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모래알 실험 속.. 세상의 비밀 ( 임계상태와 멱함수)
게시물ID : bestofbest_182031짧은주소 복사하기
작성자 : 얼레리
추천 : 383
조회수 : 46331회
댓글수 : 56개
베오베 등록시간 : 2014/10/14 13:56:42
원본글 작성시간 : 2014/10/13 21:56:07
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마크 뷰캐넌은 자연세계와 인간세계를 동시에 아우르는 수학적인 패턴이 발견된다고 말하였다.

전쟁, 대지진, 대형 사건사고 등이 일어나는 복잡계에 패턴이 발견이 가능한 것일까?



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아무도 예상할 수 없는 이러한 사건들에 숫자가 나오는데....


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역대 전쟁의 규모를 사망자 순으로 조사한 결과
사망자 수가 두 배 늘어날 때마다
전쟁의 수는 일정한 수로 줄어들었다.


거기서 나오는 수를
임계숫자라고 하는데....

 
 
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언제 일어날지도 모르는 자연재해인 지진에서도 통계적인 패턴이 발견

지진에서 발견되는 숫자는 4

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지진의 규모를 반으로 줄이면
지진의 발생 빈도는 4배가 된다.
규칙적으로 반복적으로...

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산불과 같은 자연재해에서도 마찬가지...

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기울기가 조금씩 다를 뿐 통계적으로 같은 직선 패턴을 나타냈다.




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'멱함수'

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이러한 그래프는 전쟁, 지진, 산불에 모두 적용된다.

그런데 더 놀라운 것은...


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물리학자들은 컴퓨터 시뮬레이션에서 산불게임을 만들었는데...

한 것이라고는 가끔 나무가 자라게 하고
가끔 성냥불을 떨어뜨리는 실험...

그런데 결과는



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실제 산불과 비슷한 그래프가 나타는 것이다.



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산불의 피해면적이 반으로 줄어들면

그러한 산불은 2.48배 많이 발생한다.

여기서 나오는 숫자 2.48이 바로 임계숫자이다.


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  그렇다면 어느날 모래산이 무너지면
그 원인을 찾을 수 있을까?

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여기 진정으로 모래 세계의 역사를 규명해 보려는 물리학자들이 있었다.


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1987년 세 명의 물리학자는
모래산을 쌓은 다음

모래 한 알을 떨어뜨렸을 때 어떤 일이 일어날까?? ... 였다.
 
수백만 번의 실험을 반복





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결과는 지진과 산불 전쟁과 같은 그래프가 나왔다.





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아주 중요한 물리학적 요소가 있었다는 것에 매우 놀랐다고 말하는 스콧 교수





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모래알 실험에 참여했던 페르박은 모래알 실험에서 발견된
물리학 공식을 이처럼 정리했다.
( 페르 박 /덴마크 이론물리학자 1948~2002 )




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아래

---- LPG 폭발 실험----

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뷰캐넌이 말하는 임계숫자가 시사하듯

 자연재해나 대형참사는 그냥 일어나는 것이 아니다.

모든 복합적인 일들이 얽히고 설켜

 우리도 모르는 사이에

임계상태에 있었기 때문에 발생하는 것이다.


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  폭발사고가 일어나면 원인이 뭔지 밝히기에 분주하지만

그것이 사고의 원인을 다 설명하는 것도 아니며

한가지 원인만으로 발생하는 것도 아니다.


이것이 최근 복잡계 과학이 이루어낸 결론중에 하나이다.


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LPG 폭발 실험이 알려주는 것은 두가지

첫번째는
인위적으로 이러한 임계상태를 만든다는 것이 대단히 어렵다는 것!

두번째는
현실에서 여러가지 원인들이 모이고 모여야 임계상태가 형성된다는 것!!!






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물리학자들은 가파른 경사면에 떨어지는 모래알에 빨간색칠을 해보았다.

불안정한 부분이 모래더미 전체에 미치는 영향을 알아보기 위해서였다.

결과는

빨간색 모래들이 많아지면서
색을 칠하지 않은 모래들까지 연결되어

모래들이 네트워크를 형성하며 무너져 내림




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우리 사회는 우리도 모르는 사이에

임계상태에 있을 것!!


우리를 되돌아 봐야 할 이유가 여기에 있다.




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98년 네이쳐지에 보내진 3장짜리 논문



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완전히 다른 시스템들이 좁은 세상(small-world)라는 공통점을 가지고 있다는 것



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선 몇 가닥을 연결해도 작은 세상이 된다.


그리고

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일상적으로는 폐쇄된 네트워크에서 그 안에서만 움직이지만


 
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그러나 완전히 고립된 네트워크는 존재하지 않는다.





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몇 번째 떨어뜨리는 모래알이 어떤 붕괴를 일으킬지는 예측할 수 없으나

임계상태에 이르게 되면
크고 작은 붕괴가 어떻게 일어날지는 예측할 수 있다.


우리는 자연의 일부이며 모든것이 모든 것과 연결되어 있고

따라서


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인류가 걸어온 길
지구의 자연계가 걸어온 길에 내용과 깊이를 더할 때

그리고

인간 중심적인 사고에서 벗어날 때
더 보이는 것이 있을 것이다.







출처: sbs스페셜
       <세상은 생각보다 단순하다>
         2014-10-12
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