혼돈이론? “나비효과”

혼돈이론? “나비효과”

물리학에서 카오스 이론이라고 불리는 혼돈이론의 시초가 되는 이론이 있습니다. 바로 “나비효과(BUTTERFLY EFFECT)”라고 불리는 이론이지요. 이는 미국의 기상학자인 “에드워드 노턴 로렌즈(EDWARD NORTON LORENZ)”가 1961년 기상 관측을 통해서 떠올린 이론으로, 이제는 흔히 들어볼 수 있는 유명한 이론입니다.

“브라질에 있는 나비의 날갯짓이 미국 텍사스에 토네이도를 발생시킬 수 있는가?”

이러한 나비효과의 기본적인 이론은 바로 “지구 상의 어디에선가 일어난 조그마한 변화로 인해서 예측할 수 없는 기상 현상이 나타났다.”는 내용을 담고 있는 이론입니다. 이를 기상 현상에서 다른 분야로 확대해서 “미세한 변화 혹은 사소한 행위가 발단이 되어서 예상하지 못한 엄청난 결과를 가져오는 것”을 가리키는 이론이지요.

그래서, 그의 논문에는 이러한 문장이 있기도 합니다.

"Does the flap of a butterfly’s wings in Brazil set off a tornado in Texas?"

"브라질에 있는 나비의 날갯짓이 대기에 영향을 주고 시간이 지나 증폭되어 미국 텍사스에 토네이도를 발생시킬 수도 있는가?

△ 나비효과의 모태가 된 나비 모양의 그래프

“이론이 나오게 된 과정”

로렌즈는 기상관측 프로그램을 사용하다가 어떤 흥미로운 계산 결과를 발견하고 이를 재확인하기 위해서 다시 계산을 해보게 되는데요. 하지만, 이 결괏값은 처음과는 완전히 다른 결과가 나오면서 그래프가 뒤죽박죽이 되어버렸다고 합니다.

이 결과에 당황한 그는 다시 처음부터 꼼꼼히 수치를 따져보았고, 결론에 도달하게 되는데요. 그가 찾은 이유는 바로 2번째 계산을 시도할 때 계산 속도를 빠르게 하기 위해서 넣어야 할 수치 중의 하나를 한 자리 정도 “반올림”을 해서 넣었기 때문이라고 합니다.

이에 충격을 받은 로렌즈는 이를 계기로 카오스 이론을 고안해내게 된 것이지요.

이후, 이 내용을 가지고 그는 학회에 발표하면서, 나비 모양의 그래프를 인용했고, 이를 감명 깊게 들은 기자가 “나비효과”로 칭하며 기사를 쓰면서 “나비효과”는 세상에 모습을 드러내게 되었습니다.

“혼돈 이론의 모태가 된 나비효과”

이 이론이 등장하면서, 작은 차이가 큰 결과를 가져올 수 있다는 내용의 혼돈이론이 성행하게 되는 결과를 가져오게 되기도 합니다. 그리고 이러한 “나비효과”의 사례는 다양한 곳에서도 찾을 수 있는데요.

우리가 살아가고 있는 복잡한 현대사회를 가리킬 때, 자주 들어볼 수 있는 내용이기도 하답니다. 이러한 나비효과의 사례는 너무 많기 때문에, 그리고 나비효과의 사례가 아닌 것으로도 볼 수 있는 것도 많기에 여기에서는 굳이 나열을 하지는 않도록 하겠습니다.

여기까지, 혼돈이론의 모태가 된 “나비효과”에 대해서 한 번 살펴보았습니다.