창발

창발(創發)또는 떠오름 현상은 하위 계층(구성 요소)에는 없는 특성이나 행동이 상위 계층(전체 구조)에서 자발적으로 돌연히 출현하는 현상이다. 또한 불시에 솟아나는 특성을 창발성(영어: emergent property) 또는 이머전스(영어: emergence)라고도 부른다. 자기조직화 현상, 복잡계 과학과 관련이 깊다.

창발의 정의

창발은 새로운 것이 일시적인 과정, 창조가 성장이나 진화로서 일시적이 아닌 것으로 고찰되는 것을 말하고, 사물이 아닌 성질이 그 어느 구성부분에 의해서도 가지고 있지 못한 것을 말한다. 예를 들어 암모니아 냄새는 수소나 질소에서는 존재하지 않고, 화학의 법칙으로서는 예견할 수 없다. 창발에 대한 설이 보다 일반적으로 말하는 것은 조직의 일정 수준에서 실체에 속한 성질은 그보다 낮은 차원에서 발견된 성질로부터는 예견할 수 없다는 것이다. 그것의 역(전환명제)처럼, 환원주의는 다양한 해석을 인정하고 있다.
"역학적 반응과 화학적 반응만을 알고 있는 자는 생명에 대해 예측할 수 없다."(S. Alexander, 공간, 시간 그리고 신, 1920)
"개개의 구성원이 가지고 있지 않으므로 그것들이 상호 작용했을 때에 나타날 것으로 결코 예상하지도 못한 동작이 그야말로 창조적으로 발현되는 것"(John. L. Casti, 1997)
창발성은 정의에 따라 단순한 물리법칙으로 나타낼 수 없다.
또한 대개 창발적 체계의 적응성을 높이기 위해서는 여러 종류의 되먹임을 조작하는 일이 필요하다. 모든 창발적 체계는 더 높은 수준의 학습을 촉진하는 쌍방향 연결 되먹임으로부터 만들어진다.

창발 현장

전체는 부분의 합보다 크다. 즉 미시적인 부분의 각각의 특성만으로는 설명할 수 없는 전체로서 나타나는 복잡한 현상이 있다. 이를 창발 현상이라고 한다.
창발현상은 전체적인 의도를 가지고 세세하게 조직된 현상이 아니라는 점에 유의해야 한다. 그 예시로, 거듭제곱법칙을 나타내는 수많은 현상은 시스템 전체를 관장하는 중앙권력이나 초자연적 존재에 의해 만들어진 것이 아니다. 붉은악마 신드롬도 정부나 월드컵조직위원회와 같이 통제 기관에서 특정한 계획에 따라 조직한 것이 아니라, 국민들이 인터넷과 방송매체, 주변과의 접촉 등을 통해 자발적으로 상호작용을 일으키며 나타난 현상이다.

창발성과 규칙

창발성은 규칙만 알아서는 예측하거나 계산할 수 없다. 그것이 나타나는지 보려면 계를 작동시켜야 한다. 따라서 그런 계는 본질적으로 이원론적인 특성을 지닌다. 즉 단순한 논리규칙을 토대로 하지만 거기에서 나오는 행동은 단순하지도 논리적이지도 않다. 창발적 시스템 역시 규칙의 지배를 받는 시스템이다. 창발적 시스템이 학습과 성장의 능력 그리고 실험의 가능성을 갖는 이유는 저차원의 규칙을 엄격히 따르기 때문이다. 한 예로 개미들은 다른 개미들과 마주치는 패턴에 기초해 먹이를 조달할 것인지 다른 일을 할 것인지를 결정하고, 알렉사 소프트웨어는 클릭 패턴에 기초하여 연결을 만들어낸다. 게임처럼 창발적 행동도 규칙에 의해 정의된 범위 내에서 행동하는 것과 관련된 문제이면서 동시에 공간을 이용하여 부분의 합보다 더 큰 무엇인가를 창조하는 문제이다.

창발성과 자기조직화

창발성은 모든 복잡계가 보여주는 특성이다. 가령 흰개미들은 집을 지을 만한 지능이 없지만 그 집합체는 역할이 다른 개미들의 상호작용을 통해 거대한 탑을 세운다. 복잡계에서 하위수준(구성요소)에는 없는 특성이 상위수준(전체구조)에서 창발하는 것은 자기조직화능력 때문이다. 자기조직화에는 분명 위대한 힘과 창조적 에너지가 있지만 그 힘과 에너지가 지능과 같은 능력을 발휘하려면 특정한 형태를 향해 변해가야 한다. 자기조직화의 가장 간단한 보기는 모래언덕이다. 모래를 한 번에 한 개씩 떨어뜨려 언덕을 만든다면 경사가 가파를수록 더욱 큰 사태가 일어나면서 많은 모래알이 아래로 흘러내릴 것이다. 위에서 떨어뜨리는 모래알과 아래로 흘러내리는 모래알이 평형을 이루는 임계상태가 되면 모래언덕은 더 이상 커지지 않는다. 모래언덕처럼 완전히 안정되지도 않고 완전히 무질서하지도 않은 상태에서 전체 모양을 유지하고 있는 것을 자기조직화라고 한다. 자기조직화 현상에 도전하여 학문적 성과를 거둔 대표적 인물로 벨기에의 화학자인 일리아 프리고진을 들 수 있다. 그는 1977년 비평형 열역학의 비선형 과정에 대한 연구업적으로 노벨상을 받았다.

복잡계 과학과의 관계

시간이 지나도 전체는 어떤 구성요소보다도 더 오래 존속한다는 것은 복잡한 체제를 정의하는 특징이다. 복잡한 것은 단순히 뒤엉켜 있는 것과는 다르다. 이것은 창발의 여부를 가지고 명확하게 구분된다. 많은 구성요소를 가지고 있다 해도 거시적인 새로운 질서가 나타나지 않는다면 그것은 뒤엉킨 시스템에 불과하다. 창발이 일어날 때 비로소 복잡계라고 할 수 있다.
창발성은 복잡계 과학의 기본 주제이다. 여기서 창발성은 상호작용하는 다수의 구성원(개체)으로 형성된 계에서 발생하는, 계의 전역적인 동작을 나타내는 전문 용어로써 시스템 이론에서 주로 사용된다. 복잡계 과학의 연구 대상은 사람의 뇌나 생태계같이 상호 관계가 중요한 현상이다. 이들을 통틀어 복잡계라고 부른다. 복잡계는 적어도 두 가지 면에서 공통점이 있다. 첫째, 복잡계는 단순한 구성 요소가 수많은 방식으로 상호작용한다. 가령 사람 뇌는 수십억 개의 신경세포가 거미줄처럼 연결되어 있다. 주식시장은 수많은 투자자들로 들끓는다. 둘째, 복잡계는 환경의 변화에 수동적으로 반응하지 않고 구성 요소를 재조직하면서 능동적으로 적응한다. 사람 뇌는 끊임없이 신경세포의 회로망을 재구성하면서 경험을 통해 학습하고 환경에 적응한다. 즉, 복잡계는 단순한 구성 요소가 상호간에 끊임없는 적응과 경쟁을 통해 질서와 혼돈이 균형을 이루는 경계면에서, 완전히 고정된 상태나 완전히 무질서한 상태에 빠지지 않고 항상 보다 높은 수준의 새로운 질서를 형성해낸다. 복잡계의 창발적 운동은 예측할 할 수 있는 것이 아니며, 계를 구성하는 개개의 성분을 독립적으로 분석하여 알아낸 지식들로부터는 만들어 낼 수 없는 운동이다.
복잡계는 간단하게 이야기하면 창발현상을 보이는 시스템이라고 할 수 있다. 그런데 복잡계의 개념과 이론은 자연과학과 사회과학의 다양한 분야에서 함께 발전해왔기 때문에 일률적으로 통일된 정의는 없다. 흔히 인용되는 여러 분야의 학자들이 내리는 정의도 다양하다. 이러한 관점의 차이는 창발이 일어나기 위해 시스템이 갖춰야 하는 특징과 그것을 표현하는 방식의 차이 때문이다.
복잡성에는 똑같은 대상에 대해 이야기하더라도 이를 바라보는 축척에 따라 복잡성의 정도가 달라진다는 중요한 특징이 있다. '축척이 작아진다'는 것은 더욱 가까이 접근하는 것, 즉 보다 미세한 부분까지 바라본다는 뜻이다. 축척이 원자와 분자 각각을 구분할 수 있는 수준으로 내려가면 복잡성은 급격히 커진다. 이것은 동일한 구성요소들을 모아놓은 시스템이라고 해도 축척에 따라 복잡성의 변화양상은 다양할 수 있음을 보여준다. 그리고 이러한 경향은 기업 조직에도 적용된다. 이러한 복잡성의 관점에서 복잡계를 다시 정의하면, 복잡계는 축척을 변화시킴에 따라 그 복잡성이 뚜렷한 변화를 보이는 시스템을 말한다. 이와 같이 축척이 커지며 새로운 질서가 나타나는 것이 바로 앞서 이야기한 창발이다.
복잡계의 행동은 언뜻 보아 무질서한 것 같다. 왜냐하면 구성요소의 상호작용이 고도로 비선형적인 행동을 나타내기 때문이다. 비선형세계에서는 초기 조건에서 발생하는 작은 변화가 출력에서는 엄청나게 큰 변화를 야기한다. 그러한 현상의 하나가 혼돈(카오스)이다. 카오스는 바다의 난류 또는 주식 가격의 폭락처럼 불규칙적이며 예측하기 어렵다. 그러나 복잡계는 혼돈 대신 질서를 형성해낸다. 혼돈과 질서의 균형을 잡는 능력이 있기 때문이다. 다시 말해서 혼돈계와 복잡계는 비선형이라는 점에서 같지만 혼돈계에는 혼돈이, 복잡계에서는 질서가 나타난다는 면에서 다르다.
복잡계는 단순한 구성요소가 상호간에 끊임없이 적응과 경쟁을 통해 질서와 혼돈이 균형을 이루는 경계면에서, 완전히 고정된 상태나 완전히 무질서한 상태에 빠지지 않고 항상 보다 높은 수준의 새로운 질서를 형성해 낸다. 이를테면 단백질 분자는 생명체를, 기업이나 소비자는 국가 경제를 형성한다. 단백질 분자는 살아 있지 않지만 그들의 집합체인 생물은 살아 있다. 생명은 단백질이 완전히 고착되거나 완전히 무질서한 상태에서는 솟아날 수 없다. 질서와 혼돈 사이에 완벽한 평형이 이루어지는 영역에서 생명의 복잡성이 비롯된다.
이처럼 혼돈과 질서를 분리시키는 극도로 얇은 경계선을 혼돈의 가장자리(edge of chaos)라 한다. 요컨대 생명은 혼돈의 가장자리에서 창발하는 것이다. 생명은 혼돈의 가장자리에서 한쪽으로는 너무 많은 질서, 다른 한쪽으로는 너무 많은 혼돈 속으로 언제든지 빠져들 위험을 간직한 채 평형을 지키려는 유기체의 특성이라 할 수 있다. 혼돈의 가장자리는 복잡성 과학을 상징하는 용어가 되었다. 복잡계는 혼돈의 가장자리에서 가장 복잡한 행동을 창발함과 동시에 환경에 가장 잘 적응할 수 있기 때문이다.
복잡성 과학은 1980년대에 등장한 풋내기 과학이며 장래가 반드시 낙관적인것만은 아니다. 그럼에도 거의 모든 자연 세계와 사회 현상이 복잡계로 간주될 수 있기 때문에 창발의 원리를 밝히려는 복잡성 과학에 거는 기대는 상상 외로 크고 뜨거울 수밖에 없다.

철학에서의 창발

이전 단계에는 없던 성질이 윗 단계에서 갑자기 나타나는 것으로, 낮은 수준으로의 환원 불가능성을 강조한다.

과학에서의 창발

복잡한 모형의 과정 또는 단순한 규칙이나 원인으로부터의 형성 결과를 말하며, 모형이 규칙으로 설명되는 것, 즉 환원가능성을 암시한다.

자연과 창발주의

자연에서 발견되는 창발적 성질은 자명한 이치이다. 그러나 이러한 성질 모두가 필연적으로 예측 불가능한 것은 아니고, 그래서 창발이란 의미가 요구되는 것이다. 이 주장은 사실에 있어서 불분명한 점이 있다. 만일 성질을 기술하는 단어가 관찰-술어적 이어서 명시적으로만 정의될 수 있다면, 성질에 대한 첫 예시성이 예견될 수 없다고 주장하는 것은 진부한 것이다. 그 이론가는 어떤 예상을 앞서서 공식화할 단어가 모자라게 되는 것이다. 반면에, 만일 단어로서 성질을 상술할 수 있다면, 그 때는 구두로서 이러이러한 조건 아래서 예시될 수 있는 예상을 할 수가 있게 되는 것이다. 그의 예상이 잘 설정이 된다는 것은 배경적 이론의 훌륭함에 달려 있는 것이다. 화학과 맛의 생리학 모두를 잘 알 때 설탕이 달다고 할 수 있는 것이다. 그래서 창발주의는 주어진 시간에 우리의 지식이 경험적인 한계 내에서 이용이 되는 것이다.

창발적 진화

물질에서 생물로, 하등생물에서 고등생물로의 진화를 의식 발생까지 포함시켜 설명하고자 하는 설. 각각의 것의 결합에 의해 새로운 성질이나 상태가 나타나는(수소와 산소가 화합하여 물이 생기는 경우 등) 것을 기초로 한다. 게슈탈트 심리학의 원리를 진화이론에 적용한 것으로 조어이다. 한편 변증법을 자연계에 적용한 것이라고 주장하는 견해도 있다. 여러 창발론자는 각각의 사고방식에 다소의 차이가 있지만 대부분의 경우는 창발의 또 다른 의미인 ‘기존하는 것의 전개’라는 관념도 포함하고 있으며 창발의 기초에는 지구상의 원초적 물질 중에 이미 생명을 향한 막연한 방향성의 존재 혹은 생명이 창발하는 물질은 물리학이나 화학에서 규정하는 것과 다르다고 하는 가정을 설정하고 있다. 창발적 진화학자들은 '창발적 전체' 또는 '통합적 전체'을 주장하고 있는데, 이 성질로 자기완결성이 있다. 이는 부분적 결합에 의해 새로운 성질을 갖는 전체가 출현하는 것으로, 오래전에는 군집의 유기적 총체로 성질을 강조하기 위해 사용한 적도 있었지만, 현재는 별로 사용하지 않는다. 다만 구성요소 간에 상호작용이 다수 결합된 네트워크 시스템을 다루는 수리 분야에서는 각각의 관계가 겹쳐서 예측할 수 없는 전체 거동의 출현이 주목받는다.

생명의 조직화

세포의 특징, 즉 형질은 복잡계의 창발성과 비슷하다. 계산으로는 그것을 포착하기가 어렵다. 이는 인간 같은 다세포생물로 가면 더 복잡해진다. 인간의 몸에는 약 100조 개의 세포들이 계층 구조를 이루고 있으며, 계층의 각 단계는 위아래 단계들에 의존한다. 몸은 기관으로 이루어지고, 기관은 조직으로 이루어지며, 조직은 세포로 이루어지고, 세포는 더 작은 세포소기관으로 이루어진다. 이런 식으로 분자 단계까지 죽 이어진다. 단계 사이에는 끊임없이 정보가 흐르므로, 복잡성의 어떤 단계에서 명확히 구분 짓는 임의의 선을 긋기란 불가능하다. 구름이나 난류처럼 생물도 다양한 규모에 걸쳐 구조를 보여준다.

정보과학에서의 창발

창발성을 응용하는 기술은 단지 사용자에게 좀더 친숙한 응용 프로그램을 만드는 범위를 훨씬 넘어설 것이다. 그것은 대중매체에 대한 정의를 바꾸고, 공적인 삶과 사적이니 삶을 구분하던 관습적 기준을 변화시킬 것이다.

대도시의 보도 정보망

보도는 도시 시민들 사이에서 정보가 오가는 주요 통로이다. 주민들은 보도 위에서 이웃들과 마주치고 그들의 상점과 집을 지나가면서 정보를 얻는다. 보도에서는 완전한 타인들 사이에서도 비교적 높은 대역의 통신이 이루어지며 수많은 개인들이 혼합되어 무작위적인 형태를 이룬다. 보도가 없다면 도시는 후각이 없는 개미 또는 일개미가 너무 적은 개미 집단과 같을 것이다. 보도는 적절한 종류와 적절한 수의 국지적 상호작용을 제공한다. 보도는 도시 생활의 간극을 잇는 연접부이다. 이것은 창발성의 개념들을 이용하여 어떤 사회적 문제를 생각하면 그 문제와 과거의 접근 방식이 완전히 새로운 시각에서 보이는 하나의 예이다.

정치에서의 창발

대부분의 진보적 운동에서 요구하는 것들은 적응성 있는 자기조직화 체제가 아니면 이루어지기 어렵다. 진보적 운동과 자기조직화 체제는 둘 다 집단 지능을 중시하고 과도한 권력 집중에 반대하며 변화에 익숙하기 때문이다. 진정한 세계적 전망을 추구하는 운동이라면 중앙집권적 권력에 의존하는 것이 불가능할 것이고 적응성 있는 자기조직화만이 유일한 길이 될 것이다.
창발성의 진보적 가능성을 분명하게 드러내는 예로 WTO 반대운동이 있다. 이 운동의 조직구조는 자기조직화 체제의 분산적 세포 구조를 분명히 보여준다.