-생물의 주인-사람들의 사고방식, 행동양식은 어떻게 결정되는 것일까? ‘인간이란 무엇인가?’ 리처드 도킨슨은 이책에서 이렇게 말한다. 인간은 유전자의 생존기계의 일종이며, 마치 인간, 생물체는 유전자에 의해 창조된 기계에 불과하다고 설명한다. 생물이 살아가는 목적은 유전자를 보호하기 위함이며, 그 이외에는 아무런 의미가 없다고 설명한다. 인간은 생각하는 존재이다. 1차원적으로 생각해 보면, 리처드 도킨슨이 주장한 이 논리는 전혀 맞지 않다. 나 또한 이 책을 읽기 전에는 작가의 생각에 반감을 가지며 읽었다. 어떻게서든 이 작가의 생각에 반박할 점만 생각 하면서 읽은 나지만, 이 책을 읽어 나갈수록 나 자신도 모르게 책의 논리에 맞춰 생각하기 시작하였다. 많은 사람들이 이 책을 읽기 전에 이 생각에 동의하기 힘들 것이다. 사람이 만약 유전자 자체만을 보존하기 위해 살고 있다면, 인간들이 생각하고 이루고 싶어 하는 ‘꿈‘이나 ’이상‘ 자체가 부정되는 것 같기 때문이다. 인간은 생각하는 동물이기 때문에, 지능이라는 것이 있는 특별한 생물이기 때문에, 이 책에서는 인간은 따로 분류하여 설명하였다.현재 세계의 생물학은 다윈의 진화론을 기반으로 하여 발전 되어 왔다. 도킨슨은 다위니즘 또는 자연선택설과 같은 일종의 패러다임들 기본 개념으로 독특한 발상과 놀라운 주장을 전개하고 있다. 즉 기존의 진화 단위인 개체를 불멸의 존재인 유전자로 보고 이기적 유전자의 존재를 설명하고 있다. 일단 먼저 동식물들의 목적의식을 생각해본다. 만약 모든 생물체가 유전자만을 목적으로 생각하고 있다면 생활, 행동 양식이 정해져 있을 수밖에 없다. 그리고 기본적으로 지구에 생명이 탄생했을 때부터 지금까지를 생각해 보면 이러한 결론은 사실으로 보인다. 왜냐하면, 그 오랜 시간동안 존재 해 왔던 것은 개체들이 아닌 바로 유전자이기 때문이다. 그렇다면 이 책의 기본적인 논리를 이해하게 된다. 즉 개체는 유전자들이 생존하기 위했던 도구, 기계일 뿐인 것이다.도킨슨에 의하면 생존한 유전자의 대부분은 이기적이기 때문에 살아남았다고 한다. 이는 쉽게 도출될 수 있는 이론이다. 생각해보면, 항상 대부분의 생체적 진화는 타종족의 변화에 따른 진화가 아닌 동족의 경쟁으로 인해 진행되어 왔다. 즉, 생존의 제일 강하고, 치열한 경쟁자는 타종족이 아닌 동족이라는 것이다. 제일 쉬운 예로 다윈의 진화론에 나오는 기린이야기를 들 수 있다. 다윈의 진화론에 따르면 기린의 목은 처음부터 길지 않았다. 하지만, 목이 조금 더 긴 기린들이 나오기 시작했고, 목이 긴 기린들이 상대적으로 더 많이 살아남기 시작하여, 그 후에는 목이 짧은 기린은 멸종되었던 것이다. 즉, 유전자 자체는 처음에는 이기적이지 않을 수 도 있지만, 만약 무리 중에 하나의 이기적 유전자가 나타났다면, 그 이기적 유전자가 생존에 더 유리하게 되고, 시간이 지날수록 도태과정이 시작되는 것이다. 하지만 우리가 쉽게 생각할 수 있는 반례가 있다. 그것은 바로 무리생활을 하는 동물들이다. 겉으로 보기에는 이 행동들은 이타적으로 보이지만, 책에서는 무리생활이 절대로 이타적인 행동양식이 아니라고 생각한다. 무리생활은 안전성을 보장하고, 쉽게 먹잇감을 찾을 수 있게 하며, 단독생활보다는 훨씬 생존이 쉽다고 말한다. 무리생활을 하는 이유 중 가장 큰 한 가지는 포식자가 나타났을 때 볼 수 있다. 포식자를 발견 하였을 때 대부분의 무리동물들은 혼자 도망가지 않고, 경계음을 내어 다같이 도망치게 한다. 이는 혼자 도망갔을 때 무리를 이탈하여 쉽게 표적으로 되지 않고, 동료들과 같이 도망쳐 표적의 확률을 낮추기 위함으로 볼 수 있다는 것이다. 즉 자신의 행동에 도움이 되는 경계음 내는 이타적으로 보이는 행동을 한 것이다.앞서 이야기 했듯이, 인간은 동식물과는 따로 거론된다. 12장에 나오는 ‘죄수의 딜레마’,와 ‘마음씨 좋은 놈이 일등한다’에서 도출하는 결론은 의미심장한 내용이다.'죄수의 딜레마' 게임을 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 게임을 통해 반복함으로써 도출해 낸 결론은 '배신', '협력', '관용' 등의 행동 가운데 최적의 전략은 '마음씨 좋은' 전략이며, 이는 소위 '진화적으로 안정된 전략(ESS)'에서의 결과와 일치한다는 점이다. 이 주장을 뒷받침하는 재미있는 얘기는 '영합 게임(zero sum game)'과 '비영합 게임(nonzero sum game)'으로서도 보충 설명되는데, 12장에서의 결론은 결국 '이기적 유전자의 기본 법칙에서 이탈하지 않고 서로 기본적으로 이기적인 세계에서조차도 협력과 상호 부조가 어떻게 번창하는지'에 관한 얘기이다. 유전자를 둘러싼 자연 환경이 때때로 '죄수의 딜레마' 게임을 설정하기도 하고, '영합 게임'에 맞딱뜨리게도 하겠지만 '이기적 유전자에 지배되면서까지 마음씨 좋은 놈이 일등이 될 수 있다'는 자비심 깊은 사상이 '진화적으로 안정된 전략'임은 시사하는 바가 결코 단순하지 않다고 생각된다. 밈-새로운 자기 복제자 파트에서는 작가가 ‘인간만이 만들어 놓은 ‘문화’에 대한 유전 가능성은 존재하는가?’에 대해 새로운 자기 복제자인 ‘밈meme'의 개념을 제시하며 인간의 특이성을 설명한다. 즉 이 부분에서 도킨슨은 유전의 영역을 생명의 본질적인 면에서 인간 문화로 까지 확장한 이른바 밈이론, 즉 문화 유전론을 제시하였다. 이 이론의 핵심적 개념인 밈은 새로운 용어로서 모방을 의미한다. 유전자는 하나의 생명체에서 다른 생명체로 복제되지만, 밈은 모방을 통해 한 사람의 뇌에서 다른 사람의 뇌로 복제된다. 결과적으로 밈은 유전적인 전달이 아니라 모방이라는 매개물로 전해지는 문화 요소라고 볼 수 있다. 생명체가 유전자의 자기복제를 통해 자신의 형질을 후세에 전달하는 것처럼 밈도 자기복제를 하여 널리 전파하고 진화한다. 그리하여 밈은 좁게는 한 사회의 유행이나 문화 전승을 가능하게 하고, 넓게는 인류의 다양하면서도 매우 다른 문화를 만들어 나가는 원동력이 된다. 밈은 인간이 유전자의 복제 욕구를 수행하는 이기적인 생존기계라는 저자 스스로의 주장에 대한 유일한 희망일까? 재미있는 가설이지만 인간이라는 생명체가 지닌, 문화를 지닌 이기적인 개체인 인간의 특성을 나타내는 유일한 단서일까? 이 책을 통해 나는 생명 자체를 바라보는 새로운 관점을 가지게 될 수 있었다. 무엇 보다 ’밈‘이라는 새로운 개념에 대해 흥미를 느꼈다. 이러한 새로운 개념을 통해 우리는 유전자 뿐만이 아닌 밈이라는 것을 위해 살아가고 있다는 것을 알 수 있었다.또 아주 흥미로웠던 부분은 이타성에 대한 언급이다. 동서양을 막론하고 이타성에 대한 연구는 끊임없이 진행되어 왔다. ‘선악론’을 기반으로한 마키아벨리의 ‘군주론’, 그리고 ‘성선론’을 기반으로 한 장자의 저서들, 하지만 이렇게 긴 역사를 지닌 인간들도 아직까지 선악,선론에 대해 확실한 답변을 내놓지 못하고 있다. 앞으로도 계속될 것이다. 지구상의 수많은 생명체 가운데서도, 인간은 자아를 인식하는 능력을 획득한 특이한 존재이다. 인간의 본성에 대한 논쟁은 인간의 특유 특성에서 비롯한 물음이다. 도킨스는 스스로를 다위니즘의 신봉자이자 전도사라고 지칭한다. 그는 기존에 두루 지지받았던 학설인 그룹 선택설에 내포된 치명적인 논리적 결함―그룹의 경계를 어디까지로 정의하느냐에 따라서 외연이 확장될 수도 있고, 따라서 ‘종을 위해 이타적으로 행동하는’ 개체들이 어디부터가 적이고 아군인지 분간하기 힘들게 된다는 문제를 비판한다. 도킨스는 더 나아가 자연 선택을 유도하는 주체가 ‘개체’가 아닌 ‘개체의 몸-운반체’를 빌린 유전자라는 주장을 펼친다. 또한 유전자는 의식적 존재가 아니고 유전자 풀에서 자신의 사본을 될 수 있는 한 많이 퍼뜨리는 방향으로 운반체의 진화 양상을 유도하는 이기적인 존재라는 것이 이 책의 주요 논점이다. 물론 이 책에서 제시하는 내용은 꽤나 설득력이 있지만 반드시 정답은 아닐 것이다. 이 책에서는 많으 경제적 이론과 정리를 통해서도 이기적 유전자를 도출해 낸다. ‘게임이론’, 그리고 ‘반복 죄수의 딜레마 게임’ 등은 개체들의 이타적 성향과 인간세계에서 우리가 공동체의 일원으로 해야 할 행동에 대해 많은 시사점을 던져준다. 무임승차(상대가 협력할 때 이익을 얻으면서 나는 배신하는 전략)를 하는 개체가 무리의 대다수를 차지하게 되면 무리는 절멸의 위기에 빠질 수도 있다. 그런 성향을 지닌 무리는 자연 선택에 의해 생존하지 못했을 것이다. 아마 유구한 진화의 역사를 거치면서 생명체들은 무임승차의 전략이 당장은 이득일지 몰라도 근본적으로 봤을 때 근시안적 전략이라는 교훈을 얻었을는지도 모르겠다.
Heat Transfer-Term Project-[Hyper-Sensitive Tooth]Professor : 한 학 수 교수님Date : 2012. 12. 24Members :INDEX1. Introduction 32. System Model 42-1. Modeling 42-2. Summary 53. Theory 64. Graph 104-1. System 1 124-2. System 2 145. Conclusion 176. Reference 187. Coding 191. Introduction앞선 다른 프로젝트의 경험상 주제를 잘 선정하는 것이 난이도 및 완성도에 큰 영향을 줄 것이기에, 어떤 주제가 적합할지에 대해 많은 고민을 하였다. 그 과정에 조원 한명이 사랑니를 뽑고 와서 찬물을 마실 때 고통을 호소하였고, 그로부터 주제에 대한 영감을 얻게 되었다. 우리 조는 갑작스럽게 찬 물이나 얼음을 먹었을 때, 치아 신경이 ‘시림’을 느끼는 것에 대한 열전달적인 분석을 주제로 선정했다.치아의 구조는 왼쪽의 그림과 같다. 신경부는 크게 법랑질(Enamel)과 상아질(Dentin)로 둘러싸여 있는데, 병적인 원인에 의해서 상아질이 외부세계에 노출된다. 이때 상아질에는 상아세관이라는 미세한 구멍이 신경까지 연결되어 있는데, 이로 인해 치아가 매우 민감하게 반응하여 시림을 느끼게 된다.우리가 살펴볼 것은 이러한 신체적인 현상을 열전달적인 지식을 동원하여, 법랑질과 상아질이 같이 존재할 때, 치아에서의 온도 Profile을 구해보고 그래프로 나타내 볼 것이다. 이를 통하여 외부 자극에 의해서, 가장 안쪽에 있는 신경이 느끼는 온도의 차이가 얼마나 되는지 알 수 있다. 그리고 어느 정도의 온도 차이를 신경이 느낄 때 우리가 시림을 느끼는 지 분석할 수 있을 것이다. 그 외에도 또한, 시린 이를 위한 치약의 효과를 분석해 볼 수 있다. 시중에 나와 있는 시린 이 전용 치약은 노출된 상아질을 덮어줌으로써, 시린 현상을 감소시킨다. 따라서 법랑질 대신 시린 이 치약이 상아질을 코팅할 때, 치아에서의 온도 Profile을 그래프로 나타내어, 어떻게 민감함을 감소시키는 지에 대해 분석해 볼 것이다.(Summary)1. 정상적인 치아에서 얼음물을 마셨을 때 법랑징과 상아질, 그리고 신경의 온도가 시간에 따라 어떻게 변화하는지 알아 볼 것이다.2. 상아질이 드러난 치아에 시린 이 전용 치약을 사용해 치약성분이 일정 두께만큼 치아의 보호막 역할을 해줄 때 온도 profile을 그려 비교해 봄으로써 증상 완화 효과를 확인한다. (상아질을 보호하는 치약의 두께는 0.5mm로 가정한다)2. System Model2-1. Modeling- System1 : 이빨은 Crown이라고 표현되는 백색의 에나멜(Enamel)과, 내부에 황색의 상아질(Dentin), 그리고 상아질에 둘러싸인 신경(Pulp)이 주된 구조를 형성한다. 왼쪽의 치아 단면도와 직접 발치한 사랑니의 단면을 참고하여 오른쪽의 간소화된 치아 구조 모델을 그려보았다. 오른쪽의 그림에서 검정색은 에나멜의 Crown, 주황색은 상아질, 빨간색은 신경을 나타낸 것이다. 신경은 왼쪽 그림에서 치아 내부에 ‘H’자 모양으로 형성되어 있으며, 우리는 필요에 의해 ‘H’자의 윗부분 만 따로 나타내었다. 노란 박스 안에서 왼쪽에서부터 치아 표면을 x=0, 에나멜과 상아질의 경계를 x=a, 상아질과 신경의 경계를 x=b로 설정한다. 치아 외부의 온도가 신경까지 전달되는 것은 치아 깊숙이 있는 신경 중심부 보다 잇몸 위쪽으로 솟아 있는 부분으로 치아 외부로부터 최단거리에 있는 신경부분이 가장 먼저일 것이기 때문에 우리는 건강한 치아에서 얼음물을 마셨을 때, 열이 전도되는 모델을 오른쪽 그림의 노란 박스(System1)로 나타내었다. 에나멜과 상아질에서의 온도는 각각 U _{1} ,``U _{2}로 표현한다.| 얼음물을 마셨을 때, 물은 액체이고 얼음에 의해 온도가 0CENTIGRADE 로 유지되는 Well Contact 된 유체로, 얼음물과 접하게 될 때부터 에나멜의 표면온도 U _{1} (0,t)=0 CENTIGRADE 로 유지된다고 설정하였다. 치아의 내부에서 역시 에나멜과 상아질은 Well Contact 된 두 종류의 고체로 가정하였으며, 따라서 U _{1} (a,t)=U _{2} (a,t) 이다. 문헌에 의해 에나멜의 전도도 k _{1} =2.23 TIMES 10 ^{-3} `[ {cal} over {cm.sec. CENTIGRADE } ], 상아질의 전도도 k _{2} =1.39 TIMES 10 ^{-3} `[ {cal} over {cm.sec. CENTIGRADE } ] 이다. 열전도는 위에서 아래로, 두꺼운 수직방향보다 비교적 얄은 가로방향으로 먼저 신경에 전달될 것이기 때문에 가로방향 One-dimensional하게 전달된다고 가정하였다. 그리고 얼음물을 마시기 전, Steady-State에서, 치아 표면의 온도 로 직접 측정한 조원들의 구강내부온도와 같을 것이라고 설정하였고, 신경과 맞닿아 있는 상아질 내면의 초기 온도는 혈액이 순환하는 신경과 맞닿아 있으므로 체온과 같다고 가정해 U _{2} (b,0)=36 CENTIGRADE 로 설정하였다. Heat flow 측면에서, 식 전개를 위해 에나멜과 상아질의 경계에서의 열흐름 q _{1} (a,t)=q _{2} (a,t)이고, 신경과 상아질의 경계에서는 신경에서 흐르는 혈류에 의해 Convection이 일어난다고 가정하여 q _{2} (b,t)=q _{v`} ``` RARROW k _{2} {Partial U _{2}} over {Partial x}{} _{x=b}=h(U _{2} -U _{f} )가 된다.- System2 : System1에서의 기본가정을 그대로 적용한다. 단, 시린이(Hyper-sensitive Tooth) 증상이 나타나는 것은 에나멜의 손실 또는 잇몸의 벌어짐에 의한 상아질의 노출에 따라 신경까지 찬 온도가 빠르고 급격하게 전달되기 때문이다. 따라서 전용 치약으로 상아질을 보호하는 곳을 두 번째 시스템으로 잡고 오른쪽 그림에서 작은 노란박스로 나타내었다. 상아질의 두께는 상부에서와 같은 3mm로 가정하였으며 치약의 두께는 0.5mm로 가정하였다. Initial Condition은 열원이 없는 Steady-State로 가정하였고, Empirical 데이터를 참고하였다. 온도 U _{1} (x,0)=33 CENTIGRADE `(0 LEQ x