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과학콘서트 - 공학과 물리학, 통계학, 심리학, 사회학...

[눈비] 눈비닷컴 2019.08.26 02:43

[과학콘서트 - 공학과 물리학, 통계학, 심리학, 사회학...]

pasja1000

이 글은 2017년에 과학콘서트의 내용을 정리한 것이다.


 

1악장 | 매우 빠르고 경쾌하게

 

-케빈 베이컨 게임: 여섯 다리만 건너면 세상 사람들은 모두 아는 사이다

케빈 베이컨 게임은여섯 다리만 건너면 지구 위에 사는 사람들은 모두 아는 사이라는 서양의 통념을 반영한 놀이다. 실제 할리우드 데이터를 프로그램에 입력했더니 모든 배우들은 평균 3.65단계로 연결되어 있다는 결과가 나왔다.

 

-머피의 법칙: 일상생활 속의 법칙, 과학으로 증명하다

머피의 법칙은 되거나 안 될 일은 꼭 안 된다는 머피의 말에서 유래한 것인데, 보통은 이 법칙을 터무니없다 여겨왔다. 그러나 버터 바른 토스트를 떨어뜨렸거나 마트에서 내 줄이 먼저 줄어들 확률 등을 계산으로 증명해내는데 성공했다. 머피의 법칙은 세상이 우리에게 얼마나 가혹한가를 말해주는 법칙이 아니라, 우리가 그동안 세상에게 얼마나 많은 것을 무리하게 요구했는가를 지적하는 법칙이다.

 

-어리석은 통계학: O.J. 심슨 살인 사건의 교훈

우리는 일상생활에서 확률적인 개념을 자주 사용하고 사건의 확률을 구하는데 익숙하다. 때론 확률, 통계에 대해 잘못된 지식이 상식처럼 사용되는 경우를 보게 된다. 날씨 예보가 비가 온다고 했을 확률보다 비가 안 온다고 했을 때의 확률이 잘 맞듯, 확률상의 오류란 존재하는 것이다.

 

-웃음의 사회학: 토크쇼 방청객들은 왜 모두 여자일까?

로버트 프로빈 교수의 실험에서 코미디 프로를 혼자 볼 때 보다 여럿이 볼 때 30배 더 많이 웃는다는 결과가 있다. 웃음은 인간관계를 위한 사회적 신호이며, 이 빈도는 이성, 동성과 함께 있느냐에 따라 달라진다. 교수는 여성이 남성보다 1.3배 많이 웃는다는 사실 발견했다. 그는 이것을이성과 대화할 때 남성은 여성을 웃기려는 경향 있고, 따라서 여자가 많이 웃게 됨.’이라고 해석했다. 그래서 방청객들 중 많이 웃는 여자를 많이 고르는 것이다.

 

-아인슈타인의 뇌: 과학이라는 이름의 상식, 혹은 거짓말

아인슈타인이 자신의 뇌를 15%도 못 쓰고 죽었다는, 두뇌계발엔 끝이 없단 이야기가 있다. 이를 증명하려면 아인슈타인 사후 뇌를 꺼내 사용되지 않은 영역을 봐야 한다. 아인슈타인의 뇌가 발휘할 수 있는 최대 성능을 측정할 수 있으며, 아인슈타인의 업적이 그것의 약 15%밖에 미치지 못한다면 아인슈타인은 자신의 뇌를 15%밖에 사용하지 못했다고 말 할 수도 있을 것이다. 따라서 결국 그것은 근거 없는 낭설일 뿐이다.

 

2악장 | 느리게

 

-잭슨 폴록: 캔버스에서 카오스를 발견한 현대 미술가

카오스 시스템이 공간적인 분포를 이룰 때 보이는 가장 중요한 특징은 우리 주변을 둘러싸고 있는 자연의 패턴들을 말하는 것이다.

폴록의 그림들은 우연한 결과가 아니라 자기유사성을 직감적으로 이해한 폴록으로 인해 만들어졌다. 형체를 알 수 없는 그의 그림 안에는 정교한 자연의 패턴이 들어있었다.

 

-아프리카 문화: 서태지의 머리에는 프랙털이 산다

프랙털이란 자세히 들여다보면 세부 구조들이 끊임없이 전체 구조를 되풀이하고 있는 형상이다. ex) 나무가 자라며 큰 줄기에서 잔가지로, 잔가지는 더 작은 가지로.

수학자들이 일찍 흥미를 가진 유클리드 기하학은 명확한 구조를 가지는데 반해, 프랙털 패턴은 쉽게 발견하거나 만들기 어려워 특징을 정량화하기도 어려웠다. 그러나 아프리카인들은 오래 전부터 이 구조를 의식해왔고 그들의 문화 속에서 발전시켜왔다.

 

-프랙털 음악: 바흐에서 비틀즈까지, 히트한 음악에는 공통적인 패턴이 있다

클래식 음악을 잘 모르는 사람도 모차르트의 음악을 들으면 모차르트의 곡이라는 걸 짐작할 수 있다. 하이든과 말러의 교향곡은 다르며, 쇼팽과 베토벤의 피아노곡도 다르다. 곡을 몰라도 작곡가의 이름을 맞출 수 있는 그들만의 이 있다.

UC 버클리 물리학과 연구팀은 멜로디의 변화패턴을 조사했는데, 대개 다음 음은 근처의 낮은 음이나 높은 음으로 옮겨간다. 큰 음폭으로 변하는 경우는 상대적으로 적었다. 그런데 신기한 것은 정확히 그 빈도수가 주파수에 반비례하게 나오는데, 이런 음악을 '1/f음악' (f: frequency)이라고 부른다. 대중적인 인기를 끄는 곡일수록 1/f에 일치하며, 음악뿐 아니라 자연의 소리들도 1/f의 패턴을 가지는 사실이 발견됐다. 과학자들은 인간의 음악이 대부분 1/f음악인 이유가 바로 자연의 소리를 흉내 낸 것이라고 설명했다.

 

-지프의 법칙: 미국 사람들이 가장 많이 사용하는 단어는?

미국인들이 가장 많이 사용하는 단어는 ‘the’이며, ‘of’, ‘and’, ‘to’가 그 뒤를 잇는다. 그런데 이 단어사용은 흥미롭게도 순위가 내려갈수록 사용빈도가 급격히 떨어진다. , 자주 사용하는 단어는 소수에 불과하고 다른 대부분의 단어들은 비슷하게 적은 횟수로 쓰인다. 이를 언어학에서 지프의 법칙이라 하는데, 그 외에 파레토의 법칙, 베키의 법칙이라는 불평등과 불균형의 공통점을 가진다. 프랙털과도 관련 있는 것이다.

 

-심장의 생리학: 심장 박동, 그 규칙적인 리듬의 레퀴엠

관상동맥이 막혀 심장에 혈액이 원활히 공급되지 않으면 심장은 제 기능을 잃는다. 심장 박동은 규칙적으로 받아들여졌다. 그런데 건강한 심장은 규칙적이지 않은데, 건강한 사람들에 비해 심장병을 앓고 있는 사람들의 심장 박동이 더욱 규칙적이기 때문이다. 건강한 심장일수록 불규칙적이라는 말이었다. 그것은 심장이 흐르는 혈액량을 늘리고 줄이면서 조절하기 위해 패턴을 계속적으로 바꾸는, 일종의 프랙털인 것이다.

 

 

3악장 | 느리고 장중하나 너무 지나치지 않게

 

-자본주의의 심리학: 상술로 설계된 복잡한 미로 백화점

백화점에 거울이 많은 것은 거울에 비친 반대편 물건에 시선을 끌게 하기 위한 것이며, 시계가 없는 것은 시간개념을 마비시키기 위해, 진열대 높이는 손을 뻗으면 잡을 수 있는 높이로, 계산대에서는 계산을 위해 기다리는 주부들에게 하기 위해 초콜릿이나 아이스크림 같은 것을 놓는다.

 

-복잡계 경제학: 물리학자들, 기존의 경제학을 뒤엎다

물리학자들은 복잡계 경제학에서 수확체증의 법칙을 주장했다. 이 현상은 독점, 즉 선점으로 인한 작은 차이가 점점 큰 차이를 불러온다는 것인데, 전문가가 비디오 녹화 재생 방식은 베타 방식이 VHS방식보다 우수하다고 평가해도 10년 후 VHS방식이 시장을 점령한 사례를 통해 드러난다.

 

-금융 공학: 주식 시장에 뛰어든 나사의 로켓 물리학자들

본격적인 금융 공학의 발전은 1973년 피셔 블랙과 마이런 숄스의 옵션 가격결정 이론에서부터 나온 것이라고 봐도 된다. 이 이론은 위험 없이 수익을 이자율 이상 올릴 순 없다는 가정의 방정식을 유도했는데, 이 방정식을 푼 결과가 블랙-숄즈의 옵션 가격모형이 되었다. 그런데 이 방정식은 약 100년 전 물리학자가 내놓은 방정식과 유사했는데, 이로 인해 물리학자들이 증권가 진출을 하게 된다.

 

-교통의 물리학: 복잡한 도로에선 차선을 바꾸지 마라

멕시코 모렐로스 주의 쿠에르나바카에서는 버스가 개인 소유이기 때문에 최대한 앞 차와의 간격을 벌려 많은 승객을 태우려 한다. 크발렉 박사와 세바 박사는 이 버스의 운행 시스템을 가상의 척력으로 서로 밀어내고 있는 입자들의 운동으로 보았다.

복잡한 도로에서 원활한 교통을 위해선 한 차선에서 일정한 속도를 유지하는 것이 중요하다. 물리학자들에 연구에 의하면 자동차가 가다 서다를 반복하면 그 효과가 뒤 차에 파동의 형태로 전달된다고 한다. 이런 물결 효과는 충격파처럼 뒤로 전달되기 때문이다.

 

- 브라질 땅콩 효과: 모래 더미에서 발견한 과학

땅콩 믹스캔을 열면 가장 큰 브라질 땅콩이 맨 위에 올라와 있기에 붙여진 브라질 땅콩효과가 있다. 흔들수록 알갱이의 크기별로 층이 형성되는 이 형상은 가루약이 차로 장시간 운반되면 크기별로 층이 생겨 제약회사의 골칫거리가 되곤 했다. 알갱이가 고체, 액체에서는 볼 수 없는 특성이 있단 것이 알려지며 알갱이 역학이 물리학에서 각광받고 있다.

 

 

 

 

4악장 | 점차 빠르게

 

-소음의 심리학: 영국의 레스토랑은 너무 시끄러워

심리학자들은 피험자에게 갑작스럽게, 불규칙적으로 소음을 들려주면 분노가 유발된다고 한다. 그러나 설문지 조사에 따르면 소음이 스트레스를 부르는 것 맞지만 공격적인 행동으로 이어지는 상관관계가 없다는 것이다.

 

-소음 공명: 소음이 있어야 소리가 들린다

적당한 소음이 있을 때, 미약한 원신호가 더 잘 들리는 현상을 '소음공명'이라고 한다. 전달하려는 신호가 주변의 소음과 공명을 일으켜 증폭되기 때문이다. 이 현상은 신경과학분야에 주목받고 있는데, 우리 대뇌는 수많은 노이즈들 속에서 작동하는데, 미약한 신호와 함께 실제 뇌와 같은 노이즈를 주입할 경우 세포는 동시에 발화하며 주고받는다. 노이즈가 미약한 신호를 증폭하는 것이다.

 

-사이보그 공학: 뇌파로 조종되는 가제트 형사 만들기

로보캅은 대뇌에서 지시를 내리면 내용이 기계로 대체된 신체의 부분으로 전달되는데 반해, 가제트는 뇌파를 이용한다. 하지만 우리가 뇌파에 대해 수학적인 방법을 찾지 못하고 있기 때문에 가제트 형사는 제 기능을 하지 못한다.

 

-크리스마스 물리학: 산타클로스가 하루 만에 돌기엔 너무 거대한 지구

물리학적으로 산타할아버지가 기독교를 믿는 전 세상 아이들에게 하룻밤 사이 선물을 돌리려면, 16천만kg이나 되는 선물 꾸러미를 썰매 뒤에 싣고, 106만 마리의 사슴들이 끄는 썰매를 타고, 초속 1,434km의 속도로 달려가, 0.007초만에 굴뚝으로 들어가 선물을 나누어주고 나와야 한다.

 

-박수의 물리학: 반딧불이 콘서트에서 발견한 과학

같은 방을 쓰는 여자들은 생리 주기가 비슷하다는 사실을 시카고 대학의 마사 맥클린톡&캐서린 스턴이 발견했다. 반딧불이의 반짝임처럼 여성의 생리주기는 각각의 개체들이 주기적인 운동을 하며, 어느순간 같은 박자를 운동하곤 그러기 위해 매개체가 존재한단 공통점을 갖는다. 주기적인 운동을 하는 개체를 진동자, 매게체에 연결된 진동자가 같은 박자로 운동하는 현상을 동기화 현상이라고 한다. 박수 역시 박자를 맞춰 치면 일체감을 느끼게 한다.

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