현실과 지식

가장 큰수의 단위 및 크기가 가장 작은 단위, 수학적으로 큰수 종류 이야기

브런치샵 2024. 11. 3. 13:44
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가장 큰수의 단위 및 크기가 가장 작은 단위, 수학적으로 큰수 종류 이야기 입니다.

가장 큰 수와 가장 작은 수의 단위는 각각 천문학적이고 미시적인 세계에서 다르게 정의됩니다.

이들은 일상 생활과는 다소 거리가 있지만, 과학적으로 매우 중요한 개념들입니다.

가장 큰수
가장 큰수

가장 큰 수의 단위

◆ 구골(Googol)

10의 100제곱을 나타냅니다.

이는 1 뒤에 0이 100개 있는 숫자입니다.

구골 vs r구골플렉스
구골 vs r구골플렉스

◆ 구골플렉스(Googolplex)

10의 구골제곱입니다.

이 수는 너무 커서 우주에 존재하는 입자 수보다도 훨씬 큽니다.

* 우주의 입자 수는 약 10의 80제곱 개로 추정됩니다.

여기에는 모든 원자, 전자, 중성자 등 우주에 존재하는 물질 입자가 포함됩니다.

수학적으로 매우 큰수

◆ 그레이엄 수(Graham's Number)

그레이엄 수는 일반적인 지수 표기법으로는 표현할 수 없을 정도로 커서, 꼬리표 표기(Knuth의 화살표 표기법)을 사용합니다.

특정 조합론 문제에서 나타나는 수로, 엄청나게 크며, 구골플렉스보다도 훨씬 큽니다. 그 크기를 상상하기 어렵습니다.

그레이엄 수는 실질적으로 어떤 물리적 현상이나 일상적인 수학적 문제에서 사용되지 않지만, 이론 수학에서 중요한 문제와 관련이 있습니다.

특히, 조합론에서 발생하는 특정 문제의 해답을 설명할 때 등장합니다.

◆ 아커만 함수(Ackermann Function)

매우 빠르게 증가하는 함수로, 특정 입력값에서 그 결과가 매우 큰 수가 됩니다.

예를 들어, A(4,3)의 값은 그레이엄 수를 초과하는 크기입니다.

◆ 부카르트-바칼라르-디에드리히(BBV) 수

극도로 큰 수를 생성하기 위해 만들어진 수학적 방법론을 사용해 도출된 수입니다.

이 수는 물리적인 현실과는 동떨어진 순수 수학적 개념에서 다루어집니다.

◆ 스큐즈 수(Skewes' Number)

수학적으로 정의된 특정 함수의 매우 큰 상한선 중 하나입니다.

일반적인 수학적 계산에서 자주 사용되지는 않지만, 이론적 수학에서 등장 합니다.

* 스큐즈 수(Skewes' Number)는 1933년에 남아프리카 출신의 수학자 스탠리 스큐즈(Skewes)에 의해 제안된, 매우 큰 수 중 하나입니다.

이 수는 리만 가설과 관련된 수학적 문제에서 등장하며, 소수(Prime Number)와 관련된 특수한 상황을 다루는 데 쓰였습니다.

스큐즈 수는 수학적으로 중요한 이유는 그 크기 때문이 아니라, 소수 분포와 관련된 매우 복잡한 문제에 등장하기 때문입니다.

리만 가설이 소수 분포에 얼마나 중요한지 보여주는 사례로서, 이 수는 소수 정리의 정확성을 확인하는 과정에서 등장하는 극단적인 상한값을 나타냅니다.

 

수학적으로 정의하기 어렵지만, 구골, 구골플렉스, 그레이엄 수 등이 매우 큰 수의 예시입니다.

이 외에도 수학자들은 다양한 초거대 숫자를 정의하는데, 이 숫자들은 실생활에서는 거의 사용되지 않지만, 이론적으로 중요한 의미를 가집니다.

무한과의 비교

수학에서는 수가 무한으로 갈 수 있기 때문에, 어떠한 수를 "가장 큰 수"로 정의하는 것은 불가능합니다.

예를 들어, 그레이엄 수보다 큰 수를 만들고 싶다면, 그레이엄 수에 1을 더할 수도 있고, 더 복잡한 방법으로 더 큰 수를 생성할 수 있습니다.

하지만, 무한대(∞)는 특정한 수라기보다는 수가 끝없이 커질 수 있음을 나타내는 개념입니다.

 

가장 작은 단위

◆ 플랑크 길이(Planck Length)

이론상 가장 작은 길이 단위입니다.

더 이상 쪼갤 수 없는 공간의 기본 단위라고 생각할 수 있습니다.

◆ 플랑크 시간(Planck Time)

가장 짧은 시간 단위입니다.

플랑크 길이를 빛의 속도로 나눈 시간으로, 시간의 최소 단위입니다.

이 시간보다 짧은 시간 동안에는 물리 법칙이 현재의 형태로 작용하지 않는다고 여겨집니다.

가장 작은 단위
가장 작은 단위

이러한 단위들은 우리 일상에서는 느낄 수 없을 정도로 작지만, 우주와 양자 세계를 설명하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

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