만물해독

엔트로피, 열역학 법칙, 상대성이론, 그리고 양자역학…

물리학을 모르는 사람들을 위한 정보이론 이야기



생명공학, 나노기술, 로봇공학 등과 더불어 금세기 과학기술 중 가장 각광받는 분야가 바로 정보공학(information technology)이다. 이 분야는 연구가 활발하게 진행되고 있고, 전공서적도 많이 출간되어 있지만, 일반인들에게는 잘 알려지지 않았다. 너무 어려워서일까? 정보공학의 토대라 할 수 있는 정보이론(정보물리학)의 경우 첨단 물리학의 성과가 집약된 분야이기도 하고, 역으로 그 해석의 틀을 형성하는 경우가 있는데도, 일반인에게는 여전히 생소하기만 한다. 《만물해독》에서 미국의 촉망받는 과학 저널리스트인 저자는 이론물리학의 최전방에 위치하게 된 정보이론을 일반인도 이해하기 쉽게 설명해놓았다



흥미로운 실험과 지식의 향연

이 한 권의 책에 저자는 열역학, 상대성이론, 양자이론, 블랙홀, 다세계 해석 등 첨단 과학 이론의 성찬을 차려놓았다. 차려진 음식은 뛰어난 미감을 지닌 소수만을 위한 것이 아니다. 일반인도 그 맛을 즐길 만하다. "AF에 물이 부족하다"는 암호를 해독함으로써 태평양전쟁에서 결정적 승리를 가져온 미 해군 암호해독가들의 활약상에서 시작한 이야기는, 악명 높던 암호제조기 에니그마에 맞서는 앨런 튜링의 튜링머신을 거쳐 암호해독의 열쇠가 되는 정보의 잉여성에 대한 탐구로, 다시 엔트로피의 세계 지배라는 으스스한 이야기를 지나 비트와 큐비트의 세계로 들어간다. 열역학 제2법칙의 허점을 찾기 위해 맥스웰이 제시한 예, 즉 일이나 에너지를 소모하지 않고 셔터를 조작하는 것만으로 상자 안의 차가운 원자와 뜨거운 원자를 분리함으로써 엔트로피를 역전시키는 맥스웰의 악마(도깨비)나, 양자역학에서 중첩 개념의 허구성을 보이기 위해 제시된, 이론상 살아 있으면서 동시에 죽어 있어야 하는 슈뢰딩거의 고양이 등, 전공자들에게는 친숙하고 일반인들에게는 구미가 당기는 사고 실험은 상상력을 자극한다.



저자에 따르면 정보는 어디에나 존재한다. 바코드 속에 꽁꽁 숨겨져 있든, 전시의 기밀문서에 암호로 들어 있든, 은하계 끝의 블랙홀 속에 빨려 들어가 있든 간에 말이다. 어쩌면 정보야말로 고대 그리스의 철학자들이 그토록 찾아 헤매던 우주의 아르케인지도 모른다. 그러나 정보는 추상적 개념으로만 볼 것도 아니니, 묵직한 납덩어리처럼 감각 가능한 물질과 에너지의 구체적인 속성, 살아 있는 모든 세포 안에 들어 있으며 모든 우주 현상 속에 새겨진 구체적 실체이다. 오늘날의 최신 정보과학은 생물학자, 물리학자, 화학자가 머리를 맞대고 우주의 마지막 남은 암호를 해독하고자 지혜를 모으는 마당이다.



정보이론이 벗겨내는 우주의 비밀

저자는 한때 암호해독가와 전화회사의 영역으로만 여겨졌던 정보이론이 어떻게 이 시대의 가장 중요한 과학이 되었는지를 설명하고, 우리가 정보를 해독하기 시작할 때 드러나는 놀라운 사실들을 강조한다. 우주는 이미 수명이 반밖에 남지 않았으며, 인류 전체의 유전적 다양성은 20여 종의 침팬지들이 가진 평균적인 유전적 다양성에 비해 그 폭이 좁다. 자연은 끊임없이 정보를 파괴하려고 시도하고 있고, 산다는 것은 자연의 이러한 흐름에 맞서 정보를 복제하고 보존하려는 행위이다.

정보의 법칙은 과학의 가장 심오한 질문 몇 가지에 대해 답을 준다. 그러나 그 답은 때때로 자신이 해결한 질문보다 더 혼란스러워 보인다. 정보를 따라가다 보면 종말을 향해 점점 더 빠른 속도로 달려가고 있는 우주가, 제 몸 안에 살고 있는 기생충(유전자)의 노예가 되어 있는 생명체들이, 또한 무한히 많은 평행 우주로 인해 미로처럼 복잡해진 우주가 보인다. 간결하고도 명쾌하게 씌어진 이 책에서 저자는 열역학, 상대성이론, 양자역학, 블랙홀 이론 등은 물론 생명과학과 화학, 그리고 암호학까지 참으로 여러 분야 지식의 별들을 정보라는 눈으로 엮어 빛나는 별자리를 그려내었다.

수많은 물리 실험과 사고 실험에 약간의 현기증을 느끼는 일에 주저하지 않는 이라면 물리/컴퓨터공학을 전공하는 대학생은 물론, 고등학생 이상의 일반 독자도 읽을 만하다.

서문

1장 | 잉여성

2장 | 악마들

3장 | 정보

4장 | 생명

5장 | 빛보다 빠르게

6장 | 패러독스

7장 | 양자정보

8장 | 갈등

9장 | 우주



부록 A 로가리듬

부록 B 엔트로피와 정보



감사의 글

옮긴이의 글

참고문헌

찾아보기

찰스 세이프 저자 찰스 세이프(Charles Seife)는 뉴욕 대학에서 언론학 조교수로 강의하고 있으며,《사이언스 매거진》,《뉴 사이언티스트》,《사이언티픽 아메리칸》,《이코노미스트》,《와이어드》,《더 사이언스》등 많은 유명 매체에 글을 썼다. 예일 대학에서 확률이론과 인공지능 연구로 석사학위를 받았고,《뉴욕타임스》가 주목할 만한 책으로 선정한《제로(Zero)》로 펜/마르타 알브랜드 상(PEN/Martha Albrand Award)을 수상했다.