혼돈과학

2.나비효과와 로렌츠 끌게
혼돈과학을 소개하면서 가장 많이 등장하는 말은 ‘나비효과’(butterfly effect)이며 그림으로 가장 많이 등장하는 것은 ‘로렌츠 끌게’(Lorenz attractor)이다. 나비효과란, 서울 상공에서 나비 한 마리가 펄럭인 영향이 수개월 후에 뉴욕에 폭풍을 초래할 수 있다는, 즉 초기 조건의 미세한 차이가 증폭되어 결과는 엄청난 변화를 가져올 수 있다는 혼돈 과학의 핵심사상이다. 기상학자 로렌츠는 대류에 의한 기상현상을 이해하기 위하여, 불 위에 올려놓은 냄비 안의 물과 같은 간단한 대류모델을 컴퓨터로 연구하였다. 불이 약할 때 물의 흐름은 질서구조를 형성하고 있으나 가열의 정도를 높이면 주기성이 없고 불규칙해 보이는 대류운동이 관찰되었다. 이 외관상 불규칙해 보이는 신호를 위상공간-위치를 시간의 변화에 따라 나타내는 좌표-에 나타내었더니 나비 날개 모양의 로렌츠 끌개라고 불리는 규칙적 구조가 발견되었다. 여기서 끌개(attractor)라 함은 쉽게 말해서, 위상 공간에 나타낸 혼돈 운동의 무수한 궤적이 수렴하는 자취라 할 수 있다. 대부분의 혼돈 운동은 이러한 끌개를 가지고 있으며 따라서 규칙성이 내재되어 있다고 하는 것이다.
이러한 카오스의 구조는 위에서도 밝혔듯이 태양계의 여러 가지 삼체 문제들, 예를 들어 화성과 목성 사이의 소행성군의 운동, 토성 띠의 카시니 간극 등의 이면에도 자리 잡고 있다는 것이 밝혀졌다. 또한 태양계의 몇몇 행성들의 공전주기들이 공명관계를 이루고 있다는 것이 천체 관측에 의해 밝혀졌는데, 이것 역시 카오스 현상으로 예측된다.
3.여러 가지 카오스 현상
지금까지 운동계 내에서 카오스현상이 관측됨을 간단히 살펴보았다. 흥미로운 것은 신경소자, 심장 박동, 뇌파의 불규칙적 리듬등 생체시스템에서 카오스 현상이 관측된다는 점이…
자연상태에서의 수많은 현상들이 질서 적이면서도 카오스적인 모습을 동시에 보