생명의 수학

21세기 수학과 생물학의 혁명

이언 스튜어트 지음 | 안지민 옮김

사이언스북스 2021년 11월 26일 출간 종이책 : 2015년 07월 10일 출간

작품소개

책소개

여섯 번째 혁명, 현대 수학의 최전선!

‘생명이란 무엇인가?’라는 인식은 현미경, 생물 분류법, 진화론, 유전자, 그리고 DNA 구조의 등장이라는 다섯 차례의 혁명을 통해 극적으로 바뀌었다. 그리고 여섯 번째 혁명은 수학이다. 《가디언》에서 ‘영국에서 가장 뛰어난 수학 저술가’라는 평을 받기도 한 저자 이언 스튜어트는『생명의 수학: 21세기 수학과 생물학의 혁명』에서 여섯 번째 혁명, 즉 수학적인 영감을 생물학에 응용하는 일은 벌써 그 길을 가고 있다고 강조한다. 그는 수학적인 기술과 관점이 어떻게 생명을 이해하는 데 적용되는지를 차례차례 펼쳐보인다.

생명의 복잡성을 들여다보기 위한 현미경과 광학 수학은 뗄 수 없는 관계이다. 린네의 분류법은 식물의 기관 수를 세는 법에서 시작되었고 유명한 멘델의 완두콩은 식물 개체들의 수학적 패턴을 활용한 결과였다. 다윈이 비글 호에 오른 이유는 크로노미터로 경도를 측정하는 피츠로이 장교를 돕기 위해서였다. DNA 구조에 관한 단서들에는 샤가프의 법칙들이 숫자들을 새롭게 보이게 했다. 수학이라는 여섯 번째 혁명 이전의 다섯 차례의 혁명에서도 수학은 가까이에 있었다는 것을 확인할 수 있다. 이 책은 이미 시작된 수학 혁명을 돌아보고 있으며, 생명의 탄생과 진화, 확산과 멸종의 비밀을 탐구하는 현대 수학의 최전선을 만나볼 수 있을 것이다.

목차

들어가며
1 수학과 생물학
2 작디작은 생명체
3 생명의 긴 목록
4 꽃에서 찾은 수학
5 종의 기원
6 수도원 정원에서
7 생명의 분자
8 생명의 책
9 생명의 나무를 따라서
10 4차원에서 온 바이러스
11 숨겨진 배선도
12 매듭과 접기
13 반점과 줄무늬
14 도마뱀 게임
15 정보망 형성
16 플랑크톤 역설
17 생명이란?
18 거기 누구 없소?
19 여섯 번째 혁명
후주
도판 저작권
옮긴이의 글

출판사 서평

구조가 밝혀진다. DNA 분자는 어떻게 생겼을까? 그것을 이루는 원자는 어떤 순서로 놓일까? 이러한 기본적인 의문에 대한 답은 결정 속의 원자 구조가 만들어 내는 회절 패턴으로 원자 구조를 재구성하는 수학 기법 중 하나인 브래그 법칙, 원자가 어떻게 배열되었는지를 구체적으로 알려 주는 수학 기법인 푸리에 변환이 있었기에 가능했다. 「8장 생명의 책」에서는 인간 유전체 사업과 셀레라 사에서 진행하는 유전체 분석 작업에서 수학과 화학이 어떤 식으로 작용하는지를 들여다본다.

21세기 수학의 최전선

「9장 생명의 나무를 따라서」는 헤켈의 생명의 나무 그림과 함께 수학자들이 생각하는 나무(tree, 트리 또는 수형도) 개념을 소개한다. 「10장 4차원에서 온 바이러스」는 복잡한 생명 과정을 조직하는 합성 분자의 구조와 기능에 대한 것이다. 「11장 숨겨진 배선도」는 뇌와 신경 세포에서 시작해 네발 동물의 걷기 패턴 분석이나 거머리 심장 박동 그래프 등 흥미로운 연구들이 등장한다.
「12장 매듭과 접기」는 DNA 연구와 위상학을 다루며「13장 반점과 줄무늬」는 튜링 패턴에서 시작해 자연에서 발견되는 다양한 대칭 구조와 무늬를 한층 수학적으로 해석하고 있다. 이 책에서 다루는 응용 수학 분야는 이 땅에 가지각색의 생명을 낳게 했고 지금도 진행 중인 진화 게임(「14장 도마뱀 게임」), 신경계와 뇌의 작용(「15장 정보망 형성」), 생태계의 역학(「16장 플랑크톤 역설」)들을 연구하고 더 나아가 「17장 생명이란?」과 「18장 거기 누구 없소?」는 생명의 본성과 외계 생명체의 존재 가능성에 관한 주제와도 연결된다.
『생명의 수학』은 이미 시작된 수학 혁명을 돌아보고 있다. 생명의 복잡성을 들여다보기 위한 현미경과 광학 수학은 뗄 수 없는 관계이다. 린네의 분류법은 식물의 기관 수를 세는 법에서 시작되었고 유명한 멘델의 완두콩은 식물 개체들의 수학적 패턴을 활용한 결과였다. 다윈이 비글 호에 오른 이유는 크로노미터로 경도를 측정하는 피츠로이 장교를 돕기 위해서였다. DNA 구조에 관한 단서들에는 샤가프의 법칙들이 숫자들을 새롭게 보이게 했다. 수학이라는 여섯 번째 혁명 이전의 다섯 차례의 혁명에서도 수학은 가까이에 있었다.

수학자들은 새로운 의문이 끊임없이 나오는 샘물을 가장 좋아한다. 생물학자들은 수학자들이 낸 답에 제대로 감동할 것이다.-본문에서

작가정보

저자(글) 이언 스튜어트

저자 : 이언 스튜어트
저자 이언 스튜어트(Ian Stewart)는 영국 수학자이자 대중 과학 저술가. 파국(Catastrophe) 이론의 개척자로 이름을 높인 그는 케임브리지 대학교에서 수학을 전공하고 워릭 대학교에서 박사 학위를 받았다. 1995년 영국왕립학회에서 대중 과학에 기여한 이에게 수여하는 마이클 페러데이 상을 받았고, 2002년 미국과학진흥회가 수여하는 과학 대중화 공로상을 받았다. 현재 워릭 대학교 수학과 교수이자 왕립 학회 특별 회원으로 있으며 모든 사람들이 자신처럼 수학을 즐길 날을 꿈꾸고 있다. 지은 책으로는 『미래의 수학자에게』, 『자연의 패턴』, 『눈송이는 어떤 모양이지?』, 『자연의 수학적 본성』, 『미로 속의 암소』, 『세상을 바꾼 17가지 방정식』 외 다수가 있다.

역자 : 안지민
역자 안지민(안기연)은 카이스트 수리과학과를 졸업했다. 옮긴 책에 이언 스튜어트의 『아름다움은 왜 진리인가』 마커스 드 사토이의 『대칭: 자연의 패턴 속으로 떠나는 여행』, 『넘버 미스터리』, 레더먼?힐 공저의 『대칭과 아름다운 우주』, 테렌스 타오의 『경시대회 문제, 어떻게 풀까』가 있다.

번역 안지민