[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 3부

“ The world you inherited is not just yours, it is your responsibility. What happens next is up to you. ”

“ 물론 우리와 공룡의 차이는 우리가 과거를 이해하고 미래 를 내다볼 수 있다는 것이다. 우리가 물려받은 세계는 우리의 것임과 동시에 우리의 책임져야 하는 것이기도 하다. 다음에 어떻게 될지는 우리에게 달려 있다. ”

“ 예전에는 그들의 세계였지만, 지금은 우리의 세계다. 물론 우리와 공룡의 차이는 우리가 과거를 이해하고 미래를 내다볼 수 있다는 것이다. 우리가 물려받은 세계는 우리의 것임과 동시에 우리가 책임져야 하는 것이기도 하다. ”

“ 날씨 예측모형에서도 초기조건들이 집단 편향성을 가지고 있다면, 예측 결과도 편향성을 벗어나지 못한다. 즉, 집단의 예측이 하나의 예측보다 나은 점이 없게 된다. 불확실성을 예측의 근원적 속성으로 받아들이려면 서로 독립적인 초기조건을 사용해야 한다. 서로 독립적인 초기조건들로 여러 결과를 예측하는 기법을 '앙상블 예측'이라고 한다. 음악에서 앙상블은 여러 명의 연주자에 의한 합주를 의미한다. 이때 같은 악기로 같은 음을 연주한다면 앙상블의 의미가 없다. 서로 독립적인 다양함이 조화를 이룰 때만 아름다운 음악이 될 수 있다. 이처럼 앙상블 예측 결과는 독립성과 서로 조화를 이루어야 한다. 홀로 극단적이면 전체와 앙상블을 이루기 어렵기 때문이다. 개개 예측의 차이는 우연처럼 보이지만 날씨를 지배하는 자연법칙의 틀 안에서 조화를 이루어야 한다. 즉, 각각의 앙상블 예측은 자연법칙을 벗어나는 터무니없는 날씨를 예측하지 않아야 하지만, 정확히 똑같은 날씨를 예측하지도 않아야 한다. ”

“ 앙상블 예측도 날씨에 따라 예측이 어느 정도로, 어떻게 분포해 있는지를 알려준다. 예측 시간이 길어짐에 따라 초기조건의 정보가 지수함수적으로 빠르게 사라지지만, 날씨에 따라 정보를 잃어버리는 정도가 다르기 때문이다. 그 결과 앙상블 예측은 예측 간의 차이로 예측 가능성을 나타낼 수 있다. 예측 간의 차이가 작다면, 정확할 가능성이 크다. 반면 예측 간의 차이가 서로 크게 다르면 예측이 정확할 가능성이 작다. 또한 앙상블 예측에서 대기가 안정할 경우에는 불확실성이 작고, 불안정할 경우에는 불확실성이 크다. 즉, 날씨 상황에 따라 예측이 빗나가는 정도인 불확실도(신뢰도)를 산출할 수 있다. 이처럼 예측 불확실성의 숙명을 우연에 맡기지 않으려면 우리는 '알 수 없는 예측 불확실성'을 '계산 가능한 예측 불확실성'으로 바꾸어야 한다. ”

“ 시인 이성복은 "이야기된 불행은 불행이 아니다. 그러므로 행복이 설 자기가 생긴다"라고 했다. 빗나갈 수밖에 없는 예측이라면, 불확실성을 적극적으로 규명하는 것이 옳은 전략이다. 왜냐하면 설명할 수 있는 불확실성이라면 거기에서 새로운 가능성을 열 수 있기 때문이다. 날씨를 완벽하게 예측할 수 없는 것은 과학의 한계이지만, 예측을 얼마나 신뢰할 수 있는지 측정할 수 있다는 것은 날씨 예측의 새로운 영역이기도 하다. 앙상블 예측에서 제공하는 신뢰도를 판단해 시민은 자신의 행동을 결정할 수 있다. 날씨에 민감한 상품과 서비스를 제공하는 기업에서는 예측 신뢰도를 판단해 계획을 조정할 수 있다. 기업들의 경쟁 우위는 보통 미미한 수익률 차이로 결정된다. 정량화된 날씨 예측 신뢰도를 사용한다면 경쟁의 우위를 점할 가능성이 커질 것이다. 지금까지 날씨 예측은 민주주의와는 무관한 전문가의 영역으로만 여겨졌다. 불확실성의 시대에는 날씨 예측도 시민과 기업이 스스로 예측에 참여하는 민주주의를 지향해야 한다. ”

“ 인간관계에서도 확실성을 붙잡으려 하면 할수록 오히려 더 불안해지고 더 숨이 막히게 된다. 서로 사랑하는 사람도 "넌 내 거야!"라고 선언하는 순간부터 상대에 대한 떨림은 사라지고, 자연스러운 흐름이 멈춰버린다. 불확실성을 줄인다고 확실함만 추구해서는 문제를 해결하기 어렵다. 확실함을 추구하다 보면 현실의 복잡함과 모순을 놓치게 되기 때문이다. "온전한 지남철은 마구잡이로 떨지 않습니다. 남쪽이라는 구체적인 지향점이 있지요"라고 고려대학교 윤태웅 교수는 그의 책 『떨리는 게 정상이야』에 썼다. 날씨 예측도 불확실성으로 떨리는 게 정상이지만, 그 떨림이 마구잡이는 아니다. 하나의 결정론적 예측이 아니라 떨림 안에 담겨 있는 지향점을 찾아내는 앙상블 예측이 날씨 예측의 불확실성을 극복하게 할 것이다. ”

“ 온도가 임계점에 가까울 때는 원자 자석이 완전히 질서 잡힌 형태도 아니고 완전히 마구잡이도 아닌 방식으로 움직인다. 이때는 어느 한 원자 자석의 움직임이 이웃에 큰 영향을 미칠 수 있다. 이는 원자 자석의 자기장이 더 강해지거나 더 멀리 뻗어서가 아니라 원자 자석의 행동이 집단성을 띠기 때문이다. 인간사회에서도 평시에는 기존 체계가 잘 변하지 않는다. 소요가 발생한다고 해도 그 영향이 전체로 퍼져나가지 않고 바로 가라앉는다. 그러나 사회적 불합리에 대해 긴장과 불만족이 임계 가까이에 도달하면, 작은 소요가 사태로 발전되어 사회 변혁이 일어난다. 임계상태를 훨씬 넘게 되면 사회 구성원 간의 연대감이 낮아져, 개인은 마구잡이로 자신의 생존만을 추구해 공동체가 붕괴한다. 임계상태에서는 질서와 무질서 또는 과거 질서와 미래 질서가 서로 다툰다. 이때는 개별적인 활동보다는 요소 간의 상호작용이 지배적이다. 구성 요소들끼리의 상호작용이 부분 자체보다 더 중요해서 부분의 합이 전체보다 커지게 된다. 부분만을 봤을 때 전혀 알 수 없었던 결과가 격변의 형태로 일어난다. ”

“ 지진과 대기의 움직임은 결정론적이다. 결정론적이라는 말은 시스템의 움직임을 방정식으로 나타낼 수 있다는 뜻이다. 모든 요소를 예측할 수 있다. 대기 운동은 방정식으로 나타낼 수 있고 초기조건과 경계조건을 정할 수 있으므로 예측할 수 있다. ... 언제, 어디서, 어떤 크기로 지진이 발생하는지를 예측하지 못한다면, 지진 과학은 재해 대응이라는 측면에서 어떤 가치가 있는가? 지진은 무작위로 아무 곳에나 발생하지는 않는다. 지진이 발생한 곳에는 내부 에너지가 밖으로 뿜어져 나올 수 있는 단층이 있다. 단층 위치는 지진이 일어나기 쉬운 곳이 어디인지를 알려준다. 그리고 단층 크기는 발생 가능성이 있는 강도를 알려준다. 이를 통해 해당 지점에서 시설물이 지진에 얼마나 취약한지를 알 수 있다. 건물의 취약함에 따라 내진 설계를 고려해야 한다. 2017년 경주와 포항에서 규모 5 이상의 지진이 발생해 수많은 사람을 놀라게 했다. 일본에서는 매년 규모 5 이상의 지진이 수십 번 발생한다. 하지만 규모 7 이상의 극단적인 경우가 아니면 사회적으로 큰 충격을 받지 않는다. 이는 지진 예측을 잘해서가 아니라 피해 대비를 잘했기 때문이다. 오늘날 고도 기술 사회에서 자연재해는 자연적인 현상일 뿐 아니라 사회적인 현상이기도 하다. 재해는 혼돈과 피해를 일으킬 뿐 아니라, 이에 대응하는 사회시스템의 수준을 드러내기도 한다. 자연재해에 대한 예측 불확실성은 우리를 불안하게 하지만, 동시에 미리 대비하고 위기에 더욱 신중하게 만들어 그만큼 위험을 감소시킨다. 결국 우리의 실력은 확실한 상황에서가 아니라 불확실한 상황에서 드러난다. ”