사실들의 반감기
The half-life of facts
초등학교에서 배비지(Babbage)는 태양계에 아홉 개의 행성이 존재한다고 배웠다. 태양계 밖에는 아무것도 존재하지 않는다고 알려져 있었다. 그때 이후로 천문학자들은 다른 항성들 주변에서 800개 이상의 행성들(그리고 수천 개의 더 많은 "후보 행성들")을 찾아내었고 명왕성을 단순한 "난쟁이 행성"으로 강등시켰다. 다른 분야들을 피상적으로 훓어보는 것만으로도 비슷한 유형들이 드러난다.
하버드 대학의 수학자 새뮤얼 아베스먼은 이것을 자신의 새 책 제목으로 삼은 "사실들의 반감기(The Half-life of Facts)"라고 부른다. 그 책에서 그는 지식의 이런 움직임은 방사성 붕괴와 유사하다고 설명한다. 어떤 개별적 지식이 붕괴될지는 예측할 수 없지만, 어떤 분과학문에서 사실들의 절반이 쓸모 없게 되는 데 얼마나 걸리는지는 알 수 있다. 그런 정량적인 과학 분석은 과학계량학(scientometrics)으로 알려지게 되었다. 시간이 지나면서 지식이 어떻게 변하는지 그리고 이것이 사람들이 정보를 소비하는 방식에 대해 무엇을 의미하는지에 관해 아베스먼 박사와 이야기를 나누었다.
과학계량학이란 무엇입니까?
간단히 말씀드리자면, 과학계량학은 과학에 관한 과학입니다. 그것은 서지계량학(bibliometrics), 즉 서적과 연구 논문들에 관한 과학에서 비롯되었습니다. 서지계량학에서 측정 단위는 연구 논문인데, 연구 논문의 상이한 측면들을 수량화할 수 있기 때문에 연구하기 쉽습니다. 저자들은 누구인지, 누가 그 저자들과 함께 논문들을 저술했는지, 어떤 논문이 얼마나 자주 인용되는지, 그리고 누가 인용하는지 등의 측면들이 있습니다.
사서들이 이런 일을 행한 최초의 사람들에 속합니다. 1970년대에 사람들은 주위를 둘러보고 과학적 지식이 매우 빠르게 성장하고 있지만, 논문들은 아직 분류되지 않았으며, 그리고 도서관들은 크기가 유한하고 유한한 자원을 지니고 있다는 점을 깨닫기 시작했습니다. 그래서 사서들은 도서관 서가에 무엇을 채워야 하는지라는 문제에 대처해야 했습니다. 그들은 어떤 분야들이 정말로 빠르게 뒤집히게 되는지, 다시 말해서, 사람들이 미래에 어느 논문과 책들에 관심을 가질 가능성이 없는지 계산해야 했습니다.
그런데 서지계량학은 과학계량학의 한 하위분야일 뿐입니다. 과학을 수량화할 수 있는 모든 종류의 방식들이 있습니다. 어떤 특수한 분야 내에서 일어나고 있는 발견들의 수, 주기율표에서 원소들의 수 등을 계량할 수 있습니다. 대체로 과학계량학은 과학이 어떻게 일어나는지를 수량화하고 이해하는 것과 관련되어 있습니다.
과학계량학은 과학의 사회적 측면들뿐 아니라 과학과 사회 사이의 관계도 포함합니다. 우리 도구들의 능력과 우리가 실제로 발견할 수 있는 것은 서로 밀접하게 관련되어 있습니다. 기술은 과학의 이야기에 중요합니다. 과학에 관한 과학은 상이한 이 모든 것들과 관련되어 있습니다. 그리고 제 책은 세계에 관한 사실들―우리가 알고 있는 것―의 양이 어떻게 증가하며, 그리고 그것들이 어떻게 변하는지를 다룹니다.
사실은 반감기가 있다고 말하는 것은 무엇을 의미합니까?
사실은 반감기가 있다고 말할 때 저는 방사성에 비유함으로써 지식이 어떻게 변하는지 예시하려고 시도하고 있습니다. 방사성의 경우에, 제게 단일한 어떤 우라늄 원자가 주어지면, 저는 그것이 결국은 븡괴할 것이라고 말할 수 있습니다. 붕괴할 때 그것은 특정한 조각들로 분해되며 일정한 양의 에너지를 방출할 것입니다. 그런데 저는 그것이 언제 붕괴될지 말할 길이 전혀 없습니다. 그것은 0.5초 뒤에 붕괴될 수도 있으며, 또는 수백 만 년 후에도 붕괴되지 않을 수도 있습니다.
그런데 단일한 원자가 아니라 많은 원자들을 다루게 되면 상황이 변합니다. 거대한 덩어리의 우라늄이 있으면, 붕괴 그래프를 그릴 수 있습니다. 한 덩어리의 우라늄에서 원자들의 절반이 분해되는 데 4십4억7천 만 년이 걸린다고 말할 수 있습니다. 어느 절반이 붕괴될지는 알지 못할 것이지만, 붕괴의 전체 속도는 알게 될 것입니다. 게다가 과학, 그리고 지식 일반에 대해서도 마찬가지입니다. 어떤 발견이 이루어질지 또는 어떤 사실이 번복될지는 예측할 수 없지만, 시간이 지나면서 지식이 성장하고 변하는 방식에는 규칙적인 것들이 존재합니다.
예를 들면, 두 개의 간질환, 즉 간염과 간경변을 다루는 의학 영역에서 연구자들은 이 분야에서 지식의 절반이 번복되는 데 얼마나 오래 걸리는지 실제로 측정했습니다. 그들은 오십 년 전에 출판된 연구 논문들의 전체 묶음을 전문가 위원회에 제출하여, 그것들 가운데 어느 것들이 여전히 참인 것으로 간주되는지, 그리고 어느 것들이 반박되었거나 더 이상 흥미로운 것으로 여겨지지 않는지 가려달라고 요청했습니다. 그들은 이것을 그래프로 나타내었습니다. 그들이 발견한 것은 멋진 매끗한 붕괴 속도가 존재한다는 점입니다. 매 45년마다 이 특수한 종류의 지식의 절반이 쓸모 없게 된다고 예측할 수 있습니다.
새로운 논문들이 인용하는 문헌에 대해서도 마찬가지 방법을 사용할 수 있습니다. 어떤 분야에서 논문들이 얼마나 오랫동안 인용되는지 조사한 다음에 논문들의 피인용 횟수가 절반이 되는 데 걸리는 시간에 근거하여 반감기를 도출할 수 있습니다. 물론, 영향력이 매우 크다는 바로 그 이유 때문에 더 이상 인용되지 않는 논문들도 있습니다. 우리는 여전히 뉴턴의 많은 관념들을 사용하지만 뉴턴의 <<프린키피아>>는 아무도 인용하지 않고 있습니다. 그런데 대체로, 논문들의 인용 속도는 지식의 반감기에 대한 좋은 대체물입니다.
어떤 과학 분야들이 가장 느리게―또는 가장 빠르게―붕괴하며, 무엇 때문에 이런 차이가 발생합니까?
글쎄요. 그것은 사정에 따라 다릅니다. 붕괴 속도는 시간이 지나면서 변하는 경향이 있기 때문입니다. 예를 들면, 의학이 기술에서 과학으로 바뀌었을 때 그것의 반감기는 지금보다 훨씬 더 빨랐습니다. 그것은 그렇다 치더라도, 의학은 여전히 반감기가 매우 짧습니다. 사실상 의학은 지식이 가장 빠르게 변하는 영역들 가운데 하나입니다. 가장 느린 영역들 가운데 하나는 수학입니다. 수학에서 무언가를 증명하면, 그 증명 속에서 오류를 찾아내는 사람이 없다면 그것은 대단히 안정된 문제입니다.
우리가 알게 된 한 가지는 사회과학이 물리과학보다 붕괴 속도가 훨씬 더 빠릅니다. 사회과학에서는 실험적 층위에서 훨씬 큰 "노이즈"가 존재하기 때문입니다. 예를 들면, 물리학에서 포물선의 원호를 이해하고 싶다면, 포를 100번 발사하여 포탄들이 어디에 떨어지는지 조사하면 됩니다. 그리고 그것을 행하면 단일한 위치 주변에 모여 있는 정말로 멋진 무리를 발견할 것입니다. 그런데 사람들과 관련된 측정들을 수행하면, 상황은 훨씬 더 혼란스럽게 됩니다. 사람들은 상이한 다양한 것들에 반응하고, 그래서 그것은 유효 크기가 더 작아질 것이라는 점을 의미합니다.
"사실 상전이(fact phase transition)"는 무엇이며, 그리고 그것은 어떻게 최초의 달 착륙 같은 사건들을 예측할 수 있게 합니까?
첫째, 이것이 상전이가 의미하는 바입니다. 자연 세계의 일례는 물이 얼게 될 때 그것은 액체에서 얼음으로 변한다는 점입니다. 대부분의 사람들에게 그것은 꽤 평범한 것입니다. 그런데 물리학적 시각에서 바라볼 때 실제로 그것은 정말 흥미롭습니다. 어떤 연속적인 변화―이 경우에는 온도의 변화―가 다른 특성들의 불연속적인 변화를 수반합니다. 물은 액체 상태에서 결정이 됩니다. 이것은 지식의 빠른 변화들에 관해 생각하는 좋은 길입니다.
이런 변화들 가운데 일부는 빠르게 일어나지만, 그 아래에서는 점진적인 변화들이 존재합니다. 예를 들면, 달 착륙은 인간의 지식과 성취에 있어서 꽤 큰 변화입니다. 인간의 역사 전체에 걸쳐 아무도 달에 발을 내디딘 적이 없었는데, 1969년 어느 날 사람들이 해냈습니다. 그런데 주의 깊게 살펴보면, 달 착륙은 전적으로 예측할 수 있었다는 점을 알게 될 것입니다. 예를 들면, 기술로 가능해진 가장 빠른 속도들을 살펴보면, 그것들이 일정한 곡선을 나타낸다는 점이 판명됩니다. 1950년대에 미합중국 공군은 이것을 그래프로 나타내었는데, 수송 속도가 진행 중인 비율로 계속 증가한다면, 수 년 내에 인간들은 틀림없이 궤도에 진입하고, 그 다음에 결국에는 달에 착륙할 것이라는 결론을 내렸습니다. 그리고, 충분히 확실하게도, 일정에 맞게, 스푸티니크 사건이 일어났으며, 십 년 후에 인간들이 달에 착륙했습니다. 그것이 사실 상전이, 즉 표면 아래에 숨어 있는 느린 점진적 과정들에서 비롯되는 급격한 변화입니다.
당신이 서술하는 하나의 이론적 사실 상전이는 의학에서 차용한 개념인 "산출적 탈출 속도(actuarial escape velocity)"입니다.
산출적 탈출 속도는 어떤 시점에 인간 수명이 매년 일 년 이상 늘어날 것이라는 관념입니다. 지금 당장은 연장 속도가 (의학과 위생학의 변화 덕분에) 매년 조금씩 증가하고 있을 뿐입니다. 그것이 매년 일 년 이상이 된다면, 사람들은 불멸성 문제를 해결할 필요도 없이 사실상 영원히 살 것입니다. 과학에서의 작은 변화들이 다른 지식 영역들, 또는 어디든 세계의 다른 곳에서의 큰 변화들을 실제로 초래할 수 있다는 점을 예시하기 위해서 저는 그 책에 이것을 집어 넣었습니다.
예를 들면, 어떤 천문학자가 태양계 밖에서 또 하나의 행성을 찾아내었을 때, 그것이 독특한 특성들을 지니고 있지 않다면, 그것은 또 하나의 자료에 불과할 것입니다. 그것은 행성에 관한 사람들의 관념의 구조를 바뀌지 못할 것입니다. 그런데 그가 생명을 품을 수 있는 행성을 찾아낸다면, 그것은 결정적인 발견입니다. 그리고 의학과 위생학에서의 점진적인 변화들이 궁극적으로 우리가 살아 가는 방식에 있어서 엄청난 변화를 초래할 수 있다는 의미에서, 산출적 탈출 속도도 비슷합니다.
그 책에서 당신은, 시간이 지나면서 획기적인 과학적 발견들을 해내기가 점점 더 어려워지고 있다는 점에 대한 설득력 있는 변론을 제시합니다. 경험주의의 아주 좋은 짧은 기회가 끝나버렸다는 인상을 받습니다. 그런데 또한 당신은 인간 활동으로서의 과학은 점점 더 성장하고 점점 더 개선되고 있다고 주장합니다. 어떻게 된 일입니까?
어떤 분야들에서 과학은 점점 더 어려워지고 있습니다만, 저는 과학 전체가 점점 더 어려위지고 있다고는 말하고 싶지 않습니다. 해마다 여전히 새로운 과학자들이 배출되고 있지만, 증가 속도가 늦추어졌고 과학은 점점 더 대형 집단들에 의해 수행되고 있습니다. 그런데 탐구할 것이 아무것도 남지 않았다고 생각한 영역들이 많이 있지만, 결국에는 누군가가 등장하여 거기에 무언가가 있다고 말하게 될 뿐입니다.
수학에서는 1990년대에 이것에 대한 극단적인 사례가 있었는데, 그때 두 명의 고등학생들이 유클리드의 정리들 가운데 하나를 증명하는 새로운 방식, 즉 천 년 동안 이루어진 적이 없었던 것을 생각해내었습니다. 그래서 기본적인 기하학적 증명들이 수학의 최전선은 아니지만, 여전히 할 수 있는 것들이 있습니다. 그리고 과학에서 상황이 늦추어지는 분야에서도 흔히 그런 감속 때문에 새로운 지식을 창출하는 방식들뿐 아니라 분과학문들을 조합하는 새로운 방식들을 찾아내는 데 있어서 과학자들이 더 현명해질 수밖에 없습니다. 게다가 오늘날에는 신기술이 진정한 추동력입니다. 새로운 계산 도구들이 과학혁명을 위한 잠재력을 만들어내었습니다.
당신의 책을 읽으면, 에드워드 윌슨(Edward Wilson)이 모든 과학적 지식의 이상적 통일을 서술하기 위해 사용하는 술어인 통섭(consilience)에 관해 생각하지 않기가 어렵습니다. 과학을 자체의 장치들에 그냥 맡겨두는 것보다 과학계량학 덕분에 우리가 통섭 같은 것에 더 빨리 도달할 수 있을 것이라고 생각하십니까?
통섭이라는 관념, 그리고 관념들을 종합하는 것 속에는 엄청난 힘이 있습니다. 지식의 행진을 이해하는 것에 대하여 과학계량학은 매우 유익할 수 있습니다. 저는 그것이 모든 지식의 완전한 종합을 실현하는 데 반드시 도움이 될 것이라고는 생각하지 않습니다만, 우리가 아는 것을 우리가 어떻게 아는지에 대한 더 나은 감각을 지닌다면, 그것은 지식 전체가 어떻게 조직되는지에 관해 생각하는 방식에 있어서 추산 능력을 강화할 것입니다. 상이한 과학 분야들에 관한 연결망적 견해를 만들어낸다면, 그것들이 어떻게 연결되어 있는지 빠르게 알아낼 것입니다. 추상적인 수학에 관해 생각하는 것으로부터 생태계에서 개체군 크기가 변하는 방식에 대한 모형들에 관해 생각하기까지는 놀랍도록 적은 단계들이 있습니다. 과학이 성장하고 점점 더 복잡해짐에 따라, 이런 문턱 공간들에서 존재할 수 있는 사람들이 있다는 것이 점점 더 중요해질 것입니다.
이 책을 저술할 때 당신의 목적들 가운데 하나는 그 어떤 사태이든 간에 상황이 처음 조사될 때 참인 사태에 익숙해지게 되는 인간의 습관에 주목하기를 요청하는 것인 듯 보입니다. 세계에 관한 지식이 어떻게 체계적으로 변하는지 보여줌으로써 당신은 세계에 관한 지식에 대한 점점 커지는 자기 만족에 대항하는 갱신된 경계 자세를 제안하고 있는 듯 보입니다.
그것은 확실히 제 논변들 가운데 하나입니다. 저는 사람들에게 지식이 어떻게 변하는지 보여주고 싶습니다. 그러나 동시에 저는, 이제는 지식이 어떻게 변하는지 알고 있고, 경계를 해야 하며, 그래서 아이들이 집에 돌아와서 공롱들이 날개가 있었다고 말할 때 놀라지 말아야 한다고 말하고 싶습니다. 사물들을 더욱 더 뒤져보고 젊었을 때 배운 대부분의 것들이 첨단에 있지 않다는 점을 인식해야 합니다. 우리는 세계에 대한 참된 이해에 훨씬 더 가까이 다가가고 있습니다. 우리는 우주에 관해 겨우 몇 십 년 전보다 훨씬 더 많이 알고 있습니다. 지식은 끊임없이 번복되고 있다는 바로 그 이유 때문에 우리가 아무것도 모른다는 것은 맞지 않습니다. 그런데 너무나 흔히 우리는 변화를 인식하지 못합니다.
이것을 이해하기 시작하고 있는 분야들이 있습니다. 예를 들면, 의학은 실무자들에게 항상 최신 흐름을 따라가야 한다고 고무하는 데 정말로 능숙해졌습니다. 많은 의과대학 학생들이 자신이 배우는 모든 것은 졸업한 후에 곧 쓸모 없게 될 것이라고 배웁니다. 의학 교과서들을 끊임없이 개정하는 "업 투 데이트(up to date)"라고 불리는 웹사이트도 있습니다. 그런 의미에서 우리 모두는 의학으로부터 배울 수 있을 것 같습니다. 우리는 세계를 새롭게 탐구하기 위해 끊임없이 노력을 기울여야 합니다. 그것이 위키피디어를 더 자주 찾아보는 것을 의미할 뿐이라도 말입니다. 그리고 저는 그저 공룡과 우주에 관해 말하고 있는 것이 아닙니다. 영양 섭취나 육아와 관련된 지식―우리가 살아가는 방식과 관련이 있는 것―의 경우에도 이런 동일한 현상을 보게 됩니다.