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청소년을 위한 이야기 수학 - 우리를 둘러싼 일상 속 수학의 원리
아드리안 파엔사 지음, 최유정 옮김 / 해나무 / 2023년 2월
평점 :
“수학이 지배하는 우주로 우리를 감싸안는다.
그 우주는 이야기하고 가르치는 데 전념해온 그의 삶에서 친구와 수수께끼, 교육과 일화를 배제하지 않는 우주이다. 바로 아드리안 파엔사의 우주이다.” -by 디에고 골롬벡 (기획자의 말)
총 5개의 챕터안에는 흥미로운 이야기들이 가득하다.
먼저 1장을 살펴보면 흥미로운 수에 관한 이야기다
일십백천만 … 억조경 …. 아승기 나유타 불가사의 무량대수..구골,구골플렉스,구골뱅,구골플렉시안…그레이엄수...알레프제로… 앱솔루트인피니티.., 정말이지 아이는 큰수에 관심이 많다. 너무 되뇌여서 나조차도 익숙하다. 지구를 넘어 반짝이는 별. 광년, DNA, 원자, 행성들안에 가득 펼쳐진 수들은 아이의 머릿속에도, 우주에도 둥둥 떠다니고 있다.
이책을 펼치니 아이가 좋아할 내용들이 가득하다. 빛의 속도는 흔히 말하듯 30만km 라고만 생각했는데 저자는 수학적으로 풀어서 결국 1광년은 대략 9조 4600km로 환산했다. 역시 수학자답게 머릿속 생각들은 끝없는 직선으로 주욱 뻗어있나 보다.
많은 이야기들 중에 아이가 좋아했던 몇가지를 소개해보면.
종이 한장을 몇번이나 접을 수 있을까?
아이와 같이 해보았는데 A4용지로 접어보았더니 최대 6번정도 접을 수 있었고 두께때문에 더이상 접기가 힘들었다. 여기서도 수학적 논리로 풀이를 해주었는데 예를 들어 종이를 27번만 접는다 해도(거의 불가능)두께가 무려 1km 반에 달한다는 사실이 놀라웠다. (2의 27승=1000분의 134,217,728cm, 즉 1342m가 넘는 정도다. 거의 1km반)
이진법 카드는 아이가 가장 신기해하고 좋아했던 이야기인데 숫자 1.0으로 자릿수에 따라 유추해볼 수 있어 정말 흥미로왔다. 수카드 이진법 카드만 있다면 몇자리 자리수는 얼마든지 알아맞출수 있다. 원리를 알면 마법을 부릴 수 있다.
소수의 갯수는 무한하다.
2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47,53,59,61,
67,71,73,79,83,89,97…..
아이 책상앞에 외워야할 소수를 적어 포스트잇으로 붙여놨는데 무작정 외울게 아니라 여기서 제시한대로 패턴을 살펴보면 쉽다. 소수는 오직 두개의 약수를 가지는 수를 말한다. 소수의 갯수는 무한할까? 질문에 대한 풀이 또한 흥미롭다.
2장 수학자의 고민
이번 장은 여러 수학자들이 대거 등장하며 수학자들의 지적 탐구안에서 고민하며 발견한 중요한 진리들이 나온다.
몇가지 소개해보자면,
아인슈타인과 푸앵카레의 대화
아인슈타인은 처음에는 수학을 공부했지만 물리학에 전념했고 푸엥카레는 원래 물리학을 전공하고 수학으로 바꾸었다.
둘의 대화에서 왜 바꾸었냐는 질문에 대한 답은.
아인슈타인: “수학으로는 어떤 말이 참이고 거짓인지는 알아낼 수 있지만, 어떤 말이 중요한지는 결정할 수 없더군요.”
푸엥카레:”그건 제가 중요한 말과 사소한 말은 구분할 수 있어서 어떤 말이 중요한지 결정할 수는 있었지만, 문제는…….
그말이 참인지 거짓인지 몰랐기 때문이었죠!”(122p)
이 대화의 답중 어떤 답이 매력적으로 다가오는지 생각해보니 참과 거짓의 구분을 아는 수학도, 그리고 그 결과값으로 중요성을 인식하게 해주는 물리학도 정말 중요하다! 정도가 될까?
100개의 자연수를 모두 더하라는 선생님의 지시에 단번에 문제풀이에 성공한 카를 프리드리히 가우스의 이야기도 흥미롭다. 이 이야기를 통해 저자는 일반적으로 사람들이 일정한 방식으로 생각하지 말고 다른 각도로 문제를 바라봐야 한다고 말한다. 더 중요한 것은 아이들을 제도적으로 길들이고 창조적인 능력을 가차없이 제한하지 말것을 강조한다. (141p)
놀랍게도 우리는 해결이 불확실한 어떤 문제를 머릿속으로 즐길 수 있다. 뒤집어 생각하고 다른 각도로 바라보고, 의심해보고, 새롭게 시작하는 것이다. (142p) by 골드바흐의 추측 편에서
다음은 3장 확률과 추정에 관한 이야기들이다.
약간의 조합과 확률을 통해 값을 구할 수 있다.
어떤 사건이 발생할 확률은 해당 사건이 발생할 경우의 수를 모든 경우의 수로 나눈 값으로 정의된다. 따라서 동전의 앞면이 나올 확률은1/2이다. 두사건이 모두 발생할 확률은 두 사건의 확률을 곱하여 구한다. (1/2)x(1/2)=1/4이다. (159p)
연못안 물고기 수는 어떻게 추정할까?
이 이야기는 수를 세는게 아니라 생각해보는 방법을 제시한다. 우리 교육 시스템의 가장 큰 결함 중의 하나는 수학을 공부할 때 추정하는 법을 배우지 않는다는 것이다…추정은 기본적으로 사고방식을 발전시키는 데 도움이 된다(167p)
저자는 보이는 수가 아닌 보이지 않는 수에도 열린눈을 통해 추정해야함을 강조하고 있다. 마치 보이지 않는 우주의 별의 수를 알아내는것처럼 말이다.
다음은 4장 수수께끼 같은 문제에 관한 이야기다.
수평적 사고란 무엇인가
답을 찾을 수 없는 충분한 정보가 포함되지 않은 문제가 제시되었다고 해보자. 앞으로 나아가기 위해서는 문제를 제기하는 사람과 그것을 해결하는 사람 사이의 대화가 필요하다. 그 과정에서 중요한 곳은 질문이다. 대답은 예, 아니오, 상관없음이란 세가지만 가능하다. 한 질문을 마치면 완전히 다른 방향, 다른 지점에서 다시 질문을 해나가야 한다. 여기가 바로 수평적 사고가 처음 등장하는 지점이다. 마침내 그 해답에 접근했을때 ‘내가 왜 그 생각을 못했지?라고 스스로에게 되묻게 된다. (188p) by퍼즐 책 저자 폴슬론
4장에서는 총 14가지의 수수께끼가 등장한다.
엄청 고민하고 고민했지만 끝끝내 모르는건 결국 해법을 보았는데 하나같이 공통적으로 왜 그 생각을 못했는지 정말로 내자신에게 묻고 있었다. 아이와 함께 고민도 해보았는데 아인슈타인의 수수께끼가 제일 재밌었다.
한가지를 소개하자면
Q:맨홀뚜껑은 왜 둥글까?
A:맨홀뚜껑은 매우 두껍기 때문에 만약 뚜껑안으로 떨어진다면 아래에서 작업하던 작업자가 심하게 다칠 수 있기 때문이다. 뚜껑이 재빨리 떨어지지 않게 막아주는 유일한 기하적 형태는 둥근 모양이다. 바로 안전성을 고려한 것이다.
끝으로 5장은 궁리와 호기심에 관한 이야기들이다.
수학이란 무엇인가에 대한 수학자의 고찰을 살펴볼 수 있는, 수학이란 학문을 다시금 생각해볼 수 있는 유익한 시간이었다. 읽은 내용을 머릿속에 담고자 정리하였다.
비로소 움직이기 시작하다
수학은 500여 년까지만 해도 수에 관한 연구였다. 이집트와 바빌로니아 수학의 시대다. 회계에 수학을 사용했고 천문학자들은 하늘을 관찰하는데 수학을 활용했다. 기원전 500년~기원후 300년까지 대략 800년동안 그리스 수학자들은 기하학에 관심을 가졌다. 그들은 미학적 요소와 종교적 요소를 모두 포괄하는 흥미로운 지적 참구의 대상으로 여겼다. 유클리드 <원론>은 신의 가르침만큼 인기가 높았다. 아이작 뉴턴과 고트파리트 라이프니츠가 미적분을 발견하였으며 미적분은 운동과 변화에 관한 연구를 가능케 했다. 이 새로운 수학으로 행성의 움직임, 기체의 팽창, 액체의 흐름, 물체의 낙하, 전자기력, 동물과 식물의 성장, 전염병의 확산 등을 수월하게 연구할 수 있었다. (중략) 불과 20년전, 수학의 새로운 정의가 제안되었다. 수학은 패턴의 과학이다. 일반적으로 말해 수학자가 하는 일은 추상적인 패턴을 조사하는 것이다. (230p)
마무리하며:
추론해 볼 수 있는 여러가지 흥미로운 질문들과 이야기들이 가득하다. 생각을 이끌어내고 미지의 것을 드러내며 그것에 도전하는 마법과 같은 순간을 이끌어내는게 중요하다고 강조한 저자의 말처럼 수학을 대하는 마음부터 새롭게 해야겠다는 생각이 들었다. 수학적 지식이 필요한 머리 아픈 이야기도 곳곳에 등장하지만 전반적으로 수학자의 시선을 좇아가다 보니 어둡고 긴 터널을 지나 밝은빛에 다다른 느낌이다. 그야말로 흥미로운 이야기들이 가득해서 아이와 함께 대화도 많이 하고 재밌는 문제를 같이 고민해 보기도 하였다. 처음에는 어렵다더니 어느샌가 아이도 같이 수수께끼에 동참하였고 수학자의 세상을 보는 시선들을 따라가다보니 어느샌가 슬며시 다가온 수들이 존재감을 뽐내고 있다.
*출판사로부터 도서를 제공받아 작성한 솔직한 후기입니다.