스케일

스케일 : 생물.도시.기업의 성장과 죽음에 관한 보편 법칙
제프리 웨스트 지음, 이한음 옮김 / 김영사 / 2018년 7월

2020-61 <스케일(제프리 웨스트 지음/김영사)>

생물·도시·기업의 성장과 죽음에 관한 보편 법칙

복잡계 물리학의 창시자로 알려진 저자는 자연과 사회를 통합하는 연구를 정착시켰다.

수학, 물리학, 생명의학에서 사회과학과 경제학에 이르기까지, 모든 분야에 걸쳐서 장기적이고 초학제적인 연구의 깃발을 올린 선구적 연구자이다.

저자는 복잡계의 학제 간 연구 공식 탄생지로 인정받는 샌타페이연구소를 이끌고 있다.

과학의 특징 또는 의의로 꼽는 것이 바로 ‘법칙의 발견’이다.

모든 사물의 현상을 설명할 수 있는 법칙을 발견하기 위해 전문적이고 심층적인 연구를 담당하는 것이 바로 과학이다.

우리가 알고 있는 과학의 역사는 자연과학과 사회과학의 분리 속에서 발전해왔다.

그러나 저자는 생명과학의 영역을 물리학으로 설명하였고, 그에 그치지 않고 도시와 기업을 포함하여 살아 있는 체계들이 복잡하고 다양한 현상을 관점하는 법칙을 발견하였다.

우리를 둘러싼 물리적 환경인, 동물, 식물, 인간의 사회적 행동, 도시, 기업의 동역학, 성장, 조직 체계가 비슷한 일반 ‘법칙law’을 따르고 있음을 증명한다.

이 책은 도시, 기업, 종양, 우리 몸이 서로 대단히 비슷한 방식으로 작동하며, 각각이 조직화, 구조, 동역학 측면에서 놀라울 만치 체계적인 규칙성과 유사성을 보여주는 보편적인 주제의 변주곡임을 보여주고 있다.

어떤 동물의 몸집이 다른 동물의 2배라면(10킬로그램 대 5킬로그램이든, 1,000킬로그램 대 500킬로그램이든) 우리는 고전적인 선형 사고방식에 따라, 대사율도 2배일 것이라고 소박하게 예상할 것이다. 하지만 스케일링 법칙은 비선형이며, 사실 대사율이 2배가 아니라 약 75퍼센트만 증가한다고 말한다. 크기가 2배로 늘 때마다 무려 25퍼센트가 절약된다는 뜻이다.

“대사율은 지수exponent가 4분의 3에 아주 가까운 거듭제곱법칙power law(멱 법칙)에 따라 증가한다.”

기본 망 이론의 한 표현 형태인 스케일링은, 생물들의 겉모습과 서식지가 다르긴 해도, 측정 가능한 특징과 형질이라는 관점에서 보면 고래가 규모를 확대한 코끼리나 거의 다름없고, 코끼리는 규모를 확대한 개, 개는 규모를 확대한 생쥐와 거의 다르지 않음을 시사한다.

이 말이 도시와 기업에도 들어맞을 수 있을까?

인구 크기의 함수로 나타냈을 때, 도시 기반 시설-도로 길이, 전선, 수도관, 주유소 수 같은-의 규모가 미국, 중국, 일본, 유럽, 라틴아메리카 할 것 없이 같은 방식으로 증가함을 보여준다. 생물의 사례에서처럼, 이 양들도 크기에 따라 비선형적으로 증가한다. 여기서는 지수가 0.75가 아니라 약 0.85다. 따라서 지구 전체를 보면, 도시가 클수록 1인당 필요한 도로와 전선은 더 적다.

순환계 같은 대다수의 생물학적 망은 프랙털이라는 흥미로운 기하학적 성질을 드러낸다.

프랙털은 모든 규모에서, 즉 모든 확대 수준에서 거의 동일해 보이는 대상을 말한다.

프랙털은 자연계 전체에 널리 퍼져 있으며, 허파와 생태계에서 도시, 기업, 구름, 강에 이르기까지 어디에나 존재한다.

전 세계의 도시 체계들이 지리, 역사, 문화가 전혀 다르고, 서로 독립적으로 진화했음에도 어떻게 기본적으로 동일한 방식으로 규모 증가가 일어나는 것일까?

이 놀라운 구조적·동역학적 유사성의 토대가 되는 공통의 통일적인 요소는 바로 사회 관계망 구조의 보편성이다.

도시 스케일링 법칙의 놀라운 보편성을 통해 드러나는 근본적인 공통성은 인간 사회 관계망의 구조와 동역학이 어디에서나 거의 동일하다는 것이다.

4분의 1 상대성장 스케일링의 토대인 생물학적 망들의 전반적인 기하학적·동역학적 특성들을 떠올려보자. (1) 망은 공간 채움이다(그래서 생물의 모든 세포는 망을 통해 공급을 받을 것이 틀림없다). (2) 모세혈관이나 세포 같은 망의 말단 단위는 주어진 설계 내에서 불변이다(그래서 우리 세포와 모세혈관은 생쥐나 고래의 것과 거의 동일하다). (3) 망은 최적에 가깝도록 진화해왔다(그래서 우리 심장이 피를 순환시키고 세포를 지원하는 데 쓰는 에너지는 번식과 육아에 쓰일 에너지를 최대화하기 위해 최소화해 있다).

이 특성들은 도시의 기반시설망과 유사하다. 예를 들어, 우리의 도로와 교통망은 도시의 구석구석까지 서비스를 할 수 있도록 공간 채움이어야 한다.

진화심리학자 로빈 던바 연구진은 평균적인 개인의 사회 관계망 전체를 크기가 놀라울 만치 규칙적인 양상을 따르면서 차곡차곡 겹쳐 들어가는 군집들의 계층 서열로 해체할 수 있다고 주장했다.

우리는 집단 계층 구조의 이 연속적인 수준의 규모-5, 15, 50, 150-를 정량화한 수들이 약 3배라는 거의 일정한 스케일링 법칙에 따라 수열을 이루고 있음을 알 수 있다. 이 규칙성은 우리 순환계와 호흡계의 망 계층 구조에서만이 아니라 도시의 교통 패턴에서 보는 익숙한 프랙털형 패턴이다.

크기가 4분의 1 거듭제곱 스케일링 법칙에 따라서 증가할 때 생물학적 시간이 체계적이고 예측 가능하게 늘어나는 것처럼, 사회경제적 시간은 15퍼센트 스케일링 법칙에 따라서 수축되며, 둘 다 근본적인 망 기하학과 동역학에 따라 결정되는 수학 규칙을 따른다.

도시는 두 일반적인 구성 요소로 이루어진다.

건물, 도로 등으로 대변되는 물리적 기반시설과 착상, 혁신, 부 창조, 사회적 자본으로 대변되는 사회경제적 동역학이다.

둘 다 망으로 이루어진 체계이며, 양쪽의 긴밀한 상호 연결성과 상호 의존성이 각각의 저선형 스케일링과 초선형 스케일링 법칙 사이의 거의 상보적인 특징을 낳는다.

즉, 크기가 2배로 늘 때마다 전자는 15퍼센트 절감되는 반면, 후자는 거의 동일한 비율인 15페센트가 증가한다.

생물, 도시, 경제, 기업 모두에 적용되는 성장, 혁신, 지속 가능성, 삶의 속도에 관한 보편 법칙.

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