수학 스티커(초판 한정 랩핑)
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서문
들어가는 말 1 직선_구조의 희미한 가닥 2 포물선_운동의 궤적 3 다각형_형태의 분자 4 원_거리의 잔물결 5 파동_자연의 리듬 6 극한_분투 이야기 7 회전_어지러운 대칭 8 확대와 축소_큰 것과 작은 것의 운율 9 극좌표계_나침반의 세계 10 경로_매개변수의 발자국 11 무작위성_카오스에서 나온 뜻밖의 결과 12 3차원_종이의 역설 끝맺는 말 감사의 말 |
Tim Chartier
Amy Langville
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우리 문명은 선으로 가득 찬 종이 묶음을 인쇄하는 기묘한 습성이 있다.
--- 「첫 문장」 중에서 선들을 바꾸면 생각의 흐름에 어떤 영향을 미칠까? 만약 똑바른 평행선들을 곡선이나 선들의 무리나 십자선으로 바꾸면 어떨까? 모두 천편일률적으로 똑같았던 면에 각자 독특한 개성을 부여하면 어떨까? --- p.10 공중으로 던진 돌은 포물선 궤 적을 그리며 날아간다. 우주를 떠돌아다니는 혜성도 포물선 궤적을 그린다. 아이작 뉴턴Isaac Newton은 혜성의 궤도에 관한 이 사실을 매우 중요하게 여겨, 근대 물리학의 대작인 『프린키피아』를 쓰면서 혜성의 포물선 궤도 증명을 피날레로 장식했다. --- p.39 삼각형과 사각형은 거대한 다리, 화려한 오페라하우스, 그 밖의 많은 기념비적 건축물의 기본 형태를 이룬다. 또 다른 예로는 컴퓨터 애니메이션이 있다. 물의 유동성이나 얼굴의 곡률을 모사하기 위해 3D 애니메이터는 원하는 효과가 나타날 때까지 다각형 위에 다각형을 계속 겹쳐가며 배열하는 방식으로 작업한다. --- p.57 일본의 선불교 선사인 스즈키 순류鈴木俊降는 “파도(파동)는 물의 실행이다. 파도를 물과 분리하거나 물을 파도와 분리해 이야기하는 것은 착각이다.”라고 썼다. 어쩌면 그럴지도. 하지만 수학자에게 파동의 실행은 물에 그치지 않는다. 파동은 반복의 원초적인 형태이다. 그것은 주기성의 화신이다. --- p.89 노력하고 노력하고 또 노력해도 결코 도달하지 못하는 무한 접근 개념은 현대 수학을 추진하는 엔진이다. 이어지는 페이지들에서는 점점 더 가까이 다가가는 선들, 점점 커지면서 간격이 점점 촘촘해지는 소용돌이들, 점점 더 빨라지는 파동들을 만날 것이다. 여기서 핵심 개념은 영원히 다가가지만 결코 도달하지 못하는 목적지인 극한이다. --- p.103 우리는 팔이 5개 달린 불가사리와 가지를 6개 뻗은 눈송이, 꽃잎이 7개인 꽃의 아름다움에 끌린다. 그런 형태에서 회전은 대칭이며, 구조를 변화시키지 않고 보존하는 행동이다. 회전 대칭인 물체는 가만히 정지해 있으면서 회전하는 것처럼 보이며, 또한 회전하면서 가만히 정지해 있는 것처럼 보인다. --- p.119 이 장은 크기에 관한 두 가지 개념을 모두 활용해 펼쳐진다. 닐 게이먼Neil Gaiman이 쓴 『신들의 전쟁American Gods』에 나오는 구절이 떠오른다. 거기서 한 작중 인물이 밤하늘을 바라보며 이렇게 말한다. “섀도는 자신이 머리 위 30cm 높이에 있는 1달러만 한 크기의 달을 보고 있는지, [혹은] 수천 마일 밖에 있 는 태평만 한 크기의 달을 보고 있는지 알 수 없었다.” --- p.133 아포페니아apophenia는 실제로는 아무 패턴이 없더라도 모든 것에서 어떤 패턴을 보려고 하는 인간의 경향을 말한다. 우리는 이리저리 흩어진 별들을 연결 지어 별자리를 보고, 시끄러운 소음 가운데에서 이름과 속삭이는 소리를 듣는다. 그런가 하면 아무 관계가 없는 사건들을 연결 지어 거대한 음모를 지어내기도 한다. 이렇게 늘 패턴을 찾는 우리 마음은 진정한 무작위성을 결코 받아들일 수 없는 것처럼 보인다. 이것은 우리의 맹점이다. 다행히도 그것은 우리의 비상한 능력이기도 하다. --- p.179 |
수학은 ‘시각적으로도’ 아름답다
소장하고 싶은 수학 아트 갤러리 ‘수학이 아름답다’라는 말은 익히 들어왔다. 아름답다는 말은 흔히 눈앞에 있는 대상을 떠올릴 때 사용되는데, 수학이 아름답다는 말은 무슨 뜻일까? 수학을 좋아하는 사람들은 대개 수학의 깔끔하고 체계적인 규칙, 어려운 문제를 풀었을 때의 쾌감, 자연에서 발견되는 수학적 질서의 경이로움 등을 이야기하는데, 실은 수학은 시각적으로도 아름답다! 응용수학자 팀 샤르티에와 에이미 랭빌은 노트의 규칙을 깨고 다양한 수식을 이용해 다양한 기하학적 패턴과 도형으로 페이지를 채워 『비표준 노트』를 만들었다. 이 책은 매 페이지가 다른 선들로 채워져 있다. 선 그림에 쓰인 수식을 함께 넣었고 ‘풍선의 키스’, ‘시골 풍경’, ‘나비’ 등 문학적인 느낌의 이름도 붙였다. 이는 수식과 기하학이 쌍을 이룬다는 점을 보여주는 동시에 수학이 그려낸 그림이 마음에 닿아 예술 작품으로 인식될 수 있다는 점도 느끼게 해준다. 아름다운 것은 곁에 두고 싶은 마음을 불러일으킨다. 수학의 아름다움을 한 권의 노트로 감상해보자. 노트의 새로운 규칙, 창의력을 자극하다 쓰고 그리고 꾸미며 즐기는 수학 노트 수학이라는 규칙과 질서의 세계에서 새로운 아이디어를 떠올릴 여지가 있을까? 창의력은 무(無)에서 유(有) 창조하는 능력만을 의미하지 않는다. 오히려 규칙이라는 틀이 있을 때 그것을 깨고자 하는 의지와 참신한 발상이 생겨날 수 있다. 이 책은 노트의 상식을 깨고 페이지마다 다른 규칙을 제공하는 수학적 아이디어 노트다. 누구나 접근할 수 있는 노트라는 친근한 형식으로 다가가는 이 책은 필사하고 기록하고 그림을 그리고 꾸미는 등 각자의 방식으로 즐길 수 있는 실용적인 문구용품이자 수학 놀이 도구이다. 그래프 그리기 프로그램을 이용해 노트 페이지를 디자인하고 싶어질 수도 있다. 이 노트에는 직선, 포물선, 다각형, 원과 같은 단순하고 익숙한 개념부터 파동, 극한, 회전은 물론 극좌표계, 3차원까지 수학 개념들을 12개 장으로 구성하고 각 개념의 의미와 매력을 간결하게 전달한다. 삼각형과 사각형은 건축물의 기본 형태를 이루고 3D 애니메이션에 이용되기도 한다. 파동과 극한은 동양에서도 고민한 개념이었으며, 수학적 개념들은 문학에서 활용되기도 한다. 무언가를 학습하려고 노력하지 않아도 된다. 그림을 감상하고 노트에 글을 쓰고 그리면서 수학을 마음껏 즐겨보자. 자연스럽게 수학이 스며드는 시간을 경험할 수 있을 것이다. |
우리는 영감을 갈구한다. 프랑스의 수학자 앙리 푸앵카레의 묘소에 가면 버스 티켓이 수북이 쌓여 있다. 버스에 올라타는 순간 떠올랐다던 그의 영감에 표하는 후학들의 경의이다. 해석학과 기하학이라는 전혀 다른 두 분야를 연결한 초월적 상상력이었다. 아름다운 그림, 잔잔한 음악, 긴 산책, 모두 영감의 원천이다. 지금 이 책 역시, 신선한 자극의 향연이다. 책인지, 노트인지, 사전인지 구별이 모호하여 더욱 마음에 든다. 책장에 오래 꽂아두고, 조금씩 조금씩 펴보며 바라보고 싶다. 고요하게 춤추는 곡선들 앞에서, 공진하는 나의 마음을 느껴보고 싶다. 그간 연결 짓지 못했던 마음속 별들이 이어지며 새로운 별자리가 펼쳐지기를. - 김상현 (고등과학원 수학부 교수)
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이 책을 보고 내가 지른 첫마디는 “와, 수학이 예술이 될 수 있다는 걸 이렇게 보여주는군요!”라는 감탄사였다. 노트를 가득 채운 아름다운 곡선들은 저마다 ‘실연’, ‘초고속 질주’, ‘햇빛에 색이 바랜’, ‘꼬집기’라는 문학적인 이름도 달고 있다. 수학 애호가들의 마음에는 새로운 영감의 불을 지피고, 예술 애호가들의 마음에는 수학으로 가는 문을 열어줄 신비한 책이다. 비표준을 사랑하는 이들이여, 수학의 아름다움을 소지하라! - 강미선 (데카르트 수학책방 대표)
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수학의 아름다움은 다양한 순간 속에서 빛난다. 복잡한 구조 속에서 숨은 패턴을 발견할 때, 한 줄의 식에 깊은 의미를 응축할 때, 서로 전혀 다른 개념이 예상치 못한 방식으로 연결될 때, 그리고 상상조차 어려운 세계를 논리의 힘으로 넘볼 때. 이 책은 그러한 수학의 아름다움을 시각적으로 담아낸, 마치 미술 작품집 같은 특별한 책이다. 한 장 한 장 천천히 넘기다 보면, 어느새 마음이 맑아지고 사색에 잠긴다. 그러다 문득 이런 생각이 스친다. ‘이 책에서 마음을 울린 페이지들을 골라 열두 개의 액자에 담아서, 내 방 벽 한쪽에 3×4 배열로 꾸며보면 어떨까?’ 그거 참 멋진 생각이네. 당장 해야겠다. - 이상엽 (수학 유튜버, 『대부분의 실수는 무리수』 저자)
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내 수학적 심장이 기쁨으로 두근거린다. 한 부는 감상용으로 보관하고 다양한 방식으로 실제 노트로 사용할 수 있도록 여러 부를 사야 한다. 다른 사람들에게 선물할 수도 있다. - 유지니아 쳉 (『수학, 진짜의 증명』저자)
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새로운 구조 위에 글을 쓰는 경험은 이전에는 생각지도 못했던 것에 대해 생각하게 만든다. - 프랜시스 수 (『참회의 수학』 저자)
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이 노트를 좋아한다! 명상인가, 수학인가? 사실 둘 다이다. 그 결과는 깨달음에 매우 가깝다. - 래리 고닉 (‘세상에서 가장 재미있는 과학 만화’ 시리즈 저자)
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가장 중요한 것은 텅 빈 채 남아 있는 공간이다. 모든 수학과 모든 예술적 기교는 오로지 당신의 상상력을 자극하기 위한 재료로 존재할 뿐이다. …… 이제 펜은 당신 것이다. - 벤 올린 (『이상한 수학책』 저자)
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