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생명이란 무엇인가.정신과 물질 ㅣ 궁리하는 과학 4
에르빈 슈뢰딩거 지음, 전대호 옮김 / 궁리 / 2007년 7월
평점 : 
품절
요약
생명체는 기계이다. ‘나’라는 의식은 기억과 경험의 집합을 위한 캔버스에 불과하다.
1장 주제에 대한 고전물리학자의 접근
-유기체가 내적인 삶과 외부 세계와 상호작용에서 매우 정확한 법칙들의 혜택을 누리려면 크기가 비교적 커야 한다는 것을 확인할 수 있다. ex) 상자성, 브라운 운동, 확산, 측정 정확도 한계, N의 제곱근 규칙
굉장히 많은 입자로 이루어진 물질만이 안정적으로 물리법칙의 영향을 받는다. 너무 적은 입자로 이루어진, 즉 너무 작거나 가벼운 물질은 원자 하나만 와서 팅 부딪혀도 안정적인 운동을 할 수 없다. 너무 적은 수의 학생으로 학급을 구성하면 성적에서 표준 편차를 그리지 않는 것과 비슷하다. 낱개의 입자는 무질서하게 운동하지만 다수의 입자가 모이면 확률상 규칙적으로 운동한다. 확률은 놀랍다.
2장 유전 매커니즘
-(그런데) 믿을 수 없을 만큼 작은 원자 집단이, 정확한 통계적인 법칙성을 보이기에는 너무 작은 집단이 살아 있는 유기체 속에서 일어나는 매우 질서 있고 규칙적인 사건들에서 결정적인 역할을 한다.
-(유전자의 부피가 한 변의 길이가 300옹스트롬인 정육면체의 부피와 같음을 발견했다. … 하지만 나는 이 자리에서 300옹스트롬은 액체나 고체에서 원자 100개에서 150개가 들어가는 거리에 불과하다는 점을 강조하려 한다. 따라서 유전자 한 개는 100만 개 혹은 몇 백만 개 이하의 원자만 포함하고 있을 것이 분명하다. 통계물리학에 따르면 이 수는 질서 있고 법칙적인 행동을 가능케 하기에는 턱없이 작다.
자연법칙에는 목적이 없는 것처럼 보인다. 그러나 생명은 목적이 있는 것처럼 행동한다. 아리스토텔레스의 목적론을 살펴봐야겠다.
3장 돌연변이
4장 양자역학적 증거
-유전자 구조에 비교적 적은 수의(1000개 혹은 그보다 훨씬 적은) 원자들만 참여하는 듯이 보임에도 불구하고 유전자 구조가 매우 규칙적이고 법칙적인 행동을(또한 거의 기적에 가까운 영속성을) 나타내는 것을 통계물리학의 관점에서 어떻게 설명할 수 있을까?
-우리는 (합스부르크 입술에 관여하는) 그 유전자가 열운동의 무질서화 경향성에 의해 흐트러지지 않고 몇 백 년 동안 유지된 것을 어떻게 이해해야 할까?
양자 뛰어넘기(양자도약): 원자의 배열에 따라 에너지 준위가 달라진다. 원자의 배열은 몇 가지 가능성만 가지고 있으며 한 배열과 다른 배열의 에너지 준위는 불연속적인 양을 갖는다.
이성질체(동일한 원자 집단이 하나 이상의 방식으로 결합하여 문자를 형성) 간에 전이가 일어날 때 일종의 문턱이 존재한다.
5장 델브뤼크 모델에 대한 논의와 검증
-이성질체 전이=유전자 돌연변이(문턱을 넘기 위한 에너지가 필요하다. 자주 일어날 수는 없다. 안정성 有)
-유전물질은 분자이다.
-결정(결정인 것은 고체이다=분자)/비결정(결정이 없는 것은 (딱딱할지라도) 고체가 아니다=액체, 기체)
-유전자는 비주기적 고체이다.
-유전자가 분자라는 이론을 채택할 경우 그 작은 암호문 속에 고도로 복잡하고 세분화된 발생 계획과 그 계획을 실현하는 모종의 수단을 담는 것이 불가능한 일이 아니라는 점이다.
(분자는 크니까 무질서해지지 않고 영속성을 지닌다)
-드물게 일어나는 자연적 돌연변이를 열운동의 우연적 요동의 산물로 설명해야 한다는 것을 인정한다면, 자연이 돌연변이를 드문 사건으로 만들기에 적당한 문턱 에너지 값들을 분자들이 선택하도록 만들었다는 사실에 크게 놀라지 말아야 한다.
-온도가 상승할 때 돌연변이율이 대폭 증가한다.
6장 질서, 무질서 그리고 엔트로피
-유전자 작동에 관한 세부 정보
-유전물질에 관한 델브뤼크의 일반적인 이론으로부터 살아 있는 물질이 현재까지 확립된 ‘물리학 법칙들’을 벗어나지는 않지만 아직 알려지지 않았으나 일단 알려지면 당당히 물리학의 새로운 분야를 형성할 ‘다른 물리학 법칙들’과 관련되어 있을 가능성이 있다는 결론을 얻을 수 있다.
(살아 있는 물질도 물리학 법칙에 따라 움직인다. 우리는 기계일 뿐인가. )
기계적(질서)vs열역학적(무질서)
-살아 있는 유기체는 끊임없이 자신의 엔트로피를 증가시킨다. 혹은 양의 엔트로피를 산출한다고 말해도 좋다. 따라서 살아 있는 유기체는 최대 엔트로피 상태, 즉 죽음을 향해 나아가는 경향성을 가지고 있다. 유기체가 죽음으로부터 멀리 떨어져 있을 수 있는 이유는 오직 환경으로부터 끊임없이 ‘음의 엔트로피’를 끌어들이기 때문이다.
-물질대사의 핵심은 유기체가 살아 있는 동안 불가피하기 산출하는 엔트로피를 유기체 자신에게서 성공적으로 떨어내는 것이다.
생명체는 자신의 엔트로피를 적정 수준으로 유지하기 위해(너무 높아지지 않도록, 즉 죽지 않기 위해) 음의 엔트로피(질서도)를 섭취한다.
7장 생명은 물리학 법칙들에 기반을 두는가
-유기체의 일생 동안 일어나는 사건들은, 생명 없는 물질에서 볼 수 있는 사건들이 필적할 수 없는 감탄할 만한 규칙성과 질서를 보여준다. 우리는 그 사건들이 세포 전체의 아주 작은 일부에 불과한 고도로 질서 있는 원자 집단에 의해 제어된다는 것을 발견한다. 더 나아가 돌연변이 메커니즘에 대한 연구 결과로 생식세포 속의 ‘지배적인 원자들’의 집단 속 원자 몇 개만 위치가 바뀌어도 유기체의 거시적인 유전형질이 뚜렷하게 변한다는 결론을 내린다.
-통계물리학은 살아 있는 유기체 속에서 소수의 원자들이 산출하는 고도의 질서를 설명하지 못한다.
-우리는 유기체 내부에서 주도적인 역할을 하는 새로운 유형의 물리학 법칙을 기꺼이 찾아야 한다.
-그 원리는 다름 아닌 양자이론의 원리라고 나는 믿는다.
-질서 있는 사건을 산출하는 ‘메커니즘’
1) 통계적 메커니즘: 무질서에서 질서를 산출, 자연적인 사건들이 지닌 보편적 특징 설명, 열역학?, 통계적인 법칙성, 거시규모의 사건들을 지배
2) 새로운 메커니즘: 질서에서 질서를 산출(기계론?, 동역학적인 법칙성, 미시규모의 사건들 지배), 살아 있는 물질 유기체 내부에서 주도적인 역할을 하는 새로운 유형의 물리학 법칙, 양자이론의 원리
생명이 순전히 기계적인 매커니즘에 기반을 둔다.
실제 시계=기계적인 운동+열손실을 보완해주는 스프링(기계론+열역학)
절대0도=열손실이 없다=분자운동 정지=오직 기계론적으로 에너지 보존 가능
-유기체가 고체로, 유전물질을 이루는 비주기적 결정으로 되어 있어 열운동의 무질서를 대부분 벗어난다는 점이다.
후기
-당신이 ‘나’를 세밀히 분석한다면, 그것이 개별 자료(경험과 기억)들의 집합을 위한 밑바탕의 캔버스에 불과함을 발견할 것이라고 나는 생각한다. 주의 깊게 성찰한다면, 당신은 당신이 ‘나’라 부르는 것은 사실 그 자료를 모아두기 위한 바탕일 뿐임을 발견할 것이다.