The power of inspiration from long calculations (KOR)

LEE WOO-YOUNG
The author is an HCMC Distinguished Professor at the Korea Institute for Advanced Study.

There are some moments we overlook in great scientific discoveries. Let’s look at three moments. First, what is the longest calculation in the history of mankind? It is Kepler’s Third Law. Johannes Kepler started the calculation in 1599 and found the law after 20 years of work in 1619.

How painful it must have been. On the law published in “Harmonices Mundi,” he wrote, “Let it await its reader for a hundred years, if God Himself has been ready for His contemplator for six thousand years.”

Second, Isaac Newton returned to his hometown of Woolsthorpe-by-Colsterworth when his university in London shut down due to the plague. Through intense contemplation for two years in his hometown, he discovered universal gravitation. The episode of Newton’s apple tree describes the process dramatically. But later, Newton confessed that he had done a lot of long integral calculations in the early days of his time in Woolsthorpe-by-Colsterworth.

Third, how are the prime numbers distributed? Carl Friedrich Gauss, a German mathematician, began thinking about this question as his first mathematical research question when he was about 15. And he found the famous “prime number theorem” by calculating all the prime numbers up to 1 million. How tedious it must have been until he found the astonishing inspiration! Later, Gauss recalled that he ran out of patience during the process.

What these episodes have in common is the beauty of long calculations. Scientific insights often come from long calculations. Inspirations lie quietly in wait amid long calculations. The inspiration cannot be detected by computers. It reveals itself in the abyss of intense yet subtle human feelings.

Our lives often feel like a long calculation. When fierce energy is contained in the repetition of bored routines, the inspiration which rises when the threshold is broken can refresh our lives.

긴 계산, 지루함의 미학
이우영 고등과학원 HCMC 석학교수

위대한 과학적 발견 속엔 종종 무심코 지나친 장면들이 있다. 다음 세 장면을 보자. 장면 1. 인류역사상 가장 긴 계산은 무엇일까? 바로 케플러의 제3법칙이다. 요하네스 케플러는 1599년부터 계산을 시작하여 무려 20년 동안 계산한 끝에 1619년에 마침내 이 법칙을 발견했다. 그 계산이 얼마나 고통스러웠을까. 그 해 출간한 책 『우주의 조화』에서 이 법칙을 발표하면서 서문에 다음과 같이 쓰고 있다. “나는 100년 동안 독자를 기다릴 것이다. 신은 6000년 동안 관찰자를 기다리지 않았는가.”

장면 2. 아이작 뉴턴은 1665년 영국 런던에 흑사병이 돌아 학교가 문을 닫자 고향 울즈소프로 내려갔다. 그리고 2년 동안 고향에서 맹렬한 사색을 통해 만유인력의 법칙을 발견했다. 뉴턴의 사과나무 일화는 이 사색을 극적으로 묘사한다. 그러나 훗날 뉴턴이 고백하기를, “울즈소프 귀향 초기에 긴 적분 계산을 엄청나게 많이 했어요.”

장면 3. “소수(素數)들이 어떻게 분포되어 있는가?” 수학의 왕으로 불리는 카를 프리드리히 가우스는 열다섯 살 무렵 그의 최초의 수학 연구로 이 질문을 숙고하기 시작했다. 그리고 무려 100만까지 소수를 계산해서 그 유명한 ‘소수 정리’의 식을 찾았다. 이 놀라운 영감을 얻기까지 계산이 얼마나 지루했을까. 훗날 가우스는 당시를 회상하기를, “그때 나의 인내심은 바닥이 났어요.”

위 세 장면이 보여주는 공통점은 긴 계산의 아름다움이다. 과학적 통찰력은 종종 긴 계산으로부터 얻어진다. 긴 계산 속엔 영감이 숨죽이고 있다. 그 영감은 컴퓨터로는 감지되지 않는다. 그것은 인간의 미묘한 느낌의 심연, 치열할 때만 불현듯 모습을 드러낸다. 우리 인생도 때론 긴 계산과 같다. 반복되는 일상의 지루함 속에 치열함이 담기면, 그 임계점을 넘을 때 피어오르는 영감이 우리의 인생을 새롭고 아름답게 만들기도 한다.