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[수학뉴스] 300년 전 뉴턴이 낸 문제, 새로운 해답 나왔다

오일러와 라그랑주가 발견한 8자 모양의 운동과, 이번에 연구팀이 발견한 뜨개실 해법을 구형 공간에 표현한 모습.

1680년대 어느날, 만유인력을 발견한 아이작 뉴턴은 문득 지구와 달 같은 천체들이 특정한 시간에 어떤 위치에 있을지가 궁금해졌다. 그리고 만유인력으로 묶여 있는 두 물체는 타원궤도를 따라 서로 돌면서 움직인다고 예측했다. 하지만 물체가 세 개로 늘어났을 때도 일정한 궤도를 그리면서 운동하는지에 대해서는 알 수 없었다. 뉴턴이 ‘삼체문제’라고 이름 지은 이 문제는 이후 약 300년 동안 수많은 수학자들을 미궁에 빠트렸다.

19세기 후반 독일 수학자 하인리히 브룬즈는 삼체문제에 일반적인 해는 없다는 것을 밝혀냈다. 그러자 많은 수학자들이 특수한 경우에 대한 해답을 찾고자 시도했고, 그 결과 3가지 해답을 찾아냈다. 수학자 오일러와 라그랑주가 그 중 한 가지 해법을 함께 밝혀냈는데, 같은 간격으로 놓인 세 물체가 8자 모양으로 운동하는 가장 간단한 경우에 대한 해답이었다.

그런데 최근, 세르비아 베오그라드대 물리연구소 밀로반 주바코프 박사 팀이 무려 13가지나 되는 새로운 해법을 찾았다고 발표했다. 연구팀은 지금까지 밝혀진 3가지 경우를 컴퓨터로 시뮬레이션 하면서 새로운 운동이 만들어질 때까지 조건을 바꿔 주었다. 그 결과 이전과 다른 새로운 반복 운동이 만들어지면, 그 운동을 기술하는 수식을 세웠다. 연구팀은 이렇게 만든 13개의 해법이 마치 둥근 뜨개실 모양을 닮았다고 해서 ‘뜨개실 해법’이라는 이름을 붙였다.

2013년 04월 수학동아 정보

  • 최영준 기자
  • 염지현 기자
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    포토파크닷컴
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    동아일보
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    Milovan ˇSuvakov

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