눈송이 속 수학

트윈 픽스의 어느 바람 부는 오후, 오스카는 몸을 떨며 후드티를 바짝 조여 입었습니다. 그녀의 어머니는 낡은 사진 앨범을 펼쳐 빛바랜 사진을 가리켰습니다. "이것 좀 봐, 천구백칠십육년 사진이야! 바로 이 자리인데, 눈이 살짝 덮여 있었어." 오스카는 숨을 들이쉬며 아버지와 함께 믿을 수 없는 광경을 보기 위해 더 가까이 다가갔습니다. "눈이요? 샌프란시스코에? 말도 안 돼!"

"사진 속 난간에 있는 작은 조각들을 봐!" 오스카가 손가락으로 가리키며 외쳤다. "모두 작은 별처럼 여섯 개의 점이 있어, 하나하나 다." 아버지는 미소를 지으며 고개를 끄덕였다. "그걸 육각 대칭이라고 하는데, 자연의 가장 큰 비밀 중 하나란다." 오스카는 사진에서 아버지에게로 시선을 돌렸고, 생각에 잠겨 눈썹을 찌푸렸다. "그런데 왜 여섯 개예요? 왜 다섯 개나 여덟 개는 아니고요?"

"그게 바로 중요한 질문이지!" 아버지가 눈을 반짝이며 말했다. "그 질문에 답하려면 사백 년도 더 전, 프라하의 추운 겨울로 시간 여행을 해야 한단다." 아버지는 마치 역사책을 펼치듯 하늘을 가리켰다. "한 뛰어난 과학자가 눈 덮인 다리를 건너며 우주에 대해 생각하고 있었는데, 그때 너와 똑같은 것을 발견했지."

"그의 이름은 요하네스 케플러였단다." 아버지가 계속했다. "그는 행성들이 완벽한 원이 아니라 타원형으로 움직인다는 것을 알아낸 유명한 천문학자였지. 하지만 그날 그는 별을 보고 있던 것이 아니었어. 그는 새해 선물을 찾으려다가 하늘에서 떨어지는 작고 완벽한 결정들에 매료되었단다."

"케플러는 '자연 현상의 다양성은 너무나도 커서... 바로 그 때문에 인간의 정신은 결코 신선한 자양분을 잃지 않을 것이다'라고 믿었단다." 아버지가 인용했다. "그는 눈송이를 단순히 얼음이 아니라 수학적 퍼즐로 보았어. 그는 어떻게 그렇게 완벽한 모양이 저절로, 계속해서 형성될 수 있는지 궁금해했지."

"아빠는 눈송이가 미세한 입자, 즉 작은 공들로 이루어져 있는데, 이 공들이 가장 효율적인 방식으로 뭉쳐진다고 추측했단다." 그녀의 아버지가 설명했다. "평평한 표면에 원을 쌓을 때, 육각형 패턴이 가장 많은 원을 채워 넣을 수 있게 해줘. 물 분자가 특정한 모양을 가지고 백이십도 각도로 결합하여 육각형 결정을 형성하는 것도 같은 이유지."

"그 하나의 아이디어가 결정학이라는 과학 전체를 시작했단다!" 아버지가 열정적으로 말했다. "원자들이 어떻게 함께 뭉쳐지는지 이해하는 것이 더 강한 금속부터 우리 휴대폰 속 실리콘 칩까지 모든 것을 만드는 방법이지. 이 모든 것은 누군가가 아주 작은 눈송이에 대해 '왜'라고 질문하면서 시작되었단다!"

다시 트윈 픽스로 돌아와, 오스카가 새로운 이해와 함께 오래된 사진을 바라보는 동안 바람이 그들 주위를 휘몰아쳤다. "그럼 여기 공기 중의 물 분자들이 육각형으로 뭉칠 만큼 충분히 차가워졌다는 거네요!" 그녀가 바람을 뚫고 소리쳤다. 그녀의 어머니는 미소 지으며 그녀를 안아주었다. "정확해! 그래서 그날이 그렇게 드물고 특별한 날이었던 거야."

"어딜 봐도 육각형이 보여!" 오스카가 주위를 둘러보며 말했다. "벌집처럼 말이야!" 엄마가 고개를 끄덕였다. "아니면 어떤 거북이 등껍질 무늬 같기도 하고." 아빠가 덧붙였다. "그리고 아일랜드의 자이언츠 코즈웨이에 있는 것 같은 거대한 현무암 기둥에서도 볼 수 있지. 그건 용암이 천천히 식으면서 형성된 거야."

오스카는 만족스러운 미소를 지으며 공책을 닫았다. "그러니까, 모든 눈송이는 다르지만, 모두 비밀리에 똑같은 육각형 수학을 따르는 거네요!" 그녀의 어머니는 금문교 너머로 해가 지기 시작하는 것을 내다보았다. "정말 놀랍구나. 그런데, 저 햇빛이 태양에서부터 여기 우리에게까지 오는 데 얼마나 걸리는지 아니?"