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과학 그곳에서 : 세포 안에 우주가 있다 - 프랙탈 이론
세포 안에 우주가 있다 - 프랙탈 이론
글 교무부
뉴턴 이후 물리학이 급격히 발전하면서 현대 문명은 물리학의 엄청난 혜택을 누리고 있다. 뉴턴은 우주의 모든 물체들 상호 간에는 인력이 작용하고 이 인력이 떨어져 있는 물체의 운동을 지배한다고 하며 모든 역학적인 현상을 하나의 법칙으로 설명하였다. 뉴턴은 자신이 발견한 법칙을 토대로 ‘자연은 일정한 법칙에 따라 운동하는 복잡하고 거대한 기계’라고 하는 역학적 자연관을 주장하였다. 그 당시 사람들은 뉴턴의 자연관에 크게 영향을 받았으며 과학자들 또한 충분한 자료만 있다면 자연에 존재하는 모든 것을 하나의 공식으로 표현할 수 있다고 생각하였다. 즉 인간은 과학의 힘으로 자연의 모든 신비를 밝힐 수 있으리라는 장밋빛 희망을 가졌다.
● 카오스 현상 카오스 현상은 우리 주변 곳곳에서 발견할 수 있다. 소용돌이나 홍수로 인한 탁류, 각종 생명 현상, 주가 변동 그리고 가장 대표적인 예라 할 수 있는 기상 변화 등이다. 이 카오스 현상의 특징에 대해서는 크게 두 가지를 들 수 있다.
● 프랙탈 구조 혼돈의 카오스가 고도로 조직적인 상태로 갑자기 도약하는 현상을 ‘자기조직화’라고 한다. 자기조직화에 의해 새로운 질서를 형성할 때 중요한 역할을 하는 것이 앞에서 언급한 ‘기묘한 끌개’이다. 이 ‘기묘한 끌개’가 혼돈에서 새로운 질서를 끌어들이는 중심 역할을 한다. 카오스 운동은 예측 불가능한 혼돈이지만 일정 범위를 벗어나지 않은 상태에서 ‘기묘한 끌개’를 중심으로 변화한다. 이 자기유사성에 의해 스스로 조직을 구축하는 것이 ‘프랙탈(Fractal)’이다. 카오스가 등장하는 곳엔 어김없이 프랙탈이 등장하고 프랙탈이 있는 곳엔 반드시 카오스가 있다. 즉 같은 현상의 다른 이름이라 할 수 있다. 어떤 학자는 프랙탈이 좀 더 넓은 개념이라 하고 또 다른 학자는 카오스가 더 포괄적인 개념이라 하지만 카오스와 프랙탈은 같은 것의 서로 다른 면이라 할 수 있다. 실제 자연계에 존재하는 모든 프랙탈 형상을 만들어내는 원리는 카오스인 셈이다. 카오스가 복잡하면서도 그 속에 하나의 질서를 지니는 것은 프랙탈이 있기 때문이다.
● 프랙탈 원리의 특성 불규칙적으로 보이지만 규칙적이고 복잡하지만 일정한 패턴이 있으며 이러한 패턴이 끊임없이 반복되면서 전체와 부분이 일치한다는 것이 바로 프랙탈의 특성이다. 그리고 프랙탈에서는 부분에서의 변화가 전체에도 바로 영향을 준다. 프랙탈 각 부분 각 차원이 서로 공명하기 때문이다. 또한 생물학에서 요즘 각광을 받고 있는 유전 공학에서 한 예를 찾아볼 수 있다. 유전 공학에서 생명체 세포핵 내의 DNA에 변화를 일으키면 그 생명체 개체의 형질 전체가 변화하게 된다. 즉 미시의 작은 변화가 전체 구조에 변화를 일으키는 프랙탈 원리인 셈이다.
● 대순진리와 프랙탈 원리 상제님께서 비겁에 빠진 신명과 재겁에 빠진 세계창생을 건지시려고 인세에 대강(大降)하셔서 천지공사를 행하셨다. 외견상으로 상제님께서 인신(人身)으로 활동하시고 공사를 보신 지역은 우리나라에 국한된다. 하지만 청국공사02를 행하신 예에서 보듯 우리나라에서 지구촌 전체 나라뿐 아니라 우주 전체를 새롭게 변화시키는 공사를 보신 것이라 생각된다. 이는 현대 과학이 밝힌 부분의 변화가 전체에 영향을 미친다는 프랙탈 원리와 유사성을 발견할 수 있다.
• 대순진리회교무부, 『전경』, 대순진리회 출판부, 2010. • Joachim Bublath, 『카오스와 코스모스』, 생각의 나무, 2003. • 김용운, 『카오스와 불교』, 사이언스북스, 2001. • 이노우에 마사요시, 『카오스와 복잡계의 과학』, 한승, 2002. • John L.Casti, 『복잡성 과학이란 무엇인가』, 까치, 1997.
01 프랙탈(fractal)은 철저히 ‘조각난’ 도형을 뜻한다. ‘프랙탈’이라는 용어는 1975년 만델브로(Mandelbrot)에 의해 지어졌으며, ‘조각난’이란 뜻의 라틴어 형용사 ‘fractus’에서 왔다. 언제나 부분이 전체를 닮는 자기유사성(self-similarity)과 소수(小數)차원을 특징으로 갖는 형상을 일컫는다. 02 상제께서 “청주(淸州) 만동묘(萬東廟)에 가서 청국공사를 행하려 하나 길이 멀고 왕래하기 어렵고 불편하므로 청도원(淸道院)에서 공사를 행하리라” 하시고 청도원 류 찬명의 집에 이르러 천지 대신문을 열고 공사를 행하셨도다. 그때에 김 송환이 그 시종을 들었느니라. (공사 2장 6절)
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