구조의 예측 등 화학과 물리학을 넘나드는 주제들로 독자들의 과학적 사고의 지평을 넓혀준다.
이 책은 복잡하고 어지러운 물리·화학 이론의 나열이 아니라 우리 세계를 구성하는 물질의 진정한 원리를 발견하는 신비한 지식의 세계로 우리를 안내한다.

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컴퓨터과학의 근본에 대한 명쾌한 답
이십 년 넘게 공부한 컴퓨터과학이지만 기원과 본질, 미래가 무엇인지는 막연하게만 생각해 왔다. 오랫동안 품어왔던 컴퓨터과학 근본에 대한 질문에 이 책은 명쾌하게 답해 주고 있다. 이 책은 컴퓨터과학에 대한 교양서로서도 훌륭하지만, 전공자도 컴퓨터과학에 새로 눈뜨게 할 깊은 이야기를 이해하기 쉽게 들려준다.
- 박성우 / POSTECH 컴퓨터공학과 교수
난해한 개념을 재미있는 이야기로 풀어낸 교양서
컴퓨터과학의 난해한 개념들이 이광근 교수의 마술 같은 손놀림 덕분에 재미있는 이야기로 재탄생했다. 컴퓨터과학에 궁금증을 갖고 있던 일반 대중에게는 새로운 세상 탐미의 교양서가 될 것이며, 컴퓨터과학을 막 배우기 시작하는 젊은이들에게는 훌륭한 입문서가 될 것이며, 전문가들에게는 컴퓨터과학의 진면목을 되짚어 볼 수 있는 기술서가 될 것이다. 꿈나무들에게 필독서로 지체 없이 권장할 책이 드디어 등장했다는 생각에 가슴이 설렌다. 이제 우리 모두 우리말로 편하게 컴퓨터과학의 오묘한 세계에 빠져보자.
- 도경구 / 한양대학교 컴퓨터공학과 교수
이론과 실제의 양면에서 맛깔스럽게 차려낸 솜씨가 놀랍다
과학기술을 비전문가에게 소개하는 책은 일반에게 과학을 알리는 원래의 목적을 달성하기보다는 과학으로 포장된 비과학, 즉 ‘겉멋’을 퍼뜨리는 역할을 하는 데 그치기 쉽다. 과학기술을 정확하게 책에 넣으면 너무 따분해지고, 그렇다고 대중이 쉽게 읽을 수 있도록 각색을 하다 보면 알맹이는 빠지고 껍데기만 담은 책이 나오기 마련이다. 내가 좋아하는 자연과학 대중서의 저자 목록에는 George Gamow와 D.R Hofstadter의 둘밖에 없었는데 이번에 이광근 교수를 더하게 되어 무척 기쁘다. 컴퓨터과학의 이론과 실제의 양면에서 가장 중요한 부분을 추려 맛깔스럽게 차려낸 솜씨가 놀랍다.
- 정주희 / 경북대학교 과학교육연구소장
컴퓨터과학의 시초부터 최신까지 정말 제대로 정리한 책
컴퓨터과학을 제대로 이해하고 싶은 독자들에게 이 책을 강력히 추천한다. 컴퓨터과학의 시초부터 최신 연구 분야까지 왜 이렇게 발전해 왔는지 그리고 앞으로 어떻게 발전해 나갈지 깊은 통찰력을 줄 뿐만 아니라, 이에 대한 기술적인 설명도 뒤따른다. 이 책은 전세계 어디에서도 본 적이 없는, 컴퓨터과학을 정말 제대로 정리해 놓은 책이다.
- 허충길 / 서울대학교 컴퓨터공학부 교수
컴퓨터과학 태동과 여정을 간결한 호흡으로 담은 장대한 이야기
멋진 책이 등장했다. 컴퓨터과학의 배아 상태에서부터 탄생, 성장, 미래에 이르는 과정을 담은 책이다. 컴퓨터과학이란 학문이 어떻게 태동했고, 어떤 지적 여정을 거쳐서 여기까지 왔으며, 그 추상화 레벨은 어떤 생각의 구조 위에 성장해 왔는가에 관한 이야기다. 이 장대한 이야기를 비교적 짧은 한 권의 책 속에 간결한 호흡으로 담았다. 비범한 콘텐츠 위에 저자가 풍기는 인간적인 매력과 흥분을 그대로 드러낸다.
- 문병로 / 서울대학교 컴퓨터공학부 교수
미래 고전이 될, 담대한 안목과 통찰을 담은 책
컴퓨터 전문가를 꿈꾸는 입문자뿐 아니라 전문가도 한 번쯤은 읽어봐야 할, 앞으로 고전이 될 책이다. 길게는 5년이면 서가에서 사라질 최신 컴퓨터 기술 입문서들의 홍수 속에서 바로 이런 책의 탄생을 갈망해왔다. 이 책은 다음 세기에도 읽히는 데 전혀 손색이 없을 정도로 담대한 안목과 통찰을 담고 있다. 이 책을 읽기 위해 한국어를 공부하는 외국인 독자들도 생길 것 같다.
- 김기응 / KAIST 전산학과 교수
컴퓨터가 만든 지적 세계를 안내하는 신명나는 안내서
컴퓨터는 현대인의 삶에 혁명적 변화를 가져다 준 가장 중요한 발명품 중 하나다. 이 책은 컴퓨터의 탄생 이야기, 소프트웨어의 원리 등 그 구현을 위한 핵심 아이디어와 다양한 응용 분야를 맛깔스럽게 풀어서 설명하고 있다. 한 줄 한 줄 읽는 독자들에게 컴퓨터가 만들어낸 지적 세계로 안내하는 신명나는 여행안내서가 될 것이다.
- 정교민 / 서울대학교 전기정보공학부 교수
독자에게 열정과 탐구심을 고취시키는 책
근본적인 내용에 집중하여 컴퓨터과학의 전경을 꿰뚫어 볼 수 있는 통찰력을 마련해주는 책이다. 컴퓨터과학의 폭넓은 가능성 또한 제시해 줌으로써 독자로 하여금 열정과 탐구심마저 고취시킨다. 컴퓨터과학에 대한 깊이 있는 이해를 원하는 입문자와 전공자 모두에게 강력히 추천하고 싶은 책이다.
- 오학주 / 고려대학교 컴퓨터학과 교수

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각자도생의 시대에서 인생을 현명하게 살기 위한 경제학자의 제안
장기화된 경기 침체, 계속되는 안전사고, 무기력한 정치 상황에서 모든 국민들이 각자 살아가는 방법을 모색하는 각자도생의 시대다. 도움을 받을 곳도, 나를 보호해줄 누군가도 없는 참혹한 현실이지만 한 번뿐인 인생을 충실히 살아가려면 새로운 생존 전략이 필요하다. 어떻게 해야 인생을 낭비하지 않고 효율적으로 살 수 있을까?
경제학은 경제 주체의 행위가 미치는 영향을 실증하여 만족의 극대화를 꾀하는 학문이다. 사람은 헹복의 극대화를 위해 살아간다. 인생의 고비마다 경제학적인 선택을 할 수 있다면 불행은 최소화될 것이고, 행복은 더욱 커질 것이다. 현대 경제학에서 가장 주목하고 있는 게임이론의 권위자인 한순구 교수(연세대 경제학)는 인생을 경제 주체로 보고, 삶의 과정에서 발생하는 문제와 해결의 힌트를 25가지 경제이론으로 설명한다. 저자는 이 책을 통해 경제학은 효율성과 합리성의 측면에서 삶에 도움이 된다고 말하며 ‘경제학적인 삶’을 살아갈 것을 권하고 있다.
인생을 25가지 경제이론으로 설명하는 ‘경제학적인 삶’
누구나 인생을 살아내는 정답을 모르더라도 나름의 철학과 방법을 가지고 살고 있다. 경제학자인 이 책의 저자는 ‘경제학적인 삶’을 말하고 있다. 그것은 경제학의 원리에 충실하게 살아가며 ‘경제학적 사고와 태도’를 견지하여 삶에 효율성과 합리성을 보태는 것이다. 감정에 휘둘리지 않고 철저하게 데이터를 바탕으로 인생에서 이루고자 하는 일을 성취할 가장 좋은 방법을 알아내서 실천하는 것이다. 더 나아가 그렇게 최선의 방법을 선택하여 시도했음에도 목표를 이루지 못하고 실패하였더라도 그 또한 담담히 받아들이고 다음을 위해 다시 계획을 세우는 것 역시 ‘경제학적인 삶의 자세’다.
여러 데이터를 기반으로 제한된 자원을 가장 효율적으로 활용하고자 하는 경제학은 효율성과 합리성의 측면에서 삶에 도움을 준다. 저자는 계량경제학, 목적 함수, 비용-수익 대응의 원칙, 기회비용, 하이퍼볼릭 할인, 투자 회수 기간, 한계대체율, 소비 평탄화, 수요와 공급, 고정비용, 불량 채권, 정보의 비대칭성, 유한 게임, 무한 게임, 조건부 확률, 소득효과, 하방경직성, 랜덤 쇼크, 논-제로-섬 게임, 시그널링, 컨틴전시, 지구적 소모전, 스타켈버그 리더, 유도 효과, 커미트먼트 문제 등 25가지 경제이론으로 인생에서 벌어지는 온갖 문제들을 파헤치고 분석하여 해결의 힌트를 제공한다. 그가 제시하는 경제학적 사고와 태도를 숙지한다면 누구라도 인생에서 목표한 바를 이룰 확률을 높일 수 있다.
청춘들의 인생 질문에 경제학으로 답한다!
저자는 1998년 교수가 된 이후 19년간 수많은 학생들을 상담하면서 멘토로서 따뜻하게 이끌어주기도 하고, 선배로서 따끔한 충고를 전하기도 했다. 청춘들과 함께 학업과 진로와 이성 문제 등을 고민하고 해결점을 찾으려 애쓰면서 나누는 직설적인 이야기는 매우 현실적인 대안이 되고 있다. 독자들은 이 책의 ‘일과 학습’ 주제의 1부와 ‘삶과 꿈’ 주제의 2부에서 자신의 고민거리를 찾아 바로 읽을 수 있다. 그의 인생과 진로에 대한 속 시원한 돌직구를 받아보자.
"인생의 진로 결정은 매우 중요하니까, 몇 년이 걸리더라도 심사숙고해야죠."
끊임없는 고민은 목적지 없이 표류하는 배와 같다. 경제학의 ‘목적함수’ 이론처럼 노력 대비 최대의 성과를 거두기 위해 진로 고민으로 시간을 허비하지 말고, 선택한 진로에서 어떻게 성공할지를 고민하라!
"지금은 돈이 없어서 일단 취직하여 경험도 쌓고, 돈을 모은 후에 다시 공부를 하려고 합니다."
경제학의 ‘라이프 사이클 이론’을 응용하여 인생에서 공부 또는 자기계발의 최적 시기를 찾아보면 서른 이전이다. 학습 능력이 가장 뛰어난 시기여서 같은 노력을 들이더라도 훨씬 더 많은 학습과 자기계발이 가능하다!
"하기 싫지만 잘하는 일과 못하지만 좋아하는 일 중 무엇을 하는 것이 현명한 선택일까요?"
실용성을 추구하는 경제학은 이런 경우에 돈을 더 주는 쪽을 선택하라고 조언한다. 만일 내가 연구할 때보다 강의할 때 더 많은 돈을 받는다면 사회 일반적인 인식이 전자보다 후자일 때 더 많은 가치를 창출한다고 알려주는 것이기 때문이다.

전 세계인에게 ‘나비 효과’를 각인시킨 [카오스] 20주년 기념판 완역
‘북경에서 나비가 날갯짓을 하면 한 달 후 뉴욕에 폭풍이 몰아친다.’ 카오스 이론의 나비 효과를 설명하는 이 짧은 문장만큼 20세기 중후반부에 강렬한 인상을 남긴 것은 없다. 이 나비 효과 개념을 대중들에게 널리 알린[카오스]의 20주년 기념판이 완역되었다. 미국에서만 100만 부가 넘게 팔리고 전 세계 20여 개국에서 번역 소개되었으며, 한국에서도 수십만 부가 팔린 이 책의 기존 한국어 번역본에 대한 아쉬움은 이루 말로 할 수 없을 정도였다. 카오스 과학이 출현하기까지 과학의 전반적 역사, 카오스 연구자들의 삶과 과학을 소설처럼 흥미진진하게 그린 이 책의 맛을 살려내는 데 여러 가지로 부족했기 때문이다. 아니 글의 맛은 둘째 치고 부정확하고 일관성 없는 용어 번역, 원문 누락, 오역 등으로 많은 아쉬움이 있었다. 그런 의미에서 이 책은 20여 년간 카오스를 연구한 카오스 전공자의 꼼꼼한 감수, 지은이의 유려하고 흥미진진한 문체를 살린 번역으로 독자들이 한층 더 편안하게 카오스 이론을 이해할 수 있는 계기가 될 것이다.
과학계의 환원주의에 대한 반격 그리고 과학을 ‘지상으로 끌어내린 과학혁명’
카오스는 과학계에 만연한 환원주의적 경향에 대한 반동이자, 과학을 ‘지상으로 끌어내린 과학혁명’이었다. 거대과학 시대라 일컬어지는 20세기 과학연구 스타일은 입자가속기와 같은 거대 연구시설과 엄청난 자금, 수많은 과학 인력이 투여되어 쿼크나 글루온 같은 인간의 눈으로 볼 수 없을 뿐만 아니라 실제 현실과는 거리가 먼 것을 연구했다. 이런 흐름을 마치 비웃기라도 하면서 등장한 카오스 이론가들은 소립자와 같은 추상적 연구대상이 아니라, 바로 주변 자연환경에서 쉽게 볼 수 있는 사물들을 연구대상으로 삼고 간단한 컴퓨터 설비를 가지고 연구했다. 날씨와 구름의 패턴에서부터 강의 흐름, 나뭇잎의 모양, 해안선, 난류, 고속도로의 교통흐름, 주식시장의 변동선과 소득분포와 같은 경제현상, 수도꼭지의 물방울과 색깔, 흔들리는 진자, 반딧불이의 깜박임, 혈관 심장과 같은 신체기관 등 현실을 사는 사람이라는 어디서나 접할 수 있는 현상들을 누구나 쉽게 사용할 수 있는 PC로 프로그램을 만들어 연구했던 것이다. 때문에 카오스 혁명을 지상으로 내려온 과학이라 표현할 수 있다.
무질서 속의 질서
카오스를 한마디로 하면, 바로 ‘무질서 속의 질서’이다. 다시 말하면, 우리가 발견하는 질서 속에서 혼돈이 있으며, 혼돈 속에도 질서가 있다는 것이다. 카오스 연구자들이 특히 연구에 몰두했던, 대류 흐름이나 흔들리는 진자, 난류와 같은 것들은 물리학에서는 너무 명백해서 이제는 더 이상 연구하지 않는 것이었다. 대류나 진자의 운동, 난류에는 거의 모든 것을 이해했다고 여긴 것이다. 하지만 카오스 연구자들은 이렇듯 가장 단순한 진자의 운동이나 대류의 굴림 운동에도 우리가 예측할 수 없는 무질서가 존재함을 발견한다. 이른바 선형성에 한정된 과학으로는 설명하고 예측할 수 없는 현상들이 존재한다는 것이다. 이런 무질서 속의 질서, 예측 불가능성, 비선형 과학을 가장 잘 표현하는 것들이 바로 이들에 의해서 고안된 나비 효과나 프랙탈, 이상한 끌개, 분기와 같은 개념들이다.
아웃사이더 과학자들의 반란
카오스 혁명을 이끌었던 사람들은 과학의 변방에서 나왔다. 심지어 구구단도 제대로 못 외웠다는 브누아 망델브로는 2000여 년간 기하학의 패러다임을 지배했던 유클리드 기하학을 뛰어넘는 프랙탈 기하학을 제시했으며, 기상학자 에드워드 로렌츠는 과학이 아니라 경험이나 육감으로 하는 일이라 여겨졌던 기상 예측에서 ‘로렌츠 끌개’로 카오스과학의 물꼬를 텄으며, 보편성 이론을 만든 미첼 파이겐바움은 정통과학의 틀 안에서 정통적인 문제를 풀면서 안주했던 사람이 아니었다. 토머스 쿤의 표현을 빌려 말하면, 이들은 정상과학의 테두리 안에서 단순히 기존 과학의 문제만 풀이하던 사람들이 아니었던 것이다. 책에는 이렇듯 과학계의 변방에 있던 사람들이 어떻게 사상적 씨앗을 뿌렸으며, 기성 과학에서는 어떻게 반응을 보였는지 또 어떻게 과학계에 새로운 혁명을 일으켰는지를 극적으로 풀어낸다.
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빅데이터의 활약, 인공지능의 고군분투가 갈수록 눈부시게 두드러지는 시대다. 빅데이터의 선거결과 예측, 인공지능 알파고의 바둑 대결 등 이제 우리 사회에서 빅데이터, 인공지능이라는 말은 하나의 시대적 화두를 넘어 우리들 삶을 종횡무진 운용하는 실제적인 사회적 기제가 된 것이다.
최근 들어 통계학은 그야말로 융합혁명이라고도 할 제4차 산업혁명에서 중요한 자리를 차지하는 빅데이터와 인공지능 덕분에 부쩍 많은 주목을 받고 있다. 그런데 사실 인공지능의 핵심인 머신러닝과 빅데이터 분석법 중 많은 것들이 통계학을 바탕으로 하고 있다 보니 어떤 사람은 현재와 미래가 인공지능의 시대처럼 보이지만 사실은 통계학의 시대라고 말하기까지 한다.
통계학은 근대사회와 함께 등장한 젊은 학문으로 겨우 몇 백 년의 역사를 지닌 학문이지만 그 궤적을 조금만 살펴보면 철학을 비롯한 인문학은 물론이고 사회과학이나 자연과학으로 분류되는 거의 모든 분야들과 맥이 닿아 있음을 쉽게 확인할 수 있다. 그런 얽힘의 관계는 오늘날에 이르러 더욱 풍성해졌는데 그렇게 본다면 통계학이야말로 융합과 통섭 시대의 대표적인 학문이라 할 수 있을 것이다.
그렇다면 통계학이란 무엇인가. 융합과 통섭의 시대의 대표 학문이 된 통계학은 크게 볼 때 데이터와 확률이론의 결합이라고 할 수 있다. 오랫동안 교회가 관리해오던 인구 데이터와 도박을 연구하던 수학자들이 발전시킨 확률이론이 만나면서 통계학이 근대의 학문으로 탄생했는데 그러고 보면 사회 데이터와 수학이 만나서 탄생한 통계학은 태생부터 융합적이었던 셈이다.
이 책에서는 통계청을 비롯한 국가기관이 관리하는 사회·경제 통계와 더불어 의학·생물학·금융 등 여러 분야를 두루 넘나드는 통계학의 다양한 모습들이 펼쳐진다. 빅데이터와 인공지능의 현재 모습을 살펴보는 것은 물론이다. 저자의 풍부한 인문적 시선을 바탕으로 딱딱한 수치로만 인식되었던 '통계'가 다양한 관점에서 매우 흥미로운 모습으로 그려지는데, 이로써 독자들은 누구나 쉽게 '통계'의 매력에 빠질 수 있으며, 통계가 지닌 '천의 얼굴'을 확인할 수 있을 것이다. 세상을 움직이는 '힘'으로서의 통계를 절감하게 되는 것이다.
빅데이터 시대를 이끄는 '천의 얼굴' 통계학
이제 세상의 모든 일은 통계로 분석되고 예측된다!
통계학은 조사나 실험으로 얻은 데이터로 미지의 것을 추론하는 학문으로, 불확실한 상황에서 의사결정을 내릴 때 과학적 길잡이 역할을 한다. 지난 몇 세기 동안 통계학은 다양한 분야의 데이터를 분석하는 데 널리 활용되면서 자연과학뿐 아니라 사회과학과 인문학까지 아우르는 매우 융합적인 분야로 성장했다. 최근에는 특히 인공지능과 빅데이터 분석이 각광받으면서 통계학의 사회적 역할이 더욱 중요해지고 있는데, 실로 빅데이터 시대를 이끄는 막강한 힘으로 부상한 것이다.
이제 통계에 대한 지식 없이는 그 어떤 분야에서도 새로운 사회적 가치를 만들어내기 힘든 시대가 되었으니 이것이야말로 '통계학'에 대한 인문적 관심이 절실히 필요한 이유다. 새로운 시대, 새롭게 부상하는 힘으로서의 '통계학'을 인문적 시선으로 풀어 쓴 [통계학, 빅데이터를 잡다] 본문은 모두 일곱 개의 장으로 이루어져 있다.
우선 1장 [통계학, 빅데이터 시대를 이끌다]는 통계학에 대한 개괄적인 설명과 함께 현대 사회에 새롭게 등장한 데이터 사이언스 분야를 알아보고, 빅데이터에 대한 낙관론과 함께 비판적 입장까지 살펴본다.
2장 [빅테이터의 시대인가, 머신러닝의 시대인가]에서는 빅데이터와 머신러닝의 관계, 머신러닝의 주요 알고리즘과 주요한 통계학적 방법들을 알아보고, 빅데이터와 학습법을 활용해 우리 일상의 문제들을 해결하려는 구체적 사례들을 살펴본다.
3장 [확률과 통계, 우연을 과학으로 길들이다]에서는 불확실성 가득한 오늘의 세계를 이해하는 데 필수 요소가 된 확률적 사고를 살펴보는데, 복권과 도박에서의 확률과 기댓값 및 생일, 몬티 홀, 상트페테르부르크 문제 등 유명한 확률 문제들을 통해 확률의 여러 모습을 알아보며 아울러 확률의 종류와 베이즈 정리에 대해서도 살펴본다.
4장 [통계학, 의학과 손잡고 생명을 구하다]에서는 의학이 과학으로 성장하는 과정에서 확률과 통계학이 담당한 역할에 대해 살펴본다. 지난 몇 세기 동안 통계학과 의학은 서로 영향을 주고받으면서 함께 발달해왔는데, 의학은 최근 빅데이터와 인공지능을 가장 활발하게 활용하는 분야 가운데 하나다.
5장 [현실 사회를 읽는 힘, 통계학과 빅데이터]에서는 오늘날 사회현실을 파악하고 사회변화의 방향을 예측하고 그에 맞는 적절한 정책을 세우는 데 필수적 요소가 된 통계의 현실에 대해 살펴보는데, 대규모 집회에 참가한 인원을 헤아리는 문제에서 시작해 여론조사, 인구통계, 고용통계 등을 알아본다.
6장 [통계학, 경제를 측정하다：GDP와 금융리스크]에서는 경제학이 과학적 학문으로 변신하는 데 기여한 통계학의 역할을 살펴보고, 경제지표 중 대표적인 GDP의 여러 모습과 GDP를 대신할 새로운 지표에 대해서 생각해보며, 그밖에 물가지수와 주가지수 등 여러 경제 현상에서의 통계의 역할을 살펴본다.
마지막으로 7장 [통계학, 생물을 헤아리고 보살피다]에서는 생물에 대한 통계조사, 멸종, 생물의 분류체계, 생물 보존 활동, 그리고 유전학 등에 대해 알아보고 우리나라의 황우석 사태를 중심으로 데이터를 둘러싼 과학계의 논란에 대해서 살펴본다.
* 이도서는 2018 수학 강연자 추천도서로 선정되어 참가자들에게 선물로 드릴 예정입니다. (<물질에서 생명으로>와 <통계학 빅데이터를 잡다> 중에 1권을 선택하시며(신청자들에게 개강 전 사전 신청 문자 드림)4강 때 드릴 예정입니다.)
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수학이 일으킨 생물학 혁명
위대한 수학자 이언 스튜어트의 생명 속 수학 이야기
생물학에 수학이라는 혁명이 일어나고 있다. - 이언 스튜어트
코끼리 DNA로 상아의 이력을 추적하는 기술이 주목을 받고 있다. 코끼리의 배설물을 분석해 DNA를 대조함으로써 코끼리의 종을 밝혀내는 것은 물론이고 코끼리 밀렵 거점을 찾아내며 나아가 다른 멸종 위기 야생 동물들의 국제적인 거래를 막는 데에도 활용 가능하리라는 전망이다. 한편에서는 코끼리 DNA와 이미 멸종된 매머드 DNA를 융합해 매머드를 복원하려는 시도도 계속되고 있다. 코끼리의 '생명의 분자' DNA를 열쇠 삼아 생명의 비밀을 벗기려는 노력은 생물학자들만의 것은 아닐 것이다.
DNA는 1953년 크릭과 왓슨이 [네이처]에 DNA의 이중 나선 구조를 밝힘으로써 갑자기 튀어나온 것이 아니다. DNA의 놀라운 분자 구조를 발견한 것은 현대의 가장 큰 과학 혁명이지만 DNA는 훨씬 더 복잡한 이야기의 한 부분일 뿐이다. 수학 기법인 브래그의 법칙(Bragg's law)이 있었기에 DNA 혁명이 가능했다.
'생명이란 무엇인가?'라는 인식은 현미경, 생물 분류법, 진화론, 유전자, 그리고 DNA 구조의 등장이라는 다섯 차례의 혁명을 통해 극적으로 바뀌었다. 그리고 여섯 번째 혁명은 수학이다. (주)사이언스북스에서 펴낸 [생명의 수학: 21세기 수학과 생물학의 혁명(The Mathematics of Life: Unlocking the Secrets of Existence)]의 저자 이언 스튜어트는 여섯 번째 혁명, 즉 수학적인 영감을 생물학에 응용하는 일은 벌써 그 길을 가고 있다고 강조한다. 그는 수학적인 기술과 관점이 어떻게 생명을 이해하는 데 적용되는지를 차례차례 펼쳐보인다.
수학과 생물학의 연합은 과학에서 가장 뜨거운 주제이다. 두 학문은 매우 짧은 시간 동안 먼 길을 왔다. 얼마나 더 갈 수 있을지는 아무도 모른다. 하지만 확실히, 그 길은 짜릿할 정도로 재미있을 것이다.
(/ 본문 중에서)
수학자 이언 스튜어트(1945년 9월 24일~)는 영국 케임브리지 대학교에서 수학을 전공하고 워릭 대학교에서 박사 학위를 받았다. 워릭 대학교 명예 교수인 그는 1995년 영국 왕립 학회에서 대중 과학 기여자에게 수여하는 마이클 패러데이 상을 수상했으며 2001년 왕립 학회 특별 회원으로 선출되었다. 미국 과학 진흥회가 수여하는 과학 대중화 공로상(2002년)을 수상한 그는 [가디언]에서 '영국에서 가장 뛰어난 수학 저술가'라는 평을 받기도 했으며 [미래의 수학자에게], [자연의 패턴], [눈송이는 어떤 모양이지?], [미로 속의 암소], [세상을 바꾼 17가지 방정식] 등 일반인들이 수학을 즐길 수 있도록 돕는 수많은 저술을 펴내고 있다. [생명의 수학]에서 저자는 생명의 가장 깊은 비밀을 풀어내는 순간을 수학과 함께하도록 기꺼이 독자들을 안내한다.
수학 대가가 들려주는
생물학과 수학의 하모니
생물학에서의 수학의 역할은 매우 중요해지고 있다. 21세기의 생물학은 20세기가 시작할 때 어느 누구도 상상하지 못했던 방식으로 수학을 활용하고 있다. 22세기가 되기 전까지, 수학과 생물학은 서로를 알아볼 수 없을 정도로 변화시킬 것이다. -본문에서
이언 스튜어트는 생물학의 다섯 가지 혁명을 소개하며 [1장 수학과 생물학]을 시작한다. 그리고 여섯 번째 혁명 수학의 힘을 다양성과 새로움에서 찾는다. 컴퓨터와 같은 새로운 기구, 수학 기술과 같은 생각 도구 들을 통해 생물학에서 얻는 결과물들이 달라지는 것이다. [2장 작디작은 생명체]는 첫 번째 혁명, '현미경'을 다룬다. 생각의 척도가 달라지면서 보이는 세상이 달라진다는 점은 망원경으로 우주의 단순성을, 현미경으로 생명의 복잡성을 깨닫는 과정에서 역사가 증명한다. 발생학의 복잡한 형태는 수학적 모형으로 해석이 가능해졌다. [3장 생명의 긴 목록]은 거대한 생물학의 파악을 위한 목록 제작이자 두 번째 혁명인 '분류'에 대한 것이다. 린네의 분류 체계는 자연사에서 무엇보다 기본적이다. 노아의 방주에 올라탄 생물이 몇 종이었는지에 관한 논쟁이 무색해진 것이다. [4장 꽃에서 찾은 수학]은 분류학자들이 식물의 기관을 세면서 수학이 처음으로 생물학의 문제, 곧 꽃과 잎의 수와 모양에서 나타나는 놀라운 패턴에 관해 폭넓게 활용되기 시작한 과정을 좀 더 자세히 들여다본다.
[5장 종의 기원]은 70주년을 맞은 린네 학회에서 발표된 다윈과 월리스의 논문에서 시작된다. 세 번째 혁명, 즉 자연 선택에 따른 진화론의 시작을 알리는 자리였다. 네 번째 혁명인 '유전'은 멘델이 7년 동안 가꾼 완두콩 2만 9000그루로 발견되었다. [6장 수도원 정원에서]는 식물에 유전 요소가 있음을 깨닫는 과정에 수학의 조합론과 확률론이 더해지는 과정이다. 그리고 [7장 생명의 분자]에서 다섯 번째 혁명, DNA 구조가 밝혀진다. DNA 분자는 어떻게 생겼을까? 그것을 이루는 원자는 어떤 순서로 놓일까? 이러한 기본적인 의문에 대한 답은 결정 속의 원자 구조가 만들어 내는 회절 패턴으로 원자 구조를 재구성하는 수학 기법 중 하나인 브래그 법칙, 원자가 어떻게 배열되었는지를 구체적으로 알려 주는 수학 기법인 푸리에 변환이 있었기에 가능했다. [8장 생명의 책]에서는 인간 유전체 사업과 셀레라 사에서 진행하는 유전체 분석 작업에서 수학과 화학이 어떤 식으로 작용하는지를 들여다본다.
21세기 수학의 최전선
[9장 생명의 나무를 따라서]는 헤켈의 생명의 나무 그림과 함께 수학자들이 생각하는 나무(tree, 트리 또는 수형도) 개념을 소개한다. [10장 4차원에서 온 바이러스]는 복잡한 생명 과정을 조직하는 합성 분자의 구조와 기능에 대한 것이다. [11장 숨겨진 배선도]는 뇌와 신경 세포에서 시작해 네발 동물의 걷기 패턴 분석이나 거머리 심장 박동 그래프 등 흥미로운 연구들이 등장한다.
[12장 매듭과 접기]는 DNA 연구와 위상학을 다루며[13장 반점과 줄무늬]는 튜링 패턴에서 시작해 자연에서 발견되는 다양한 대칭 구조와 무늬를 한층 수학적으로 해석하고 있다. 이 책에서 다루는 응용 수학 분야는 이 땅에 가지각색의 생명을 낳게 했고 지금도 진행 중인 진화 게임([14장 도마뱀 게임]), 신경계와 뇌의 작용([15장 정보망 형성]), 생태계의 역학([16장 플랑크톤 역설])들을 연구하고 더 나아가 [17장 생명이란?]과 [18장 거기 누구 없소?]는 생명의 본성과 외계 생명체의 존재 가능성에 관한 주제와도 연결된다.
[생명의 수학]은 이미 시작된 수학 혁명을 돌아보고 있다. 생명의 복잡성을 들여다보기 위한 현미경과 광학 수학은 뗄 수 없는 관계이다. 린네의 분류법은 식물의 기관 수를 세는 법에서 시작되었고 유명한 멘델의 완두콩은 식물 개체들의 수학적 패턴을 활용한 결과였다. 다윈이 비글 호에 오른 이유는 크로노미터로 경도를 측정하는 피츠로이 장교를 돕기 위해서였다. DNA 구조에 관한 단서들에는 샤가프의 법칙들이 숫자들을 새롭게 보이게 했다. 수학이라는 여섯 번째 혁명 이전의 다섯 차례의 혁명에서도 수학은 가까이에 있었다.
수학자들은 새로운 의문이 끊임없이 나오는 샘물을 가장 좋아한다. 생물학자들은 수학자들이 낸 답에 제대로 감동할 것이다.
(/ 본문 중에서)
수학은 수천 년 전에 시작되었지만 여전히 새롭다. 흔히 수학이 이미 오래전에 완성되었다고 생각하겠지만, 매년 100만 편 이상의 수학 논문이 나온다는 점에서 보듯 새로운 수학은 놀라운 속도로 끊임없이 태어나고 있다. 수학적 사고는 생물학이 쓰는 도구들 중에서도 표준이 되고 있다. 생물학자들이 통계학을 사용한 지 한 세기가 넘지만 이제 수학은 생명체에 대한 자료를 분석할 뿐만 아니라, 그 정보를 이해하는 도구이다. 형태, 논리, 과정처럼 구조나 패턴이 있는 모든 것이 수학의 주제가 된다. 패턴이 아예 없는 것처럼 보이는 불확실성도 마찬가지다. 무작위로 보이는 사건들도 결국 평균적인 패턴이 나타난다는 사실을 통계학자들이 알아냈기 때문이다. 생명과 관련된 수학의 범위는 매우 넓다. 확률, (동)역학, 카오스 이론, 대칭, 네트워크, 탄성, 심지어는 매듭 이론까지 그 범위에 포함된다. 이토록 다양한 수학으로 인해, 생물학에서 얻는 결과뿐만이 아니라, 생물학을 어떻게 보아야 하는지조차 바뀌고 있다.
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