[생물학] 생물학의 여섯 번째 혁명

   
- 영국의 수학자이자 과학저술가인 이안 스튜어트(Ian Stewart) 교수는 『생명의 수학』이라는 책에서, 지금까지 생물학에 혁명적 사건이 다섯 번 있었고, 여섯 번째 혁명에서는 수학과 생물학이 본격적으로 만날 것이라고 함.
  
- 생물학에 혁명적 진보를 가져왔던 다섯 가지 사건
(i) 현미경의 발명
(ii) 분류체계의 확립
(iii) 진화론
(iv) 유전학
(v) DNA 구조론
 
- 이 다섯 사건에 수학이 크게 기여함.
- 뇌와 신경세포의 문제를 포함하여 자연에 존재하는 다양한 대칭구조를 규명하는 데 수학이 중요한 역할을 함.
예) 동역학이론, 카오스 이론, DNA 나선구조를 밝히는 매듭이론 등
    
- 영국의 물리학자 피터 맨스필드(Peter Mansfield)는 MRI 역문제의 수학적 방식을 규명함.
- 이 공로로 그는 영국 여왕에게 작위를 받고, 2003년에 노벨의학상을 수상함.
- 이러한 이론적 작업 덕에 MRI를 사용할 수 있게 됨.
  
- 자기공명영상(MRI) 기법으로 인체는 보는 방법
(i) 빛 대신 강력한 자기장을 인체에 보낸다.
(ii) 겉을 투과해서 들어간 자기장이 인체 장기의 원자들에 영향을 주어 핵자기공명(NMR) 현상을 일으킨다.
(iii) 자기장이 휜다.
(iv) 장기의 모양과 재질에 따라 자기장이 다르게 휘기 때문에, 자기장이 휘는 모양을 측정하여 원래 어떤 모양이었을지 추정한다.
  
- 장기의 모양이 원인이고 자기장이 흰 모양은 결과다.
- 원인을 안다면 물리학적 분석으로 결과를 예측할 수 있는데, 우리가 측정할 수 있는 것은 결과뿐이다.
- 자기장이 흰 모양(결과)에서 그 결과를 야기한 원인(장기의 모양)을 추정해야 한다.
- 이는 ‘거꾸로 푸는 문제’라서 역문제(逆問題)라고 부른다. 원인과 결과를 연결하는 수학 방정식을 만들고 풀어야 하는 난해한 수학 문제다.
- 영상의학의 진보는 하드웨어의 진보보다 수학 알고리즘의 진보와 더 관련이 있다.
  
- 구조와 패턴이 있는 모든 것은 수학의 범주에 드는데, 불확실성과 무작위성조차 이제는 수학의 대상에 포함된다.
 
 
* 링크: [세상을 바꾸는 수학] 생명과학의 여섯 번째 혁명이 다가온다
(http://www.etoday.co.kr/news/section/newsview.php?idxno=1210207)
  
  
(2015.11.25.)