[사이언스칼럼]수학은 아름답다

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼]수학은 아름답다

윤강준 국가수리과학연구소 산업수학전략연구부 박사

  • 승인 2020-07-23 15:04
  • 수정 2020-07-23 15:36
  • 신문게재 2020-07-24 18면
  • 임효인 기자임효인 기자
윤강준
윤강준 국가수리과학연구소 산업수학전략연구부 박사
수학은 증명이 논리적이고도 정확하고 엄밀하다. 그래서 수학의 증명은 아름답다. 우리는 아름다운 자연경관이나 음악을 보고 들을 때 벅찬 감동으로 다가올 때가 있다. 수학도 마찬가지로 그 증명의 완벽함을 이해했을 때 논리와 증명방법에 아름다움을 느끼고 감동을 받는다. 그런데 많은 사람은 이 주장에 의아해하고 또 동감하지 않을 수 있다. 하지만 누구라도 한 번쯤은 다른 사람의 도움 없이 스스로 문제를 풀고 그 답을 맞혔을 때 기쁨을 느낀 경험이 있을 것이다. 주어진 순금으로만 왕관을 만들었는지에 관한 문제를 해결하기 위해 골머리를 앓던 아르키메데스가 우연히 목욕을 하다가 물이 넘치는 것을 보고 물질마다 단위 질량당 물이 넘치는 양(부피)가 다른 것을 깨닫고 기쁜 나머지 '유레카'를 외치며 목욕탕을 뛰쳐나왔다는 이야기를 한 번쯤은 들어보았을 테다.

왜 우리는 수학을 통해 즐거움이나 재미를 느끼지 못하는 것일까? 이유는 간단하다. 재미나 즐거움을 느끼기 위해선 그 대상을 다룰 수 있어야만 한다. 문제를 풀기 위해선 문제가 무엇인지를 알아야 그 문제를 어떻게 풀지에 대해 고민하게 되고 그만큼 몰입하게 된다. 수학의 자질이자 효과 중의 하나는 몰입을 통한 문제 해결능력이다. 저자는 학창시절 하나의 문제를 풀기 위해서 밤을 꼬박 지새운 적이 많았다. 그 문제를 풀기까지는 다른 일들을 진행할 수가 없었으며 여러 조건의 숨겨진 의미를 파악하고 이를 이용해 해결에 다다랐을 때의 기쁨을 지금도 생생히 기억하고 있다. 조건이나 식의 의미가 무엇이고 이들을 어떻게 이용하는지를 몸으로 체득하면, 비록 한 문제를 풀었지만 하나를 통해서 열을 알게 된다. 문제의 해답에 궁금증의 해소와 더불어 그 과정에서 수학적 사고를 익히게 되는 것이다.

물은 흐르고, 겨울이 오면 눈이 내리고 봄이 오면 다시 녹으며, 바람이 불면 나뭇잎이 흔들리는 등 우리의 주위에서는 많은 것이 서로 작용하며 변화를 만들어 낸다. 그렇다면 왜 변화는 일어나는 것이며 그 변화의 정도를 어떻게 표현할까? 뉴턴은 이런 움직임(변화)에 대해 설명하고자 노력했으며 이를 위해서 움직임(속도)의 변화는 그 물체에 작용하는 힘(F)에 비례하며 물체의 질량(m)에 반비례함을 알았다. 그래서 그는 속도의 변화를 수학적으로 표현하기 위해서 미분이라는 새로운 개념을 만들었고, 속도의 변화를 속도의 미분인 가속도(a)로 나타내 움직임의 변화에 관한 운동법칙을 F=ma라는 식으로 표현했다. 변화를 미분이라는 수학적 개념으로 표기함으로써 우주선의 발사와 별들의 운행 등을 포함한 거의 모든 물리적 현상을 이렇게 간단하고도 명쾌하게 표현한 이 식은 얼마나 아름다운가!

수학에 대한 즐거움이나 재미를 느끼고 나아가 그 증명의 완벽함에서 오는 감동과 아름다움을 왜 많은 이들은 느끼지 못하고 나아가 동의조차하기 힘들까? 그 이유는 수학을 다루는 능력이나 경험이 부족하기 때문이다. 수학을 다루기 위해선 먼저 사용되는 개념이나 용어의 정의를 이해하고 기호의 사용방법을 알아야만 한다. 개념이나 용어의 의미를 모르고 또 여러 수학적 기호들을 사용하는 법을 모르는데 어떻게 이들을 이용해서 문제를 설명하고 해결할 수 있겠는가? 피카소는 자신의 생각을 그림으로 표현하기 위해서 수천 번 지루하고도 재미없는 습작작업을 반복하고 나서야 자기만의 미술세계를 개척했다. 그래서 수학을 배울 때 문제 풀이를 배우기에 앞서 수학을 구체적으로 다루는 법을 배워야 하는 이유가 여기에 있다. 추상적인 학문인 수학을 체득하기 위해선 먼저 수학을 구체적으로 다루고 사용할 줄 알아야만 한다. 이를 통해 세상을 바라보고 수학적으로 설명하는 것을 보면 완벽하게 흐르는 과정을 통해 얻어지는 기막힌 결론에 아름다움과 감동을 저절로 느끼게 될 것이다. '알면 보이고 보이면 느껴나니 그때 보이는 것은 예전과 다르리라!' 윤강준 국가수리과학연구소 산업수학전략연구부 박사

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 대전 선도지구 발표… 둔산 신청 구역들 '희비교차'
  2. 대전 위장전입해 아파트청약… 부정청약 분양권 몰수
  3. "연구관리 전문기관 통폐합 졸속 추진 중단" 촉구
  4. 유성선병원, 천성교회 성금 1천만원 취약계층 진료에 사용
  5. 건강관리협회 대전충남지부, 한부모·조손가족 등 무료검진 지원
  1. 입영 앞둔 청년, 병역검사로 백혈병 발견… 숨은 질환 찾아
  2. 대덕특구 입구에 복합과학체험랜드 이달 착공… 과학 정체성과 차별성 '관건'
  3. 대전 노후계획도시 선도지구 둔산 2곳·송촌 1곳 '낙점'
  4. 앵커 시행 한 달 앞… 지역혁신 전략 시험대
  5. 농산업 혁신 이끄는 '영농 히어로' 5팀 선정

헤드라인 뉴스


통합 국군사관학교 대전 자운대에 창설… 당정 공식 결정

통합 국군사관학교 대전 자운대에 창설… 당정 공식 결정

육·해·공군 사관학교를 통합한 4년제 국군사관학교가 대전 자운대에 들어선다. 정부와 더불어민주당은 16일 국회에서 당정협의회를 열고 국군사관학교를 대전 유성구 자운대에 창설하기로 결정했다. 전날까지 유력하게 검토되던 자운대 설립안이 당정 협의를 거쳐 공식화된 것이다. 새로 출범하는 국군사관학교는 육·해·공군 사관생도를 통합 선발해 4년간 교육하는 방식으로 운영될 전망이다. 생도들의 잠재력을 살릴 수 있는 자율적인 학사 운영을 도입하고, 각 군의 전문성을 확보하기 위한 군별 훈련과 전공교육도 함께 진행할 계획이다. 안규백 국방부 장관..

한은, 기준금리 0.25%포인트 올린 2.75%로 인상
한은, 기준금리 0.25%포인트 올린 2.75%로 인상

한국은행 금융통화위원회는 16일 통화정책방향 회의에서 기준금리를 0.25%포인트 올린 2.75%로 인상했다. 3년 6개월 만에 이뤄진 기준금리 인상이다. 이번 인상은 최근 소비자물가 상승률이 물가안정목표 2%를 넘어서고, 가계부채 증가세가 불어난 데 따른 것으로 풀이된다. 방원기 기자

대덕특구 입구에 복합과학체험랜드 이달 착공… 과학 정체성과 차별성 `관건`
대덕특구 입구에 복합과학체험랜드 이달 착공… 과학 정체성과 차별성 '관건'

연간 100만 명이 찾은 대전 국립중앙과학관에 교육·놀이·공연을 아우르는 '복합과학체험랜드' 조성사업이 이달 착공한다. 시민이 과학 융합기술을 체험할 수 있는 공간이 될 예정으로 유사한 성격의 대전컨벤션센터(DCC), 한국전자통신연구원(ETRI) 마중물프라자와 차별성을 어떻게 확보할 것인지 주목된다. 국립중앙과학관은 국비와 시비 590억 원을 들여 주차장 부지에 '복합과학체험랜드(가칭)'를 조성하는 공사를 이달부터 시작한다. 첨단 과학기술을 국민이 쉽고 흥미롭게 경험하는 체험 공간이 필요하다는 의견이 제시되면서 지난해 102만 명이..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘제헌절에 대해 공부해요’ ‘제헌절에 대해 공부해요’

  • 나에게 맞는 대학은? 나에게 맞는 대학은?

  • 초복 앞두고 북적이는 삼계탕집 초복 앞두고 북적이는 삼계탕집

  • ‘집 밖이 더 낫다’…쪽방촌의 힘겨운 여름 나기 ‘집 밖이 더 낫다’…쪽방촌의 힘겨운 여름 나기