2011/05/05 02:21

순수과학은 이미 한번 정점을 찍었다 (수정) 과학이야기



1. 과학의 폭발적 발전


 과학자나 과학을 중심에 놓고 브레인스토밍을 한다면 물리학, 혹은 화학이 과학 분과 중에서 가장 먼저 등장할 것이다. 그 정도로 과학은 물리학과 화학에 그 뿌리를 두고 있으며 일반인들에게 많이 알려지기도 했다. 노벨상도 물리학, 화학, 생리-의학에 가장 큰 권위를 두고 있는데, 생리-의학조차 물리와 화학의 도움 없이는 완벽한 학문으로 자립할 수 없을 정도다.

 특히 국가의 발전에 과학기술의 중요성이 더욱 부각됨에 따라 이에 대한 관심도 점차 늘어가고있다. 과학기술이 중요하다는 국민적 공감대를 형성하는데 그치지 않고 국가 차원에서 직접적인 지원이 뒤따르기도 한다. 정부에서 과학기술을 다루는 부서가 존재한다는 사실 자체만으로도 과학기술의 중요성을 알 수 있다.

 그러나 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 과학계의 위광은 날이 갈수록 빛이 바래고 있다. 실제로 1970년대 이후로 순수 물리와 화학은 날이 갈수록 하향세를 걷고 있다. 대학 연구소는 나날이 줄어들고있고 학부 신입생도 얼마 되지 않으며 무엇보다도 더 이상 순수 물리와 화학에 거금을 지원하는 기관도 거의 남아있지 않다.



1927 솔베이 물리학 학회

 
 위 사진에서 보듯이 1900년대 초반은 물리학과 화학의 황금기였다. 특히 1905년 물리학의 기적의 해로 불린다. 1905년은 1.광전효과의 이론적 설명을 통한 광자의 발견(양자역학), 2.브라운 운동의 해석을 통한 원자와 분자의 확인(분자의 열운동), 3.운동하는 물체의 전기역학에 관한 특수상대성이론(상대성이론) 논문이 발표된 해이다. 양자역학의 기초와 상대성이론이 같은 해에 등장한 것이다.

 위 세 논문은 한 사람, 아이슈타인에 의해 발표되었다. 그 외에도 러더포드의 원자모형, 드브로이의 물질파, 슈뢰딩거 방정식, 톰슨의 전자빔 간섭무늬, 하이젠베르크의 불확정성 원리가 모두 20년 남짓 되는 기간 동안 발표된 사건들이다.

 저 위대한 거인들이 동시대의 인물들이라는 것과, 위대한 발견들이 고작 수 십년 사이에 이루어졌다는 사실은 상당히 놀라운 일이다. 1800년대 초반에 전자기학과 광학의 기초가 확립된 이후로 1900년대 초반에 양자역학 이론이 확립되기까지 약 100여년의 시간밖에 걸리지 않았다는 것이다.

 이는 수 많은 천재들이 물리학에 뛰어든 결과다. 당시의 두뇌들은 물리학의 난제들을 풀기 위해 대학의 문을 두드렸다. 그 정수가 바로 양자역학이다. 수 많은 천재들이 양자역학이라는 최고의 난제를 풀기 위해 한 자리에 모였었다.

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 그러나 지금 양자역학의 근원적 질문에 대답하려고 노력하는 연구소는 거의 없다. 한 예로 물체의 크기에 따른 양자적 성질에 관한 연구는 2000년대 이후로 그 맥이 끊겼다. 연구비도 들어오지 않고 이에 대한 순수물리학자들의 열정이 식은 탓이다. 그 외의 근본적인 질문들보다는 양자적 성질의 응용 분야에 많은 투자가 들어가고있다.

 양자역학 뿐만 아니라 1900년대 중반에 표준모형이 확립된 이후로 세계의 관심은 점점 순수물리에서 멀어지기 시작했다. 현재 순수물리학 분야에서 남아있는 "자연의 근본적 법칙"에 대한 연구주제는 고체물리와 끈이론 뿐이다. 특히 끈이론은 현재 물리학에서 매우 중요한 위치에 있다. 물리학자들은 앞으로 20년 안에 끈이론이 '참인지 거짓인지'를 판별할 수 있을 것이라고 예상한다. 끈이론이 참이라고 결론이 난다면 물리학의 또 다른 폭발적 발전이 찾아올 수 있을 것이다. 그러나 만일 실패한다면 물리학은 심각할 수준으로 축소될 것이다.

 물리학, 특히 순수 물리의 위상이 이토록 축소된 이유는 무엇일까? 그 원인은 여러 곳에서 찾을 수 있지만 전 세계의 두뇌들이 순수과학이 아닌 다른 분야를 선택했다는 측면에서 이 문제를 해결해보자. 1960년대부터 1990년대 중반까지 전 세계의 모든 두뇌들은 컴퓨터와 인터넷으로, 즉 IT로 빠져나갔다.

2. IT의 폭발적 발전

세계 최초의 전자식 계산기, 에니악



 1953년 IBM이 첫 상업용 컴퓨터인 IBM 701을 내놓은 이후로 1960~1980년은 데이터 프로세싱의 시대, 1980~1995년은 마이크로의 시대, 1995년 이후는 네트워크의 시대로 불리며 전 세계의 IT 기술은 폭발적으로 성장하기 시작했다. 물리학이 폭발적인 발전을 이룬 것과 마찬가지로 IT 기술도 단시간에 엄청난 발전을 이루었다.

 IT가 폭발적으로 발전하게 된 배경에는 기업들이 있었다. 산업혁명 이후로 인류의 경제활동량은 엄청나게 증가했다. 기계가 물건을 만들어내기 시작했고 기차와 배는 그 물건들을 엄청난 속도로 수송하기 시작했다. 그러나 그 물건들을 관리하고 장부를 만들고 경영 계획을 세우는 일들은 절대 기계가 대신할 수 없었다. 

 하지만 컴퓨터는 자동으로 재고를 관리하고 장부를 정리하며 데이터를 정리할 수 있었다. 이렇듯 컴퓨터는 사람이 일일이 하는 일들을 컴퓨터가 대체하기 시작하자 경영 분야의 혁명이 일어나기 시작했다.

 자본주의 사회에서 돈이 가지는 영향력은 대단하다. 경영자들이 컴퓨터를 사용하기 시작하자 컴퓨터 시장이 연구용 컴퓨터와 상용 컴퓨터 시장으로 갈라지기 시작했다. 당시 상용 컴퓨터의 주 고객은 기업이었다. "IBM컴퓨터를 샀다고 문책당하는 일은 절대 없다"는 말이 돌 정도로 기업에서 컴퓨터는 그야말로 꿈의 물건이었다.


 그러나 IT의 폭발적인 발전도 다른 분야의 폭발적 성장에 의해 조금씩 밀리기 시작했다. 바로 경제학이다.



3. 경제학의 폭발적 발전

세계 경제의 중심. 천재들의 집합소 Wall Street 


 컴퓨터는 경제 활동의 모든 기록을 효율적으로 저장하고 분석할 수 있는 도구였다. 방대한 데이터에서 의미 있는 정보를 뽑아내고, 이를 통계적 기법으로 가공해 미래를 예측하기 시작한 것이다. 특히 이러한 정보들을 가공할 수리, 통계적 기법을 마련하기 위해 많은 물리학자들과 수학자들이 경영, 경제 전문가들과 협업을 하기 시작했다.

 블랙-숄즈 방정식은 그 예측의 시초다. 미래에 자신이 갖게 될 자산의 가치를 평가하는 이 방정식이 세상에 발표되자 옵션이 폭발적으로 증가하기 시작했고 급기야는 금융공학이라는 새로운 학문을 개척하기에 이르렀다. 

 경제학은 아직 다듬어지지 않은 학문이다. 쿤의 패러다임 이론에 따르면 한 집단이 공통적으로 공유하는 패러다임이 존재하면 그 집단이 하는 행동은 정상과학이 된다. 그러나 경제학은 수 많은 학파가 존재한다. 즉 경제학자들의 의견이 하나로 뭉친 패러다임이 존재하지 않는다는 것이다.

 다르게 말하면 경제학은 학문적으로도 매우 매력적인 공간이다. 게다가 엄청난 부를 얻을 수도 있다. 학문적인 측면에서도, 금전적인 측면에서도 모자를 것이 없는 것이다. 결국 많은 두뇌들이 경제학으로, 금융공학으로, 월 스트리트로 유입되기 시작했다.


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4. 순수과학은 이미 한번 정점을 찍었다

 산업에서도 기술 중심 패러다임이 조금씩 무너지고있다. 지난 구글과 애플의 강점 포스팅에서도 언급듯이 제품 개발 패러다임은 "무엇을 만들 수 있는가"에서 "고객이 무엇을 원하는가"로 변하기 시작했고, "어떤 아이템을 가지고 있느냐"에서 "어떤 사업 모델을 가지고 있느냐"로 움직이고 있다.

 전통적인 노벨상, 즉 노벨 과학상의 황금시대는 끝났다. 1969년부터 노벨상에 경제학상이 포함되었다는 것은 경제가 "인류의 발전에 가장 큰 공헌을 한" 분야로 인정받았다는 증거이자 경제학의 발전을 알리는 신호탄이었다. 한때 물리학을 비롯한 순수과학으로 쏠리던 전 세계의 두뇌들은 IT를 넘어 경제로 몰리고있다. 비록 응용과학과 IT 계의 발전은 여전히 눈이 부시지만 앞으로 오게 될 경제학의 발전에는 비하지 못할 것이다.


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ps.순수물리의 정의는 쿤의 패러다임 이론에서 따왔다. 쿤의 패러다임 이론에 따르면 모든 학문은 자신들이 추구하는 명확한 목표가 존재한다. 경제학의 목표가 경제 현상을 완벽하게 이해하는 것인 것처럼 물리학의 목표는 자연 현상을 완벽하게 이해하는 것일 것이다. 그러나 경제물리, 생명물리 등 최근 유행하는 융합학문 등은 쿤의 패러다임 이론으로 보자면 물리학의 목표와 부합하지 않는 행동들이다. 생명물리의 목적은 생명현상을 물리적인 관점과 기법으로 풀어보자는 것인데, 이는 결국 생명과학을 한다는 것이다. 물리가 삼라만상을 모두 포괄하는 학문이라고 말한다면 어쩔 수 없지만 일반적인 의미에서 물리, 특히 순수물리가 현재 풀어야 할 숙제는 좁은 의미에서는 고체물리와 끈이론, 조금 더 넓은 의미에서는 통일장 이론과 미시세계의 연구라고 생각한다.

ps2.위 포스팅은 글쓴이의 의견과 100% 일치하지 않습니다.


참고 자료 : Information Technology Management from 1960~2000, Harvard Business School, 2001

    

덧글

  • Niveus 2011/05/05 09:50 # 답글

    문제는 금융공학, 특히 파생상품을 필두로 한 일부 분야에 있어서 문제가 많다는것이죠.
    경제학 자체는 몰라도 경제학이 다른 분야와 융합하면서 맛이 가고 있는건 사실.
    ...이쪽도 여러가지 복잡한지라 학과에선 아직 '우리 유망하다능!' 하고는 있는데 실제로는 전세계적으로 좆ㅋ망ㅋ인지라 -_-;;;
    (2005년쯔음까지 써진 전공서적들 보면 장미빛 전망이 미친듯이 써있는데 그중 태반이 2007년에 고투헬 해버린지라;;;)
  • 커티군 2011/05/05 15:45 #

    가장 근본적인 원인은 위에서 설명한 대로 경제학이 아직은 정상과학의 범주에 들지 못한, 어찌 보면 "덜 정립된 학문"이기 때문이 아닌가 싶기도 합니다.

    그러나 최근 금융공학을 비롯한 분야가 급성장하고있는 추세라고 하더군요. 실제로 MIT에서 공학으로 석사학위를 받은 사람들도 박사학위를 MBA나 금융공학으로 바꾸는 경우가 있다고 합니다.

    금융위기 이후로 위상이 많이 축소되기는 했지만 적어도 순수과학보다는 훨씬 더 장래가 밝지 않나 싶습니다...
  • Niveus 2011/05/05 16:07 #

    이게 좀 애매한지라 단기적으론 돈이 될겁니다.
    수요도 충분히 많고 연봉도 빵빵하거든요.
    근데 개인적으론 MIS못지않게 이쪽도 한방에 훅 갈것같습니다. -_-;;;
    어찌될지는 진행되어봐야알겠지만(이론상으로 움직이지 않으니까요 이쪽은;;;) 2007년이후 상황개선이 안되고 미봉책만 쓰고 있다는점에서 근시일내 다시금 터지지 않을까 싶어집니다. 유동성교란이라던지 여러가지 많으니까요 -_-;;;
  • 커티군 2011/05/05 16:25 #

    저도 그쪽 부분이 불안불안 하기는 하지만 위기가 오히려 발전을 촉진시키는 경우도 많으니까요...학문의 전망을 금전지원+인재의 양으로 봤을 때 금융위기 등이 오히려 인재와 지원을 촉진시킨 케이스도 있으니 말입니다ㅇㅅㅇ

    다만 학문으로 정립이 되려면 현장인원보다 대학이나 연구소에서 이론을 정립하는 백업이 든든해야하는데 아무래도 돈이 되다보니 현장쪽으로 많이 쏠리는게 조금 불안하기는 합니다. 개인적으로는 경제학이 과학과 같은엄밀함과 절대성을 갖게 될 것 같지도 않고요...
  • Niveus 2011/05/05 16:39 #

    경제학은 양자컴퓨터가 고도로 발전해서 말그대로 현재 기준으로 전능에 가까울정도로 연산할수 있지 않는이상 절대성을 얻기 힘들겁니다.
    주체가 '인간'인 이상 이론은 결국 이론일뿐이니까요(...)
    아니면 인간이 전부다 이성적이 된다면 가능할지도 모르겠군요 -_-;;;
    제가 현 경제학(정확히는 금융공학)의 미래를 어둡다고 보냐면 결국 본위가 학문이 아니라 돈을 버는것 이 되어버렸기때문입니다.
    금융공학은 90년대 이후 정말 이제 남들은 이해할수 없는 수준까지 발전했는데(...실제 금융공학자들 사이에서도 남의 이론은 이해하기가 힘들다고 하니까요;;;) 과연 이걸 학문이라고 봐줘야하나 싶어집니다 -_-;;;
    오히려 그쪽으로 돈이 몰리는 덕분에 정통 경제학은 철저하게 소외되고있는것 또한 사실이고말이죠 -_-;;;
  • 솔베이 2011/05/05 15:01 # 삭제 답글

    학회가 2007년이라니...
  • 커티군 2011/05/05 15:42 #

    으아아! 감사합니다
  • 해정 2011/05/05 20:57 # 답글

    자 이제 물리학자를 꿈꾸는 물리 새내기는 울면 되나요....
  • 커티군 2011/05/07 01:11 #

    위의 내용은 순수물리에 관한 내용이기 때문에...진로를 잘 잡으신다면...
  • lunic 2011/05/06 11:30 # 답글

    솔베이 학회 저거, [사상 최강의 정모] 라는 제목의 짤방으로 돌더군요. (.........)

    지극히 개인적인 편견이지만, 경제니 금융이니 솔직히 잘 이해가 안 갑니다.
    실질적인 재화를 만들어내지 못하는 학문이라는 생각이 있어서요 (........)
  • 커티군 2011/05/07 01:12 #

    저도 아직은 경제학이 쿤의 패러다임 이론의 '선 정상과학'단계에 있다고 생각합니다. 아직 잘 정립된 학문이라는 느낌은 오지 않습니다. 다만 그 효용이 상당하기 때문에 무시할 수는 없겠지요...
  • sac 2011/05/06 21:18 # 삭제 답글

    그다지 공감이 안가는 글이네요. 글쓴이의 글을 종종 보던 입장에서는 더욱이요.

    글의 요지를 [앞으로 "얼마간은" 경제학이 핫토픽일 것이다]라는 예측에 해당하는 글이라고 이해했습니다. 그걸 노벨상의 황금기, 혹은 순수과학의 황금기의 종말 운운 하기에는 재료가 좀 부족해 보입니다만..? 물론 경제학, 혹은 금융공학 (누구는 경제 물리라고도 하든데)에 많은 투자가 있을 것이라는 것도 저도 의심치 않습니다. 그렇다고 노벨상 황금기의 종말이라는 제목은.. 스포츠신문도 아니고 말이죠.

    게다가 쓰신 글은 학문의 완전한 경계라도 있는 듯이 써 놓으셨는데 이것도 시대에 역행하는 발상 아닐까요? 가령 저는 통계물리를 전공하고 있습니다. 만약 제가 spin model에서 나타나는 어떤 feture가 주식시장에서도 관찰 가능하다는 발견을 한다면 그것은 물리의 발전일까요 경제학의 발전일까요?(실재로 PRE에는 이런 토픽의 논문이 많이 나오고 있습니다). 혹은 누군가가 끝내주는 양자컴퓨터 구현법을 내일 모래 찾아낸다면 그건 IT의 발전일까요 물리의 발전일까요? 아니면 누군가가 주식시장 모델의 시뮬레이션에 적합한 알고리즘을 찾아낸다면 그것은 IT의 발전일까요 경제학의 발전일까요?
  • 커티군 2011/05/07 01:11 #

    제목에 대해서는 sac님의 의견에 동의합니다. 글을 쓸 떄에 더 깊이 생각하지 못한 부분이었네요. 위 내용을 처음 들었을 때 워낙 강렬한 인상이 남은 멘트라서 무비판적으로 수용했나봅니다. 수정하겠습니다.

    글을 꼼꼼하게 쓰지 못해 구렁이 담 넘어가듯 술렁술렁 넘어간 부분이 많습니다만...1900년대 초반처럼 폭발적인 순수물리의 발전은 당분간 없을 것이라는게 물리학계의 공통적인 견해라고도 합니다. 고체물리와 끈이론 외에는 "물리의 근원적인" 연구 주제가 없을 뿐더러, 혹시라도 끈이론이 실패한다면(약 20년 안에 결판이날 것이라고 예상한다더군요) 순수물리가 상당한 수준으로 축소될 가능성이 있습니다. 사실살 양자역학의 근본적인 질문들에 대해서는 연구자 부족 및 연구비 지원 축소 등으로 인해 연구 자체가 진행되고 있지 않는다고 하네요.

    학문의 경계에 대해서는 쿤의 패러다임 이론이 사용되었습니다. 각 학문은 자신들이 추구하는 바가 명확하게 있다는 것이지요. 물리의 경우에는 "자연의 근원적인 법칙을 찾는 것"으로 간략하게 말 할수 있겠습니다.물리학이 어떻게 세분화되었는지에 대해서는 자세히 알지 못합니다만 쿤의 입장에서 물리학의 목적의식을 계승하고 있는 집단은 LHC를 돌리고 있는 CERN 정도일 것입니다. 조금 거칠게 말하자면 경제물리나 금융공학등은 결국 경제와 금융의 문제를 해결하기 위해 물리나 공학적 기법을 도입하겠다는 개념인 것이지요.

    제 글이 난잡하고 논리 전개에서 구멍이 숭숭 뚤려있는지라...그리고 사실 저도 Niveus님의 댓글에 달은 것어처럼 경제학이 과연 과거의 20세기 초반의 물리학과 같은 폭발적인 성장을 이룰 수 있을지에 대해서는 조금 회의적입니다. 다만 내용 자체는 새롭고 재미있던 내용이라 무리하게 포스팅을 하게 되었습니다. 다음부터는 더 심사숙고해서 글을 올리도록 하겠습니다. 관심 가져주셔서 감사합니다 (__)
  • sac 2011/05/08 18:11 # 삭제

    글쓴이의 덧글은 충분한 대답이 되었습니다. 따라서 이건 테클이 아니라 그냉 제 바램인데요, 순수물리 라고 하면 많은 사람들은 LHC나 페르미랩만 떠올리는데, 개인적으로는 산타페 연구소도 같이 떠올려 줬으면 합니다.
  • 흠.. 2013/06/15 22:46 # 삭제 답글

    쿤의 이론이라는 걸 우리가 꼭 진지하게 생각해야 하는 것도 아닙니다만...
    양자역학의 근본적인 질문에 대해서 연구자 부족 및 연구비 지원 축소로 연구 자체가 진행되지
    않는다는 건 굉장히 이상한 얘기네요. 제가 바로 그런 연구를 하는 사람인데요.
    글과는 반대로 날이 갈수록 그 분야에 대한 연구는 활발해지는 편입니다.
    1980년대 이전에는 관심 갖는 이가 거의 없어 이 연구를 하는 이들이 굉장히
    고립감을 느꼈지만, 1990년대부터 연구가 굉장히 활발해졌죠.
    그 이유는 아주 간단한데, 댓글들에 언급되는 양자컴퓨터와 같은 양자정보분야의
    물리학적 기초가 바로 양자역학의 근본 문제들로부터 나오고,또 양자컴퓨터를
    만드는데 걸림될이 되는 문제를 해결하기 위해서는 이런 문제를 잘 이해해야
    하기 때문이죠.그래서 양자역학의 근본적 문제를 연구하던 이들은 양자정보
    연구비를 받아서 이런 문제를 연구하고 있는 중입니다.

    어느 정도 크기까지 양자역학이 성립되는가의 연구도 21세기 들어서 점점
    활발해지는 연구고요. 원자 몇천개짜리 고분자까지 양자 간섭을 일으키는
    가와 같은 연구를 비엔나 대학에서 하고 있습니다.뭐 아직 거시라고
    부르기엔 갈 길이 멀지만... 거시에 도달하기 전에 양자역학이 성립되지
    않는게 보여질 수도 있고
  • Economist 2016/06/16 00:17 # 삭제 답글

    혹시 Lisa Randall 이라고 들어 보셨나요? Randall-Sundrum model 이나 compactification 같은 건 아시는지 궁금. 그걸 아신다면, 저런 어이없는 글을 쓰지 않으셨을텐데... 1905년 전까지 과학계는 "이제 물리학은 끝났다. 인간은 우주의 비밀을 마침내 다 알아 버렸다"고 했어요. 그 후, 물리학계는 1905년 이전보다 3만4천배라는 경이적 분량의 새 정보와 이해를 얻습니다.

    지금의 순수 이론 물리학계는 폭풍전야입니다. 그 만큼 현재까지의 이론으로 도저히 설명이 안 되는 현상들이 계속 터져나오고 있고, 끈 이론을 완전히 대체할 이론이 바로 Randall-Sundrum model 로서, 가히 혁명적. 현재 인류 역사상 가장 많이 peer-review가 되고 있는 이론이고요.

    끈 이론이 사실이 아닌걸로 드러나면 물리학이 축소될 거라고요? 천만에요. 오히려 맞는 이론을 찾는 전 지구적 노력이 가속되겠죠. 참고로 위 랜달ㅡ순드럼 모델을 제창한 Sundrum 은 월스트리트로 진출했다가 다시 물리학계로 복귀한 학자입니다. 뭔가 낌새를 챈거죠.

    현재 상대론, 양자론, 끈이론 모두 위기 상황입니다. 이상은 세계적 일급 물리학자들이 이구동성 하는 얘기였습니다.

    김필립 하버드대 물리학 교수도 똑같은 얘기를 하고 있고요.
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