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클라우디오스 프톨레마이오스

클라우디오스 프톨레마이오스( AD 83년경 ~ 168년경)는 고대 그리스의 수학자, 천문학자, 지리학자, 점성학자이다. 고대 이집트의 테바이드에서 태어났을 것이라 추정되며, AD 168년쯤 알렉산드리아에서 사망했다.

이름 중 클라우디오스(Claudius)는 고대 로마의 둘째 이름으로 족명(族名)을 나타내며 이것은 그가 로마 시민이었다는 것을 증명한다. 첫째 이름은 현재 알려져 있지 않지만, 그 당시 시민들의 일반적인 첫째 이름이 티베리우스(Tiberius)인 걸 감안하면 그의 첫째 이름도 티베리우스(Tiberius)였을 것이라 추정된다. 프톨레마이오스(Ptolemaeus)는 그리스식 이름이며 이집트의 왕가의 이름이었지만 그가 프톨레마이오스 왕조와 인척 관계라고는 여겨지지 않고 있다.

프톨레마이오스가 알렉산드리아의 그리스 사회 일원이라는 것 외에 삶의 세밀한 부분은 거의 알려져 있지 않다.

프톨레마이오스의 우주

고대 그리스어로 책을 썼고 바빌론 천문학 데이터를 사용한 것으로 알려져 있다. 프톨레마이오스는 다양한 분야에서 많은 저서를 남겼는데 이러한 그의 저서들은 후의 이슬람과 유럽 과학에서 중요한 영향을 미쳤다.

그 중 대표적인 것으로 코페르니쿠스 이전시대 최고의 천문학서로 인정받고 있는 《천문학 집대성》(Megalē Syntaxis tēs Astoronomias)있는데 이것의 아랍어 역본인 《알마게스트》란 이름으로 더 알려져 있다. 또한 지리학분야의 《지리학》(Geography, Geographike Hyphegesis)이 학계에서 오래도록 아낌을 받았고, 점성술책인 《테트라비블로스》(四元의 數, Tetrabiblos)도 아랍세계에서 많은 인기를 얻었다. 이 밖에도 광학과 음악에 관한 여러 저서가 있다.

프톨레마이오스는 뛰어난 기하학자로서 수학 분야에 중요한 업적을 많이 남겼다. 그는 기하학 분야에서 새로운 증명과 정리를 만들고 《아날렘마(Analemma)》라는 책에서 천구면(지구에서 무한대 거리에 있으며, 그 면에 우주 공간의 물체가 위치하고 있는 것처럼 보이는 가상의 구)에 있는 점을 수평면,자오선면,수직면으로 구성되는 서로 직각인 3개의 평면에 사상시키는 문제에 대해서 자세히 논했다.

《플라니스파이리움(Planisphaerium)》이라는 책에서는 입체를 평면에 묘사하는 방법인 평사도법에 대한 문제를 다루면서 천구의 남극을 사상의 중심으로 썼다.

그는 또한 날씨 뿐만 아니라 아침과 저녁에 뜨고 지는 별까지 나타낸 달력을 만들었다. 다른 수학분야의 출판물로서는 《행성가설 Hypothesis in planmenn》이라는 책을 포함한 2권과 3차원 공간 이상은 없다는 것을 증명한 것과 에우클레이데스가 고안한 평행선에 대한 가정을 증명하려고 시도한 것이 포함되어 있는 2권의 기하학에 대한 책이 있다.

교과에서는 프톨레마이오스 정리로 잘 알려진 인물이다.

 

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"암호와 사람간의 대화가 뭐가 다르지? 
사람들도 자신의 속내를 숨기고 이야기하면서, 그 뜻을 알아주길 바라자나"
"평범하지 않아도 괜찮아, 때론 생각지도 못한 사람이 생각지도 못할 대단한 일을 벌이니까"

제87회 아카데미 시상식 각색상 수상작 / 작품상, 감독상, 남우주연상, 여우조연상, 편집상, 음악상, 세트상 후보작으로 노르웨이 출신의 모르텐 튈둠 감독 • 베네딕트 컴버배치 • 키이라 나이틀리 주연의 영국 영화.

실존인물 앨런 튜링의 실화를 바탕으로 나치 독일의 암호기 에니그마를 해독하는 과정을 그린 영화.

https://youtu.be/r9VQGDs7iVc

비가 오는 날의 런던. 형사들이 어느 저택에서 도난 신고가 들어와 현장에 들어가고, 청산가리를 수습하던 앨런 튜링을 발견한다. 형사가 튜링의 청산가리를 일부러 경찰에게 보여주는 행동이 의심스러워 몰래 뒷조사를 해보니 군 정보기관에 1급 기밀이 걸려 있어서 개인 정보를 알아낼 수도 없는 튜링을 소련의 스파이로 의심, 나중에 결국 취조하는 장면에서 튜링이 자신의 이야기를 하는것으로 영화가 시작된다.

이 영화는 2차 세계대전을 배경으로 하고 있다.

독일의 히틀러가 온 유럽을 쑥대밭으로 만들 당시, 매 순간 3명이 죽었던 사상 최악의 세계대전.

당시 독일은 모든 무전을 '에니그마' 라는 암호기를 사용하였는데, 절대 해독이 불가능한 기계라고 생각했다.

에니그마암호기

결국 '에니그마' 암호기를 해독하라는 특명으로 비밀리에 각 분야의 수재들을 소집하였지만, 아무리 명석한 두뇌를 가지고 있어도 '에니그마'의 암호기는 해독하기 어려웠다. 암호를 해독하다가도, 12시 정각이 되면 암호의 룰이 변경되어 다시 새롭게 암호를 해독해야 했기 때문이다.

많은 수재들이 머리를 싸매고, 불필요한 암호들만 해석해 나갈 쯤. 엘런은 암호를 해독하지 않는다. 대신 '어떤 기계' 만들기에 집중하는데... 그 기계 는 다름아닌 [튜링머신]라는 이름으로, 모든 경우의 수를 스스로 찾아서 해결하는 기계였다. 엘런은 '에니그마' 암호를 해석 할 수 있는 것은 '튜링머신' 기계 밖에 없다고 자부한다.

튜링머신

결국 우여곡절 끝에 엘런의 '튜링머신' 기계는 완성되고, 그들은 끝내 독일의 '에니그마' 를 해독한다.

그러나 그들은 에니그마 암호를 해독하였다는것을 발설할 수 없다. 에니그마가 해독되었다는 사실이 독일에 들어간다면, 독일 측에선 모든 암호의 세팅을 새롭게 할 것이고, 그렇게되면 그들이 2년동안 연구 끝에 해독한 암호는 무용지물이 되기 때문이었다.

독일의 전략을 모두 알지만, 그들의 전략을 무조건 방해하는 것은 하지 않았다. 수학적인 확률로 어느정도는 희생도 감수하지만, 결코 그들의 승리로만은 끝나지 않도록 철저하게 비밀로 모든 작업을 진행하며 전쟁을 지휘한다. 그로인해 전쟁은 2년정도 빨리 종결되었으며, 1,400만 명의 목숨을 구할 수 있었다고 한다.

영화에서 베네딕트 컴버배치가 앨런 튜닝을 연기하는데, 앨런 튜닝의 괴짜스러움, 그리고 약간의 언어장애, 어릴적부터 사회와 어울리지 못했던 모습들까지 완벽하게 소화. 그의 연기력에 또 한번 놀라게 된다.

베네딕트의 연기를 보면, 앨런 튜닝의 성소수자의 모습을 잘 표현하고있다.

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인공지능의 발명이란 자동차에서 바퀴를 떼어낸 뒤 그 자리에 발을 달기 위해 고심하는 것이다.

— Alan Turing, <The Enigma of Intelligence>

앨런 튜링(Alan Mathison Turing, 1912년 6월 23일 ~ 1954년 6월 7일)은 잉글랜드의 수학자, 공학자이다.

케임브리지 종합대학의 킹스칼리지를 졸업하고 같은 대학의 교수직을 맡았다. 제2차 세계대전이 발발하자 정부의 요청에 따라 나치 독일군의 암호 해독을 맡아 연합군 승리에 결정적으로 기여했다. 종전된 후에 다시 일상생활로 돌아갔으나 동성애자란 이유로 경찰에 구속되고 화학적 거세를 당했다. 이로 인해 우울증을 앓았고 결국 자택에서 자살로 생을 마감했다. 그의 수많은 업적으로 현대 전산학과 정보과학의 아버지로도 불린다. 동성애 처벌에 대한 우려로 독신 생활을 하였다고 알려져있다.

어릴 땐 3주 만에 읽기를 배웠고, 미적분을 배우지 않고도 미적분 고등수학문제를 풀기도 하는 등 명석한 두뇌를 자랑했다고 한다. 그러나 중고등학교 때는 그렇게 큰 점수를 받진 못했다고 한다. 영국의 명문대인 케임브리지 대학교에 입학한다.

케임브리지 대학교 킹스칼리지 재학 중에 쓴 논문 <On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem>(1936)은 튜링 머신 이론과 노이만형 컴퓨터에 있어서 이론적 토대를 제시한 것으로 유명하다. 미국 프린스턴 대학교에 유학하여 박사학위를 획득했다. 이때 교수로 있던 존 폰 노이만과 만났다.

에니그마암호기

1939년 독일군의 에니그마 암호를 해독하는 GC&CS(후일 블레칠리 파크로 불리우게 되며 현재 블레칠리 파크는 박물관이 되었다)에 참여해 독일 해군 암호를 해독하는 Hut 8 책임자가 되어 기존의 봄브(Bomby)해독기를 개량한 튜링 봄비(Turing Bombe)라는 장치를 개발했다. 이 튜링 봄비는 후일 개발되는 콜로서스라는 프로그래밍 가능 전자 컴퓨터의 기술적 토대가 되기도 했다. 이 컴퓨터는 군사 기밀로 약 50년간 일반에 알려지지 않았다.

튜링머신

전후 튜링은 초기 디지털 컴퓨터 개발(맨체스터 대학의 맨체스터 마크1)에 참여했고 영국 최초로 프로그램 내장형 컴퓨터(폰 노이만형 컴퓨터) 구조에 대한 논문을 발표하기도 한다. 특히 1950년엔 인공지능에 대한 중요한 논문 <Computing machinery and intelligence>을 발표, 거기에서 현재 튜링 테스트라 불리는 인공지능 실험을 제안한다. 저명한 철학 학술지인 마인드(Mind)에서 출판된 해당 논문은 (이하 튜링 기계 개념과 결합하여) 현대 심리철학 가운데 '기능주의' 조류의 효시가 되었다. 이에 대한 반론으로 미국 철학자 존 설이 1980년에 제시한 '중국어 방(Chinese Room) 논증이 유명하다.

튜링 머신은 컴퓨터의 실현 가능성에 대한 것으로 명제의 증명가능성에 대한 연구에서 처음 이용된 개념이다. 튜링은 러셀의 역설이나 불완전성 정리처럼 '나는 유한번의 논리처리로는 증명 안 됨'이라는 명제가 존재함을 증명하는데, 중간에 튜링은 칸이 나눠진 긴 종이띠와, 이 위의 데이터를 읽고 바꿔쓰는 기계가 읽은 데이터에 대해서 바꿔쓰는 결과를 설정할 수 있는 기능이 있다면 이게 수학적 증명, 인간의 지능과 동일하다는 것을 증명한다. 전후에 튜링은 이 '만능기계'를 완전히 실현하려다 실패하고, 약간 변형된 형태가 폰 노이만에 의해 실현되어 지금의 컴퓨터가 된다.

참고로 튜링이 16세 때, 크리스토퍼 모컴이라는 친구를 만났는데, 모컴도 수학에 상당히 뛰어난 재능을 가졌었다. 둘이 같이 어려운 수학문제를 푸는 것을 좋아했는데, 모컴이 1930년 사망하자 모컴의 뇌에 있던 지능을 저장하거나 다른 사람에게 전달할 방법을 생각하다가 계산이론을 창안하게 된 것이다.

그리고 튜링은 전산학의 기초가 되는 논문들뿐만 아니라, 자살하기 전에는 형태형성의 화학적인 토대(The Chemical Basis of Morphogenesis)라는 논문을 저작하였다. 이 논문에서 튜링은 생물의 발생에서 새로운 형태가 생겨나는 과정인 '형태형성'을 모의 실험하였고, 지금은 당연한 유전자에서 태아가 발생하는 부분을 그 시기에 예측했으며, 또한 이 논문은 카오스 이론에서 중요한 '대칭 붕괴'와 '분기 붕괴'란 현대적 개념을 미리 파악한 것이기도 하다. 간단하게 말해서 생물학을 정밀한 학문인 수학과 물리학, 화학을 통해 설명하였고, 카오스 이론의 중요한 부분을 이미 예상하였다.

그의 명성과 능력과는 달리 말년은 비참했다. 튜링은 전쟁을 치르고 일상으로 돌아온 뒤, 아널드 머리라는 19세 소년과 애인 관계를 맺고 동거를 했다. 그런데 사실 아널드는 소년범죄단과 연루되어 있었다. 어느 날 튜링이 집에 돌아와보니 온갖 물건들이 도난당하고 방은 엉망이 되어 있었는데, 동거하던 소년과 그 일행의 짓이었다. 튜링은 아놀드와 도난 사건에 대해 경찰에 신고했고, 또한 자신이 동료 과학자들에게 당당하게 말하고 다녔던 것처럼 도둑과의 관계(동성애)를 경찰에게 아무렇지 않게 말했다. 그런데 동성애 사실이 기사화 되면서 반대로 아무 잘못이 없는 튜링의 인생을 처참하게 망가뜨리게 되었다. 왜냐면 그 당시에는 영국은 동성애가 금지였고 성소수자였던 튜링은 법을 어긴 범죄자였기 때문이다.

직업이 직업이다 보니 튜링의 성지향성보다는 능력을 중요시 하던 동료들이 자신을 차별없이 대해주던 것에 익숙해져 있던 것이 튜링에게는 치명적인 비수로 돌아왔던 것이다. 그의 업적과 평소 행실과는 상관없이 당시 영국의 동성애 금지법에 의하여 앨런 튜링은 사회를 혼란시키는 명백한 범죄자였다. 동성애자임이 만천하에 공개된 그는 잘못한 일이 없었음으로 당연히 당당했지만, 그럼에도 불구하고 대중과 사법부로부터 범죄자 취급을 받게 되었고, 심지어 당시 매카시즘이 만연할 때 소련측의 스파이일지도 모른다는 추잡한 누명까지 덮어쓰게 되었다. 당시 튜링은 체스나 보드 게임을 매우 즐겼는데 케임브리지 재학 중 튜링의 게임 상대에 훗날 KGB의 거물 간첩이 된 킴 필비를 비롯한 케임브리지 5가 포함되어 있었다. 그래서 이전부터 1급 컴퓨터 공학자라는 위치 때문에 영국 정보부의 감시까지 받아왔는데 이런 참사까지 겹치게 된 것이다.

 

"사회가 나에게 여자로 변하도록 강요했으므로, 나는 가장 순수한 여자가 선택할 만한 방식의 죽음을 택한다."
—본인의 유서 중 일부

결국 법원에서 동성애 혐의에 대해 여성 호르몬 투여를 통한 화학적 거세 형벌을 받게 된다. 그 영향으로 앨런 튜링은 신체의 여성화가 진행되면서 우울감에 빠지게 되었고 결국 1954년에 청산염 중독으로 사망했고, 그는 사과에다 청산가리를 주사한 뒤 동화 속의 백설공주처럼 사과를 한 입 깨물어먹고 자살하였다. 생전에 튜링은 백설공주 동화를 매우 좋아했다고 알려져있었기 때문이다.그렇게 세계대전의 끝을 앞당기고 컴퓨터의 개념을 창시한 희대의 천재의 인생은 초라하게 막을 내렸다.

사망 뒤로도 튜링에 대한 대우는 수많은 장병들의 목숨을 지켜내고 조국을 수호하는데 일조한 전쟁영웅이자 뛰어난 석학이었던 생전의 업적에 비하면 처참한 수준이었다. 튜링의 부고 소식은 단지 영국의 신문에 정말 조그만하게 "천재 과학자의 비참한 죽음"이라고 기사가 하나 난 것이 전부였다. 그의 재능을 생각해 보노라면 정말이지 통탄할 일이다.

여튼 이렇게 허무하다면 허무한 죽음과 함께 그의 존재는 서서히 잊혀지는가 싶었는데, 2000년대 들어 영국의 동성애자에 대한 인권 운동이 시작되며 튜링에 대한 사죄 청원 운동이 시작, 잊혀져가는 튜링의 죽음이 다시 수면 위로 올라왔다. 노동당이 집권했던 2009년에 고든 브라운 총리는 영국 정부 차원에서 튜링의 부당한 죽음에 대해 정식으로 사죄하였다. 영국 우체국은 2012년 2월에 발행할 우표에 담을 '위대한 영국인 10명' 가운데 앨런 튜링을 포함시켰다. 성문법상 범죄자였지만 동성애에 대한 인식이 바뀌고 또 그의 업적에 좀 더 비중을 두면서 반세기만에 명예를 회복한 것이다.

또 탄생 100주년이 되는 2012년을 튜링의 해로 만들려는 운동도 있었다. 하지만 영국 하원은 이런 움직임에 찬물을 제대로 부어버렸는데 2월 6일 영국 하원에 상정된 앨런 튜링에 대한 국가적 사죄와 사면 결의안이 부결되어 버린 것이다. 아무래도 보수당을 중심으로 한 데이비드 캐머런 내각 입장에서는 튜링에 대한 사면이 동성애에 대한 용인으로 비쳐질 것이라는 우려 때문에 튜링에 대한 사면을 거부하는 게 아닌가라는 해석이 나왔다. 하지만 2013년 12월 23일, 스티븐 호킹을 비롯한 수만 명의 청원이 접수되면서 영국 정부는 결국 백기를 들었고, 여왕 특별 사면령으로 튜링은 공식적으로 복권되었다.

시안화칼륨이 주사된 한 입 베어문 사과가 시신 옆에 있었기에 자살로 결론이 났지만 사실 지금도 정확한 사인은 밝혀지지 않고 있다. 가족들은 사고사라고 하지만, 튜링의 해외 탈출을 두려워한 당시 영국 정보부가 암살한 것 아니냐는 음모론도 종종 나돈다.

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를 헤르만 아만두스 슈바르츠(1843~1921)는 독일의 수학자이다. 복소해석학에 공헌하였고, 코시-슈바르츠 부등식을 발견하였다.

1843년 1월 25일 당시 프로이센에 속해 있던 실레시아 예주마노바에서 태어났다.

베를린 공과대학교에서 처음에 화학을 공부하였으나, 에른스트 쿠머와 카를 바이어슈트라스를 만난 뒤 수학에 관심을 갖게 되었다.

1867년~1869년 사이에 할레 대학교에서 일하였고, 그 뒤 스위스 취리히 연방 공과대학교로 갔다.

1875년에는 다시 독일로 귀국하여 괴팅겐 대학교에 취직하였다.

1892년에 베를린 훔볼트 대학교 교수가 되었다.

1921년 11월 30일 베를린에서 사망하였다.

슈바르츠는 편미분방정식의 해석적 이론 연구에서는 ‘슈바르츠의 함수’를 논하고, 변분법에서는 리만의 존재정리의 증명에 성공하였다. 이와 관련하여 조화함수론의 경곗값 문제에서는 교대법을 안출하였는데, 이것은 실제적인 면뿐만 아니라 이론적 의의도 지니는 것이었다.

그 밖에 급수의 수렴성을 논하고, 이른바 ‘슈바르츠의 적분부등식’을 제출하는(1905) 등 해석학의 여러 방면에 걸쳐 공헌하였다. 학창시절 슈바르츠 하면 코시-슈바르츠 부등식으로 우리에게 알려지게 된다.

부등식 단원 중 절대부등식이라는 곳에서 등장하는 코시 슈바르츠 부등식은 자주 출제되는 단골메뉴다.

주어진 집합의 임의의 원소에 대하여 항상 성립하는 부등식을 절대부등식이라고 한다.

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9개의 다각형의 집합을 나타낸 오일러 다이어그램 - 출처 : 위키백과

수학의 여러 분야를 공부하는 데 있어서 집합론의 용어와 표기를 이용하는 것이 편리할 때가 많습니다.

조지부울 과 게오르그 칸토르

집합론은 19세기 말엽 조지 부울 (George Boole, 1815 ~1864) 과 게오르그 칸토르(Georg F. L. P. Cantor, 1845~1918) 에 의하여 개발되었는데 20세기에 접어들면서 수학의 발전에 아주 큰 영향을 끼쳤습니다.

직관적으로 집합(set)이란 낱말은 식별가능한 대상들의 모임을 나타내는데 사용되고 그 모임의 개개의 대상들을 그 집합의 원소(element)라고 합니다. 대상 a가 집합 S 의 원소일 때 이것을

로 나타내고, “ a는 S 에 속한다(belong)” 또는 “ S 는 a를 포함한다 (contain)” 고 말합니다. 또 a가 S 의 원소가 아님을 나타낼 때에는 기호

를 사용합니다.

편의상 원소가 하나도 없는 집합을 생각하여 이것을 공집합(empty set)이라 하고 기호 Ø로 나타냅니다.

집합이 어떤 원소들로 이루어져 있는지를 나타내는 데에는 흔히 다음의 두 방법이 쓰입니다.

첫째로 집합을 이루고 있는 원소를 순서 없이 일렬로 나열한 다음에 { } 중괄호 로 묶어 나타내는 방법이 있습니다.

예를 들면 세 문자 a,b,c로 이루어진 집합A는

로 나타냅니다.

또 자연수 전체의 집합을 N이라 하면

으로 나타낼 수있습니다. 이와 같은 표시법을 원소나열법을 원소나열법(tabular form)이라 합니다.

둘째로, 집합에 속하는 각 원소 x가 만족하는 어떤 조건 p(x)를 제시함으로써 그 집합을 나타내는 방법이 있습니다. 이 때, 조건 p(x)를 만족하는 x들 전체의 집합은

로 나타냅니다. 또 조건 p(x)를 만족하는 S의 원소 x들 전체의 집합은

로 나타냅니다. 이와 같은 표시법을 조건제시법(set builder form)이라 합니다.

집합 A의 모든 원소가 집합 B에 속할 때, A를 B의 부분집합(subset) 이라 하고 이것을

로 나타냅니다. 특히 공집합과 A 자신은 집합 A의 부분집합입니다.

두 집합 A와 B사이에 A⊆B인 동시에 B⊆A인 관계가 있을 때, 이 두 집합은 같다(equal)고 말하고 이것을

로 나타냅니다. 집합 B의 부분집합 A가 B와 같지 않을 때, 즉 A⊆B이지만 A≠B일 때, A를 B의 진부분집합(proper subset)이라 하고 이것을

로 나타냅니다.

부분집합을 나타낼 때 기호 ⊆ 대신에 ⊂를 사용하고, 진부분집합을 나타낼때 기호 ⊂ 대신에 ⊊를 사용하기도 합니다.

두 집합 A 와 B 가 있을 때,

을 A와 B의 합집합(union)이라 하고

를 와 의 교집합(intersection) 이라 합니다. 또 집합 A 의 원소 a와 집합 B의 원소 b로 만든 순서쌍(ordered pair) (a ,b)전체의 집합을 A×B로 나타내고, 이것을 A

와 B의 곱집합 또는 데카르트 곱(Cartesian product) . 이라 합니다. 즉

특히 A×A를 간단히 A2으로 나타내기도 합니다.

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