사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험이죠.

‘펜듈럼 웨이브(Pendulum Wave)’를 아시나요?

물리 법칙이 만들어내는 ‘예술’을 본 적 있으신가요? 혹시 수학이나 과학이 딱딱하고 지루하다고 생각하신다면, 이 영상이 그 가치관을 완전히 바꿔놓을지도 모릅니다. 일단 아무 생각 없이 신기한 이 영상을 한번 보세요.

어떠셨나요? 이 영상을 한 번 본 후로, 저는 이 신비롭고 수학적으로 아름다운 움직임을 잊을 수가 없었습니다. (너무 아름다워서 꿈에도 나왔다니까요!) 이것이 바로 ‘펜듈럼 웨이브(Pendulum Wave)’, 즉 진자파라고 불리는 현상입니다.

비밀은 ‘실의 길이’에 있습니다

겉보기엔 복잡한 기계장치 같지만, 구조는 아주 간단합니다. 추를 매단 “진자 실의 길이”를 앞쪽부터 안쪽으로 조금씩 다르게 했을 뿐입니다. 사실, 진자가 한 번 왕복하는 데 걸리는 시간(이것을 ‘주기’라고 합니다)은 추의 무게가 아니라, 오직 실의 길이에 따라 결정된다는 법칙이 있습니다. 이를 ‘진자의 등시성’이라고 하며, 갈릴레오 갈릴레이가 발견한 유명한 법칙이죠.

즉, 이 장치에서는 다음과 같은 현상이 일어납니다.

실이 짧은 앞쪽 진자: 바쁘게, 빠르게 흔들린다

실이 긴 안쪽 진자: 여유롭게, 느리게 흔들린다

혼돈(카오스)에서 질서로 돌아오는 이야기

동시에 시작한 진자들은 흔들리는 속도가 미세하게 다르기 때문에, 처음에는 예쁘게 정렬되어 있어도 점차 뿔뿔이 흩어져(혼돈, 카오스) 버립니다. 하지만 바로 여기서 수학의 마법이 펼쳐집니다. 뿔뿔이 흩어져 보이던 움직임이 어느 순간부터 마치 의지를 가진 뱀처럼 꿈틀거리기 시작하고, 이중 나선형을 그리다가, 마지막에는 ‘찰칵’ 하고 다시 일렬로 정렬되는 순간이 찾아옵니다. 영상에 특별한 효과를 넣지도 않았고, 소리도 없는데도, 저도 모르게 멍하니 계속 보게 되죠.

눈에 보이는 수학의 아름다움

이것은 단순한 물리 현상을 넘어, 숫자들이 만들어내는 ‘자연계의 춤’이라고도 할 수 있습니다. 다음에 이 영상을 보실 때는, ‘아, 지금 주기가 겹쳤구나!’ 하고 과학적인 시각을 살짝 더해서 봐보세요. 분명 처음과는 또 다른 감동을 느끼실 수 있을 거예요.

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