우리 시대의 과학 큐레이터가 엄선한 형태학 미술관을 탐험하라

자연의 패턴

필립 볼의 형태학 아카이브

원제 Patterns in Nature

필립 볼 | 옮김 조민웅

출판사 사이언스북스 | 발행일 2019년 2월 16일 | ISBN 979-11-8919-853-4

패키지 양장 · 변형판 215x254 · 288쪽 | 가격 29,500원

수상/추천: 퍼블리셔스 위클리

책소개

달팽이부터 은하까지
자연의 기발한 디자인과 경이로운 다양성을
300컷의 사진에 담은 장엄한 과학 화랑

본문 20∼21쪽에서.

본문 20∼21쪽에서.

시각적 향연이라고 할 이 책은 과학자는 물론이고, 예술가와 디자이너, 그리고 자연주의자 들에게 경이와 영감의 원천이 되어 줄 것이다.
-《포브스》

책속으로_자연의-패턴_980

편집자 리뷰

형태학(morphology)은 생물학의 한 분야로 생물의 구조와 모양, 그리고 패턴을 연구하는 학문이다. 그리스 어로 형태를 뜻하는 morphé와 학문 또는 이성을 뜻하는 lógos의 합성어로 18세기 후반 괴테에 의해 또는 독일의 생리학자인 카를 프리드리히 부르다흐에 의해 만들어졌다고 한다. 형태학은 어떤 생물의 본체나 기관 또는 조직의 가시적 특징을 바탕으로 생물을 비교, 분석, 분류, 해부하는 데 활용되는 방법론이다. 현대 분류학, 해부학, 발생학, 유전학, 진화 생물학 등의 발전에 깊은 영향을 미쳤고, 전자 현미경이 발명되고, 프랙탈 시뮬레이션이 개발된 지금도 생물학의 첨단 영역에서 많은 기여를 하고 있다.
그러나 형태학의 기원은 더 깊다. 우주를 구성하는 4대 원소(물, 불, 공기, 흙)가 정다면체라고 믿었던 플라톤이나, 서로 내접하는 다면체로 태양계의 원리를 설명하고자 했던 케플러는 물론이고, 특수한 도형과 무늬에서 자연에 숨겨진 어떤 ‘형태’나 ‘패턴’를 발견해 세계를 창조한 신의 마음을 찾고자 했던, 이슬람 예배당의 타일 예술가들과 ‘신성 기하학’의 신비주의적 전통 속에서 우리는 인류가 얼마나 강력한 패턴 탐색의 욕망을 가지고 있는지 읽어 낼 수 있다.
또한 형태 또는 패턴에 대한 탐색을 생물학 분야만이 아니라 물리학, 화학, 지구 과학, 천문학 등 다양한 분야에서도 찾아볼 수 있다. 노벨상을 받은 위대한 물리학자 리처드 파인만은 패턴에 대한 탐색을 과학의 출발점으로 봤다. “자연은 틀림없이 가장 긴 실을 써서 그 패턴을 짠다. 그래서 가장 작은 직물 조각에서도 태피스트리 전체의 짜임이 드러나는 것이다.” 우리가 좁은 방구석에서 볼 수 있는 작은 패턴, 형태, 모양 속에도 우주를 작동시키는 보편적 원리가 숨어 있다고 보기 때문이다.
영국의 과학 저술가 필립 볼(Phillip Ball)은 이번에 (주)사이언스북스에서 펴낸 『자연의 패턴(Patterns in Nature)』(조민웅 옮김)을 통해 이렇게 고대로부터 현대까지 수많은 사상가와 예술가, 그리고 과학자 들을 사로잡아 온, 자연이 스스로 만드는 패턴들을 모아 소개한다.
필립 볼은 영국을 대표하는 과학 저술가로 옥스퍼드 대학교 화학과를 수석으로 졸업하고, 20년 넘게 《네이처》의 물리, 화학 분야 편집자, 편집 자문으로 일했다. 지금은 프리랜서 과학 저술가로 활약하며 책, 칼럼, 방송, 텔레비전, 블로그, SNS 등 다양한 매체를 통해 우주론에서 화학과 분자 생물학까지 과학의 이모저모를 해설하고 있다. 20여 종의 책을 펴냈는데, 국내에서도 『화학의 시대』, 『필립 볼의 형태학 3부작: 모양, 흐름, 가지』 등의 책이 출간되어 과학 독자들의 사랑을 받고 있다.
찰스 다윈은 자연이 스스로 “가장 아름다운 온갖 형태”를 만든다고 말한 적이 있다. 그런데 자연은 어떻게 스스로 패턴을 만들어 낼 수 있는 것일까? 또 왜 우리는 패턴에 끌리는 것일까? 왜 과학자들을 그렇게나 열렬히 패턴을 사랑하는 것일까? 필립 볼은 자연이 가장 단순한 원리와 규칙, 그리고 부품 들을 사용해 만든 패턴들을 담은 300컷의 사진을 큐레이션해 그 형태와 조직 원리에 따라 대칭, 흐름, 프랙탈, 균열, 무늬, 파동 등으로 나눠 선별해 소개한다. 달팽이부터 은하까지 자연의 기발한 디자인과 경이로운 다양성을 담은 이 책은 장엄한 과학 화랑이자, 형태학 아카이브라 할 수 있을 것이다.

본문 34-35쪽에서

본문 34-35쪽에서

자연의 패턴은 원초적인 기쁨을 주는 동시에, 파인만이 암시한 대로 무언가 심오한 비밀을 가리키고 있다. 자연을 이해하기 위해서는 자연을 각각의 구성 요소로 나누어 살펴볼 뿐만 아니라, 때때로 그 모든 것을 합쳐 탐구할 필요도 있다는 뜻이다. 형태는 각 구성 요소를 개별적으로 봐서는 실로 추측할 수 없을 방식으로 이루어지는 상호 작용의 결과이다. 새로이 출현한 형태 속에서 자연의 자발적 창조성을 볼 수 있다는 이 책의 주장은 낡은 신비주의나 종교적 창조론이 아니다. 자연계는 단순한 원리를 이용해 다양성과 풍부함, 다윈이 말한 “가장 아름다운 온갖 형태”를 만들어 낸다. 그 아름다움의 일부가 이 책에 담겨 있다. -본문에서

본문 66-67쪽에서

본문 66-67쪽에서

다시 톰프슨과 에른스트 헤켈의 위대한 고전을 잇는 21세기 형태학의 새로운 아카이브

필립 볼은 책 서두에서 이렇게 말한다. “우리가 살고 있는 세계는 혼란하고 어수선하지만, 그 가운데서 질서를 찾으면 이해할 수 있다. 우리는 낮과 밤의 규칙적인 주기, 달의 차고 이움과 조수간만, 사계절의 순환을 알고 있다. 우리는 유사성, 예측 가능성, 규칙성을 찾는다. 이런 성질들이 항상 과학 발전의 지침이 되어 줬다. 우리는 자연의 엄청난 복잡성을 간단한 규칙으로 쪼개고, 처음 보기에는 혼돈스러운 곳에서 질서를 찾고자 한다. 이런 면에서 우리 모두는 ‘패턴 탐색자’인 것이다.”
그렇다. 인간은 진화적으로 ‘패턴 탐색자’로서 태어났다. 과학의 시대인 오늘날, 과학은 이제 필수 교양이며, 많은 이들이 과학으로 들어가는 길을 찾고 있다. 그러나 난해한 개념과 수학 공식은 장벽이 되고 있다. 그렇다면 우리 본능에 각인된 패턴 탐색의 욕망을 과학의 길로 가는 입구로 이용해 보면 어떨까? 형태학의 역사에서 고전으로 빛나는 다시 톰프슨의 『성장과 형태에 관하여』와 에른스트 헤켈의 『자연의 예술적 형태』의 전통을 계승하는 필립 볼의 아름다운 이 신간은 독자들에게 과학에 대한 새로운 시점을 열어 줄 것이다.

본문 174-175쪽에서

본문 174-175쪽에서

자연의 아름다움은 근본적으로 ‘질서’에 있다. 비록 무질서해 보이는 현상에도 그 이면에는 질서가 있다. 그것이 과학자들이 밝혀낸 최대의 성과이자, 자연의 신비이다. 이 책을 읽는 시간이 당신의 눈과 머리가 깨어나는, 경이로운 패턴의 세계로 떠나는 여행이 되기를 바란다.
-조민웅(성균관 대학교 연구 교수, 옮긴이)

화려한 이미지에 간결한 설명을 곁들인 이 책은 자연의 아름다움과 경이로움을 생생하게 증언한다. 자연은 언제나 그렇듯 진실하고 정교하며 논리적이다. 자연의 패턴 속에 숨겨진 질서를 파헤치는 저자의 과감함은 예술가와 과학자의 시샘을 자극한다. 자연을 사랑하고 탐구하는 모든 이들에게 이 책은 최고의 선물이다.
-원병묵(성균관대 신소재 공학부 교수)

점, 줄, 나선, 프랙탈 등 화려한 자연 패턴으로 가득한 최고의 ‘커피 테이블 북’.
-《라이브 사이언스》

호랑이의 줄무늬에서 벌집의 육각형 구조와 바람이 사막에 남긴 물결무늬까지 자연은 질서와 규칙을 암시하는 패턴으로 가득하다. 과학 저술가 필립 볼은 이 책에서 눈송이와 조개껍데기를 찍은 250컷의 사진들을 바탕으로 자연의 패턴을 만드는 다양한 현상을 탐색한다. 자연은 아주 단순한 수학적, 물리학적 원리를 이용해 줄무늬와 나선부터 가지 모양과 프랙탈까지 우리를 둘러싸고 있는 수많은 패턴과 형태를 만들어 낸다. 필립 볼은 이렇게 말한다. “자연은 심오한 디테일을 숨기고 있다. 다만 우리가 그것을 보지 못할 뿐이다. 그것은 구조가 없는 것처럼 보여도 그 뒤에는 패턴이 있다.”라고.
-《월 스트리트 저널》

과학 저술가 필립 볼은 이 책에서 자연계에 숨겨진 장엄한 신비를 은근슬쩍 드러내곤 하는 물질적인 패턴들의 가장 극적인 사례들을 화려한 사진들로 보여 준다. 그는 과학사적 이야깃거리들과 물리학, 수학, 화학의 단편들을 가볍게, 그리고 알기 쉽게 엮어 가면서 얼룩말의 줄무늬나 앵무조개의 나선 모양 껍데기 같은 생명계의 패턴이 생명의 적응과 번식에 도움이 되기 때문에 생성되었다는 다윈주의적 설명을 넘어서는 설명이 존재할 수 있음을 보여 준다. 줄무늬, 점무늬, 나선, 프랙탈 같은 패턴의 작은 부품들은 성장과 평형을 지배하는 아주 기본적인 물리 법칙들, 또는 수학 법칙들의 산물이라는 것이다. 과학 애호가들의 눈을 즐겁게 할 자연의 예술 작품들이 큐레이션되어 있는 이 책은 우리 우주의 아름다움과 그것을 포착해 낼 수 있는 우리 자신의 능력에 대해 경탄할 수 있는 기회를 줄 것이다. 올해 출간된 가장 아름다운 책이다!
-《퍼블리셔스 위클리》

놀라운 사진들로 가득한 이 책은 자연을 지배하는 수학적 패턴을 포착해 낸다. 바이러스에서 얼룩말까지 살아 있는 생물은 물론이고, 번개에서 모래 언덕이 만드는 거대한 풍경까지 무생물이 만드는 온갖 패턴을 아우른다. 이 사진들에 곁들여진 짧은, 그러나 명확한 설명은 이러한 패턴들이 피보나치 수열 같은 단순한 수학 규칙에서 어떻게 만들어지는지, 자기 조직화의 원리가 질서를 어떻게 창발해 내는지 보여 준다. 형태학 3부작으로 우리 우주를 지배하는 패턴의 힘을 설명해 온 필립 볼은 물리학과 화학에다 진화 생물학까지 엮어 넣어 별 볼일 없는 원리가 패턴과 대칭성을 낳는 메커니즘을 보여 준다. 시각적 향연이라고 할 이 책은 과학자는 물론이고, 예술가와 디자이너, 그리고 자연주의자 들에게 경이와 영감의 원천이 되어 줄 것이다.
-《포브스》

본문 266-267쪽에서

본문 266-267쪽에서

 

목차

한국어판 서문 6
옮긴이 서문 7
책을 시작하며 8

1장 대칭 14
2장 프랙탈 48
3장 나선 80
4장 흐름과 혼돈 108
5장 파동과 모래 언덕 142
6장 거품 164
7장 결정과 타일 190
8장 균열 222
9장 점과 줄 248

용어 해설 284
더 읽을거리 284
찾아보기 285
도판 저작권 285

작가 소개

필립 볼

과학 저술가. 1962년생인 필립 볼은 1983년에 옥스퍼드 대학교 화학과를 수석으로 졸업하고 1988년에는 브리스틀 대학교에서 물리학 박사 학위를 받았다. 20여 년 동안 《네이처》의 물리, 화학 분야 편집자, 편집 자문으로 일했다. 지금은 프리랜서 과학 저술가로 활약하며 책, 칼럼, 방송, 텔레비전, 블로그, SNS 등 다양한 매체를 통해 우주론에서 화학과 분자 생물학까지 과학의 이모저모를 해설하고 있다. 『화학의 시대(Designing the Molecular World)』, 『스스로 만들어진 태피스트리(The Self-Made Tapestry)』, 『H2O』, 『브라이트 어스(Bright Earth)』, 『물리학으로 보는 사회(Critical Mass)』, 『음악 본능(The Music Instinct)』, 『모양(Shape)』, 『가지(Branches)』, 『흐름(Flow)』, 『제3제국의 과학자들(Serving the Reich)』, 『이상함을 넘어서(Beyond Weird)』 등 20여 종의 과학책을 펴냈다. 미국 항공 우주국(NASA), 영국 빅토리아 앤드 앨버트 미술관, 런던 정치 경제 대학(LSE) 등에서 강연을 하고 있으며, 《네이처》, 《뉴사이언티스트》, 《가디언》, 《뉴욕 타임스》 등 여러 과학 매체에 기고하고 있다.

조민웅 옮김

건국 대학교 물리학과를 졸업하고 서울 대학교 대학원에서 물리학 석사, 박사 학위를 받았다. ‘이온 다발 때려 내기를 이용한 패턴 만들기’로 박사 학위를 취득하며 패턴과 인연을 맺었다. 이후 자연의 패턴 형성 메커니즘에 깊은 관심을 갖고 있다. 현재 성균관 대학교에서 2차원 물질의 구조와 성질의 상관 관계를 연구하고 있다. 필립 볼의 「형태학 3부작」 중 한 권인 『모양』을 번역했다.

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