시장과 경제는 대표적인 복잡계이다. 개인은 자신의 판단에 따라 자연스럽게 경제 활동을 하지만, 그 개별적인 선택들이 모여 전체적인 경제 현상을 만들어낸다. 이러한 창발적(創發的) 특성은 전통적인 경제학만으로는 설명하기 어려운 측면이 있다. 복잡계 연구가 확장되면서 경제 현상을 복잡계 관점에서 이해하고자 하는 시도가 활발해졌고, 특히 통계물리학 분야의 연구자들이 이 흐름을 이끌었다. 이들은 시장과 경제를 물리학과 복잡계 이론을 통해 분석하는데, 우리는 이러한 학문 영역을 경제물리학이라 부르고, 이 분야에서 활동하는 연구자를 경제물리학자라 부른다.
1905년, 알베르트 아인슈타인은 박사학위 논문에서 “분자 크기의 새로운 결정방법”을 제시하였다. 이 논문은 물속의 꽃가루가 지그재그로 불규칙하게 움직이는 ‘브라운 운동’을 설명하면서, 입자의 확산 계수를 이용해 분자의 크기를 계산할 수 있음을 보였다. 브라운 운동은 물리학에서는 ‘멋대로 걷기(random walk)’라 부르며, 이는 통계물리학에서 오랫동안 연구된 중요한 주제다. 사실 아인슈타인보다 앞서, 1900년 프랑스 수학자 앙리 푸앵카레의 제자 루이 바슐리에는 옵션가격이 무작위로 움직인다는 논문을 발표하였다. 그는 금융시장에서 가격이 멋대로 걷는다는 개념을 제안했고, 이는 훗날 금융시장의 시계열 분석에 필수적인 아이디어가 되었다. 바슐리에의 논문은 오랫동안 주목받지 못했지만, 1950년대에 이르러 MIT의 경제학자 폴 사무엘슨이 이를 재조명했다. 사무엘슨과 유진 파마는 모든 시장 참여자가 정보를 완전히 알고 있으며 합리적으로 행동한다는 “합리적 시장 가설”을 제시했다. 이 이론은 신고전파 경제학자들 사이에서 널리 받아 들여져 계량경제학의 기초가 되었다. 1973년에는 피셔 블랙과 마이런 숄즈가 이가설과 멋대로 걷기 개념을 기반으로 블랙-숄즈 방정식을 유도하였다. 이 방정식은 옵션 가격을 수학적으로 계산할 수 있게 해주었고, 이후 미국을 중심으로 다양한 파생상품이 개발되면서 금융시장은 고도화되었다. 미국은 첨단 금융기법으로 무장하며 세계 금융 시장의 주도권을 쥐게 되었다.
하지만 2008년 글로벌 금융위기는 이러한 이론의 허점을 드러낸 계기가 되었다. 합리적 시장 가설에 따르면 극단적인 위기는 발생 확률이 거의 없는 예외적인 사건이다. 그러나 실제로는 25 시그마 수준의 예외적 사건이 발생했고, 이는 기존의 가우시안 분포로 설명할 수 없었다. 브누아 망델브로는 이미 1960년대에 금융시장에서 가격 변동의 분포가 “두꺼운 꼬리 분포(fat-tailed distribution)”를 가진다면 극단적인 사건이 빈번히 일어날 수 있음을 지적했다. 통계물리학자들에게 두꺼운 꼬리 분포는 낯선 개념이 아니다. 물질이 상전이점 근처에서 상태를 변화시킬 때, 이런 비정상적인 분포가 자연스럽게 나타난다. 물리학자들은 시장이 스스로 상전이점 근처에서 작동하는 것이 아닐까 의심하기 시작했다. 1990년대 중반부터는 경제 현상에 통계물리학과 복잡계 이론을 적용하는 경제물리학자들이 등장했고, 2000년대 이후에는 다양한 연구 성과가 이어졌다. 특히 빅데이터가 개방되면서 복잡계 이론을 경제학에 접목하려는 시도는 급속히 확산되었다. 전통 경제학자들은 이러한 단순화된 물리학 모델이 현실성이 부족하다고 비판하지만, 아이러니하게도 경제물리학자들의 단순 모형은 실제 경제 현상의 복잡한 패턴을 효과적으로 설명해주고 있다.
이 책은 복잡계 이론, 혼돈 이론, 프랙털 이론, 그리고 상전이 이론으로 무장한 물리학자들이 경제와 금융 현상에서 발견한 흥미로운 패턴들을 소개한다. 필자는 복잡계 과학을 공부하면서 자연스럽게 경제물리학에 관심을 가지게 되었고, 연구실과 학술 논문 속에 잠자고 있던 이론들을 대중과 공유하고자 이 책을 집필했다. 경제물리학과 복잡성 경제학에 관심을 가지는 독자들이 더 많아지길 바라는 마음에서다. 미국과 유럽에서는 경제물리학과 복잡계 이론을 바탕으로 금융기관이나 스타트업에서 활약하는 ‘퀀트(quant)’들이 점점 늘어나고 있다. 반면 우리나라에서는 아직 이에 대한 개념조차 생소하다. 하지만 복잡계 경제학과 금융이론을 겸비한 인재들이 금융 창업에 뛰어든다면, 국내 금융 산업 역시 한 단계 도약할 수 있을 것이다.
필자는 경제물리학과 복잡성 경제학에서 시장의 아름다운 패턴을 발견하는 과정 자체에 큰 재미를 느껴서 연구에 몰두했지만, 이 패턴들은 단순한 호기심을 넘어서 실제 금융 투자 전략에 응용될 수 있을 만큼 실용적이기도 하다. 앞으로 경제물리학을 기반으로 성공적인 실물 투자자가 나타나기를 기대해 본다. 책에는 경제학적인 내용도 일부 포함하고 있는데 필자는 경제학자가 아니기 때문에 경제적 내용을 기술하는 데 한계가 있었다. 혹여 그릇된 정보가 있다면, 미리 양해를 구하며 틀린 점을 지적해 주기를 부탁드린다. 이 책이 완성되기까지 많은 분들의 도움이 있었다. 인하대학교 통계물리연구실의 조창희, 김동빈, 김재성, 노승훈 군에게 감사드리며, 특히 김동빈 군은 책 전체를 꼼꼼히 읽고 방향 설정에 큰 도움을 주었다. 이 자리를 빌려 진심으로 감사의 마음을 전한다.
