책소개
『수학 비타민』의 저자가 알려주는 수학 교양서. 이 책은 일상생활에 숨겨진 다양한 수학의 원리를 통해 현대 사회에서 수학이 어떻게 쓰이고 있는지 설명한다.
또한 소수와 행렬, 카오스 이론, 로그와 미분 등 실제로 논술에서 자주 출제되었던 수학 개념이나 원리를 충실히 설명해주고, 이와 관련된 수학사의 흥미로운 이야기들을 인문학과 사회과학, 예술 등과 연관 지어 들려준다.
《수학콘서트》는 암호와 소수와의 관계, 스포츠 경기에서의 수학의 법칙, 프랙탈 이론의 적용범위 등의 내용을 담아 구성했다.
수학콘서트를 펼쳐 보며 느낀 감상을 조금씩 적어 본다. 수에 대한 두려움을 처음부터 극복하기는 쉽지 않았다. 교실에서 배웠던 무미건조한 공식과 정의 때문에 쌓인 거리감이 컸다. 그래서 이 책을 읽기 전에는 수학 관련 주제를 친근하게 다루는 것이 가능할까, 그런 의문이 생겼다. 그러나 책을 몇 장 넘겨보자마자 신선한 이야깃거리가 눈에 들어왔다. 수식만 가득한 책이 아니라, 실제 사례와 흥미로운 역사적 맥락이 함께 어우러져 있었다. 덕분에 좀 더 편안하게 그 내용에 다가갈 수 있었다.
수학이 일상에서 적용되는 양상을 다루는 내용이 두드러졌다. 거울 속 대칭에서부터 휴대전화 속 암호화, 스포츠 경기에서 목격되는 확률 이론의 흔적까지 여러 갈래의 예시가 넘쳐났다. 프랙탈 구조를 자세히 들려주는 부분도 인상 깊었다. 처음에는 조금 어렵다고 느꼈지만, 자꾸 익숙해질수록 주변 세상에서 반복 구조를 발견하는 재미가 쏠쏠했다. 눈 내린 풍경에서 나뭇가지의 모양을 비교해 보고, 또 인공위성 사진에서 본 해안선의 패턴도 돌아보게 되었다. 사실 조금만 시야를 넓히면, 주변 자연환경이 크고 작은 유사 패턴의 집합이란 생각이 들기도 했다.
저자는 소수의 특성과 암호의 연관성을 흥미롭게 풀어낸다. 소수가 왜 중요한지, 암호 기술에서 어떤 이유로 소수를 활용하는지 알게 될 때 묘한 즐거움이 찾아왔다. 신비로운 연산 구조를 통해 개인정보가 안전하게 전송되고 있다는 점이 새롭게 느껴졌다. 마치 비밀스러운 문양 하나가 거대한 세계를 움직이는 열쇠인 것 같았다. 그 부분을 읽을 때, 무심코 스마트폰 메시지를 전송할 때도 머릿속에서 작은 계산이 미친듯이 돌아가는 듯한 상상을 했다. 실은 우리 생활에 깊이 파고들어 있는 수학적 요소가 무척 많음을 새삼 깨달았다.
스포츠 이야기도 많은 호응을 얻을 만했다. 경기 결과를 예측하는 통계 모델이나 승률 계산이 평소에는 잘 와닿지 않았다. 하지만 이 책에서 경기판에서 벌어지는 여러 상황을 간단한 확률 문제로 풀어내는 과정을 보니, 꽤 설득력 있게 다가왔다.
이는 부등식의 성질을 이용해 나타낼 수 있다. 각 타자의 전반기 타율을 a1/a2, b1/b2 그리고 후반기 타율을 a3/a4, b3/b4라고 했을 때 A의 각각의 타율이 B의 타율보다 높다고 해서 (a1+a3)/(a2+a4)>(b1+b3)/(b2+b4)라는 보장이 없기 때문이다. 간단한 원리이지만 ‘확률‘이라는 개념의 본질을 이해하지 못한다면 절대 생각해낼 수 없다. 이처럼 패러독스의 세계에서는 인간이 가진 고정관념이나 편견을 절대로 놓치지 않고 뒤집어버린다. 우리는 이 심슨의 패러독스를 통해 패러독스가 가진 매력을 발견했다. 하지만 여기서 멈추면 패러독스에 대해 수박 겉핥기마냥 배운 것이나 다름없다. 우리는 여러 다른 패러독스에 대해 조사해보고 그 원리에 대해 알아보기로 했다. 아래 내용들은 조원들이 직접 조사한 내용을 정리한 것이다.
우선 패러독스(역설)의 정의부터 내리자. 패러독스의 어원은 그리스어 para와 dox로 일반적인 견해를 넘어섰다는 뜻이며 사전적인 정의는 부정하기 힘든 추론 과정을 거쳐서, 받아들이기 힘든 결론에 도달하는 것이다. 확률의 수학적 이론을 이용한 패러독스와 바로 위의 정의가 너무 딱딱하다고 느껴지는 사람도 있을 것이다. 그렇다면 좀 더 쉬운 예를 들어보자.
1.사형수 패러독스
사형수가 수감되어 있고, 그는 자신이 곧 사형당할 것을 알고 있었다. 그 자신의 판단으로는, 화요일인 내일부터 금요일 안에는 사형당할 것이라고 생각했다(그 나라의 형법상 월요일에는 사형집행을 하지 않는 게 관례였다). 하지만 특이하게도, 사형수가 수감된 나라에는 특별한 법이 존재하고 있었다. 사형수가 자신의 사형집행일이 언제인지 맞추면 사형 집행을 취소하고, 무기징역으로 집행을 바꾸는 제도였다. 사형수는 생각 끝에 자신이 절대 사형당하지 않을 수 있음을 확신했다.
굉장히 재미있는 것들을 알 수 있었다. 비밀번호, 보안에 관련하여 ‘소수’를 사용한다는 건 처음 알게 되었다. 소수는 규칙성이 아직 발견되지 않은 숫자라고 한다. 엄청 큰 소수가 있다고 하는데 그걸 결합해서 비밀번호로 쓰는 것이다. 거꾸로 생각하면 소수의 규칙성만 알면 비밀번호는 쉽게 풀린다.
들어가며
‘수학은 최고의 문학이자 철학이며 예술이다.’ 인문학적 배경 지식과 더불어 수학적 논리력과 분석력을 키워 줄 수 있는 한걸음 진화된 수학의 세계를 소개하고 있는 책 <수학콘서트>는 수학에 대한 지적 욕구를 자극하고 호기심을 충족시키는 책이다. 수학을 쉽고 재미있게 풀어 쓴 초등학생 및 중학생 대상의 책들은 다양하게 출판되어 있고 수학 관련 전문서 역시 많다. 하지만 수학에 관심이 높은 고등학생들과 일반인들에게 적합하고 실제로 도움이 되는 수학 교양서는 흔치 않다. 이 책은 단순히 수학과 일상생활을 접목시킨 피상적인 수준에서 더 나아가 고등학생 이상의 눈높이에 맞추며 수학적 내용을 심도 있게 다루면서 나의 지적 욕구를 자극하여 호기심을 충족시키면서 동시에 수학에 대한 막연한 두려움을 떨쳐버릴 수 있도록 도와주었다.
나 역시 학창시절 수학을 공부하면서 여러 번 좌절의 쓴맛을 경험한 적이 있다. 그런데 마치 수학을 음악처럼 느끼고 논리로 생각할 수 있게 적은 책을 읽으면서, 이 책을 조금 일찍 접했더라면 수학에서 단만을 음미할 수 있지 않았을까하는 생각을 해본다. 수학과 일상생활의 관련성을 피상적으로만 전달하는 평이한 수준에서 그치는 것이 아닌 학생 뿐 아니라 일반인인 나의 입장에 맞추어 수학적인 내용을 좀 더 심도 있게 다루고 있었다.
‘수학’ 누구에게는 너무나 어렵고 싫은 그리고 누구에게는 너무나 재미있는 과목이다. 나는 사실 수학이라는 과목을 좋아한다. 중, 고등학교 때에도 제일 좋아하는 과목이 수학이었다. 그래서 이번 학기에 유아 수학교육이라는 강의가 있는 것을 보고 이 강의는 꼭 들어보고 싶다는 생각을 했다. 이번 학기 수업 중 가장 기대되는 강의이기도 하다. 교수님께서 첫 시간에 수학에 관련된 책을 읽고 감상문을 쓰라는 과제를 내주셨을 때에도 수학에 관련된 책을 읽게 되어서 은근히 기대도 되었을 만큼 수학이란 과목은 나에게 친근한 과목이다.
교수님께서 과제를 내주신 다음날 동네 도서관에 가서 어떤 책을 읽어야 수학에 대한 거부감이 아닌 수학을 더 친근하게 그리고 재미있게 생각할 수 있을까 고민을 하다가 고등학교 때 과학콘서트라는 책을 재미있게 읽었던 기억이 있어서 과학콘서트와 비슷한 이름을 가지고 있는 수학콘서트를 빌리게 되었다.
이 책을 처음 접한 것은 중학생 때였다. 당시 특목고를 준비 중이었던 나는, 생활기록부에 적어줄 테니 원하는 사람은 감상문을 제출하라며 몇 권의 수학·과학 관련 도서 명단을 받았다. 당시의 나는 이상한 지적 허영심에 빠져 있었고 어쩐지 알록달록한 구성의 이 책은 손이 가지 않았었다. 그러나 지금 우연한 계기로 이 책을 제대로 읽어 볼 기회가 생겼고, 첫 장을 읽은 순간 과거의 나는 단단한 오해를 했었다는 것을 깨달았다. 이 책은 고등학생 이상의 지식을 담지만, 그렇다고 또 딱딱하진 않은 책을 쓰고 싶었다는 저자의 머리말에 걸맞게 적당한 난이도의 수학적 지식과 역사가 음악의 형식을 빌려 설명되어있다.
이 책은 수학의 여러 가지 공식과 원리를 일상생활에서 찾아가면서 숨어있던 생활 속의 수학을 재미있게 쓴 책이다. 저자는 동유럽을 여행하면서 음악과 수학 의 공통점을 찾아 비교해 가면서 글을 썼다. 수학에 대한 막연한 첫 느낌은 솔직히 까칠하고 복잡하고 비열했다. 하지만 책을 읽으면서 내 스스로 우리의 생활에 얼마나 많은 것들이 수학으로 가득 차 있는지 스스로 놀랬다. 나 역시 어릴 때 어렵고 복잡한 수학 공식이나 문제를 보면 어차피 살아가는데 필요하지 않을 공식을 왜 외워야 하는지 짜증이 나기도 했다. 하지만 수학을 배우는 이유는 수학의 구체적인 내용을 활용하기 위해서가 아니라 그 내용을 배우는 과정에서 중요한 정신 능력을 기르기 때문이라는 말이 지 금은 무슨 의미인지 알 것 같다.
한 편의 영화를 감상하듯 편하게 읽을 수 있는 수학책을 찾던 중 ‘수학콘서트’라는 책을 알게 되었다. 음악 감상하는 가벼운 마음으로 책을 펼쳐보니, 콘체르토, 에튀드, 즉흥곡, 디베르티멘토, 왈츠, 랩소디, 심포니 총 일곱 가지 음악 장르와 그와 유사한 수학의 특징들을 묶어서 7챕터로 되어 있었다. 수학도 어려운데, 머리 아픈 음악의 장르까지 나와 있어서 이 책을 포기할까 생각하다가 첫 챕터를 펴는 순간, 클래식 음악을 잘 몰라도 듣고 나면 마음이 편해지듯, 이 책 또한 수학을 잘 모르는 사람도 읽고 나면 생활 속의 수학을 편하게 느낄 수 있을 만큼, 쉬운 주제와 쉬운 언어로 표현되어 있었다. 지루한 수학문제들이 아닌, 고대 그리스 암호, 달력이야기, 바코드 원리, 스포츠경기에 숨은 규칙 등, 내가 관심 있던 분야의 이야기들과 확률, 진법, 집합, 그리고 앞으로 배울 미분까지도 재미있는 예시들과 함께 설명이 되어 있었다. 내가 가장 흥미 있게 보았던 에피소드 몇 가지를 아래에 소개해 보려고 한다.
사칙연산을 제외한 어려운 수학이 학교 교육에 필요한가의 여부는 여전히 논쟁 중이다. 그나마 갈수록 쉬운 쪽으로 교과 과정이 바뀌고 있고 실생활에 필요한 응용 수학으로 관심이 옮겨가고 있기는 하다. 그래서 20~30년 전에 중고등학교를 다닌 부모님 세대가 지금의 교과서를 보면 배우는 기본 개념은 줄어들어서 쉬워진 것 같지만 응용 수학 문제가 많아져서 다른 식으로 어려워졌다고 말한다. 즉, 과거에는 기본 원리를 바탕으로 산술 과정을 풀어내는 게 중요했다면, 지금은 문제의 내용 자체를 파악해서 등식을 세우는 게 중요해졌다는 것이다. 결국 일부는 쉬워졌지만 또 다른 일부가 어려워져서 여전히 수학은 어렵다는 인식은 동일해 보인다.
이번 방학동안 학교에서 주관한 독서교실에서 책을 읽고 싶어 신청을 하여, 방학동안 편안하고 조용한 분위기 속에서 집중을 하여 독서를 할 수 있었다. 읽었던 여러 권의 책들 중 가장 관심이 갔고, 재밌게 읽었던 책이 바로 박경미의 '수학 콘서트'였다. 이 책 외에도 '페르마의 마지막 정리', ''등의 수학 관련 도서를 이전에 읽어 보았으나, 이 책들은 한 가지의 수학적인 분야를 놓고 이야기를 전개한, 일반적인 전기문 정도의 책이라고 느낀 책들이다. 하지만 이 책은 좀 색다르고 나의 호기심을 자극시켜 주었다. 한 가지 이야기가 아닌, 정말 다양한 분야의 수학적 이론들과 관련해서 소개를 해줌과 동시에 깊은 설명까지 해주었다. 예를 들어 암호학, 음악, 프렉탈 이론 등을 수학적으로 풀어서 이야기 했는데, 그 중에서 특히 암호학과 관련된 내용을 주의 깊게 읽었다. 내가 하고 싶은 일이 컴퓨터와 관련된 일인데, 특히 컴퓨터 보안 등을 하려는 사람은 암호학을 해야 한다는 것이다!