경제학과 물리학의 유사성

인류는 1만년 전 수렵시대를 거처 농업혁명으로 농경시대를 맞이하면서 식주의를 개선하고 18세기 산업혁명을 일으키게 되었다. 산업혁명으로 생산되는 문명의 이기와 상품은 자연과학법칙, 특히 뉴턴의 역학법칙, 볼츠만의 열역학법칙에 기초를 두고 있다.
또한 산업혁명으로 인한 경제성장은 경제법칙으로 해석이 된다. 이들 법칙은 다음과 같이 과학적 함수에 유사성을 보여주고 있다.

열역학 법칙 (The Thermodynamics Laws)

제 1법칙 (에너지 보존법칙)
W=Q-dU, W는 생성되는 일, Q는 가해진 열양, dU는 내부에너지(손실), 쉽게 표현하면 ‘출력=입력-손실’이 된다.
이 법칙은 가해지는 열의 양을 100%의 일로 바꿀 수 없다는 법칙이다. 이를 생성효율이라고도 표현하는데, 예를 들어 휘발유 내연기관 효율은 20-50% 정도 된다. 즉 10 리터의 휘발유를 태울 때 2-5리터만 주행에 사용된다. 나머지는 손실로 환경오염이 된다. 따라서 높은 효율은 환경 오염방지에 도움이 된다.

경제학에서 생산효율은 가격인플레의 지표가 된다. 왜냐 하면 효율이 낮으면 손실이 높아져 생산가가 오르기 때문이다. 예를 들어 같은 상품을 만드는 A, B 두 기업체는 생산효율에 따라 상품의 가격이 결정되어 효율이 낮은 기업은 손실에 의한 높은 생산가격으로 경쟁에서 탈락되는 이치다.

제2법칙 (엔트로피 증가법칙)

폭포수는 높은 데서 낮은 곳으로 떨어지고, 열은 높은 온도에서 낮은 온도로 흐른다. 이러한 자연 현상을 여러 형태의 에너지 흐름이라 한다. 이 흐름은 일방통행이다.
이 에너지 흐름을 물리학에서 열역학 제2법칙에 의한 엔트로피(Entropy) 증가로 표현한다.

인간은 육체적으로 생존하기 위해 하루 평균 2400칼로리가 필요하다.
그러나 인류는 더 편한 생활양식을 영위하기 위해 엄청난 에너지를 사용한다. 예를 들어 현존하는 인류는 현대생활양식을 위해 인프라도 구축하고 주택 및 건물을 짓고 교통수단을 이용하고 냉난방, 미디어를 이용하고 일체의 물리적인 문명생활 등등에 에너지를 사용한다. 통계국은 각국의 연간 에너지 소비량을 통계로 보여준다.
이 수치를 365일로 나누고 국민의 수로 나누면 하루 1인당 에너지 소비를 칼로리로 나타낼 수 있다. 캐나다인은 1인당 하루 2억3천9백만 칼로리의 에너지를 소비하고 있다. 한국 거주 한국인은 1억 5천9백만 칼로리를 쓴다.

이 에너지 흐름으로 인류는 인위적으로 엔트로피를 증가시킨다. 특히 화석연료 사용으로 이용하는 에너지는 지구 온난화를 일으키는 주범인 탄소 화학물질을 생성한다.
경제학적으로 분석한다면 국민총생산증가는 국민 엔트로피 총증가에 비례된다.
문제 시 되고 있는 지구온난화 해결책을 위한 연간 경상비용은 세계총생산양의 1.4 %로 집계되고 있다. 2023년 105조달러에 이른 세계총생산량의 1.4 %는 약 1.5조달러가 된다.
한국의 GDP 1.7 조 달러에 비교된다.

뉴턴의 운동 법칙(Newton’s Laws of Motion)

제 1법칙
정지된 전차 안에 탄 승객들은 전차가 급속도로 출발하면 전차가 향하는 반대 방향으로 쏠린다. 반대로 일정한 속도로 달리던 전차가 급브레이크를 걸면 승객들은 전차 운동방향으로 쏠린다. 뉴튼(Isaac Newton, 1643-1727)은 이 법칙을 ‘관성의 법칙’, ‘제1법칙’으로 정의했다.

이 물리현상을 경제학에 비유한 아담 스미스(Adam Smith, 1723- 1790), 국부론 경제학자는 정체된 경제는 보이지 않는 손에 의한 경제 활성의 탄력을 받고 성장의 속도를 계속 유지한다는 경제의 관성법칙을 정의했다.

제2법칙
뉴튼은 물체의 질량이 가속을 받으면 힘이 생기는 현상을 F(힘)=M(질량)XA(가속도)로 표현하여 뉴튼의 제2운동법칙으로 정의했다.
이 공식에 시간의 관념을 곱하면 FT(역적)=MV(운동량), 즉 운동량은 힘의 축적과 같다는 물리학 공식이 나온다.

미국 경제학자 피셔(Irving Fisher (1867-1947 )는 이 공식과 비슷한 교환 방정식 MV=PQ 이론을 발표했다.
M은 Money(화폐), V는 VELOCITY(화폐가 경제활동으로 움직이는 속도). 따라서 MV는 총경제활동에 의한 통화량이 된다.
P는 Price(상품가격), Q는 Quantity(총생품양), 따라서 PQ는 국민총생산이 된다. 즉 돈이 돌면 경제성장이 되는 공식이다.

경제성장 없이, 국민총생산 증가 없이 통화량이 증가하면 인플레가 유발한다는 공식이다. 정부는 시중 이자율과 인플레를 조정한다. 미국이나 캐나다 경우 인플레를 3% 미만으로 유지하기 위해 이자율을 조정한다. 실제로 이 네 가지의 변수들 외에 다른 가정과 변수들이 복잡하게 얽혀 있다.

제 3법칙
주먹으로 책상을 세게 치면 손에 부상을 입는다. 손으로 내리치는 힘만큼 책상이 역으로 손을 치기 때문이다. 뉴튼은 이 물리현상을 ‘작용과 반작용의 법칙’이라 부르고, 뉴튼의 제3운동법칙으로 정의했다.

아담 스미스는 작용과 반작용 법칙을 경제학의 공급과 수요법칙에 비유했다. 즉, 필요한 상품이나 서비스를 제공하면 수요에 의해 소비된다는 원리를 비유한 것이다.