프랙탈 기하학, 자연의 복잡성 속에서 발견한 숨겨진 질서
프랙탈은 부분이 전체와 유사한 자기유사성을 가지며 아무리 확대해도 비슷한 패턴이 반복되는 기하학적 구조입니다. 1970년대 브누아 만델브로가 체계화한 프랙탈 이론은 해안선, 구름, 산맥, 혈관, 나뭇가지 같은 자연의 불규칙한 형태를 수학적으로 기술할 수 있게 했으며, 카오스 이론과 결합하여 복잡계를 이해하는 새로운 패러다임을 제시했습니다. 유클리드 기하학이 설명하지 못한 자연의 형태유클리드 기하학은 2000년 넘게 수학의 기초였습니다. 점, 선, 원, 삼각형, 정육면체 같은 이상적인 도형들로 세상을 설명했습니다. 하지만 자연을 보면 완벽한 원이나 직선은 거의 없습니다. 산은 원뿔이 아니고 구름은 구가 아니며 나무껍질은 평면이 아닙니다. 만델브로는 1967년 "영국의 해안선은 얼마나 긴가?"라는 도발적인..
2026. 1. 4.
엘니뇨와 라니냐, 태평양의 기후 변동
태평양 적도 해역의 수온이 몇 도 변하면 전 세계 날씨가 바뀝니다. 페루에 홍수가 나고, 인도네시아에 가뭄이 들며, 아프리카에서 메뚜기 떼가 창궐하고, 미국에 허리케인이 줄어듭니다. 이 모든 것이 엘니뇨와 라니냐 때문입니다. 엘니뇨는 스페인어로 '아기 예수'를 뜻하며, 크리스마스 무렵 페루 어부들이 따뜻한 바닷물을 발견하며 붙인 이름입니다. 평소에는 동태평양이 차갑고 서태평양이 따뜻하지만, 엘니뇨 때는 동태평양도 따뜻해집니다. 차이는 수 도에 불과하지만, 영향은 막대합니다. 대기 순환이 바뀌고, 전 세계 강수 패턴이 재편되며, 수백만 명이 홍수와 가뭄에 시달립니다. 라니냐는 '여자아이'를 뜻하며 엘니뇨의 반대입니다. 동태평양이 평소보다 더 차가워지고, 영향은 엘니뇨와 반대 방향입니다. 엘니뇨와 라니냐는 ..
2025. 12. 31.
레이저의 원리와 유도 방출, 현대 기술의 혁신
레이저는 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation의 약자로 유도 방출이라는 양자역학적 현상을 이용하여 같은 파장, 위상, 방향의 빛을 증폭시키는 장치입니다. 1960년 첫 레이저가 작동한 이후 통신, 의료, 제조, 측정, 연구 등 거의 모든 분야를 혁신했으며, CD부터 레이저 수술, 광섬유 통신, 레이저 냉각까지 현대 문명의 필수 기술이 되었습니다. 아인슈타인이 예견한 유도 방출의 발견1917년 아인슈타인은 빛과 물질의 상호작용을 연구하며 세 가지 과정을 제시했습니다. 첫째는 흡수입니다. 원자가 광자를 흡수하면 전자가 낮은 에너지 준위에서 높은 준위로 올라갑니다. 둘째는 자발 방출입니다. 들뜬 상태의 전자가 자발적으로 낮은 준위로 떨어지며 광자..
2025. 12. 30.
