현동훈교수님의 대수기하학 개론 수업의 한 작은 토픽으로 존 내쉬(John Nash)의 논문 비협력 게임(Non-cooperative games)을 읽게 되었습니다.
비협력 게임은 수학에서 최고의 저널로 치는 annals of mathematics에 실린 논문입니다. 내쉬는 이 논문을 통해 노벨 경제학상을 받았다고 합니다. 사실 수학적으로는 어렵거나 한 내용은 아닙니다. 유명한 수학자(이자 컴퓨터공학자이기도 하고, 이것저것 많이 하신) 폰 노이만(Von Neumann)은 내쉬의 결과를 “trivial”하다고 평가하기도 했습니다.
하지만 당연히 좋은 논문입니다. 수학자들에게 내쉬의 최고의 업적을 물으면 여러가지로 분분히 갈리겠지만, 일반적으로는 분명히 위대한 논문이고, 8000번 넘게 인용이 된 게임이론의 한 획을 그은 논문임은 분명합니다.
이 논문은 다음과 같이 요약됩니다 : 서로 협력 없는 게임에서 각자가 전략들을 잘 선택한 상태가 있어서, 그 상태에서 어떤 한 사람이 전략을 바꾸면 그 사람이 항상 손해를 보는 상태가 존재합니다. 즉, 비협력 게임에는 내쉬 균형점(Nash equilibrium point)이 항상 존재합니다.
강남역(사실은 신논현역) 뷔페 바나나프라이에 다녀왔습니다. 회식이였습니다. 고맙습니다.
45,000원입니다. 비쌉니다. 비싼만큼 나쁘지 않았습니다. 음식의 종류도 많고, 질도 괜찮습니다. 최근에 가본 뷔페중에서는 가장 좋았던 곳입니다. 그렇지만 제 돈으로 식사를 고른다면 하나의 메뉴를 하는 다른 곳을 갈 것 같습니다.
자세하게는, 음식 대부분 괜찮지만 방어, 참치회가 약간 비렸습니다. 디저트 종류가 아주 많아서 다 먹고싶었는데 배가 불러서 다 먹지 못했습니다. 역시 양식종류(피자나 파스타류)와 밥은 배가 고파서 포기했습니다.
스토리나 캐릭터는 솔직히 별로였다. 도입부에서는 대체 이게 뭔가, 하는 생각이 들었고 전개가 빠르고 행동이 영화같지 않아서그런지 중간중간 어이없어서 웃음이 나오는 부분들도 있었다. 하지만 그런 생각들은 액션 씬으로 접어들면서 모두 사라진다.
개인적으로 액션영화를 좋아하지 않는다. 좋았던 액션영화는 기껏해야 킹스맨이나 매드맥스정도. 스토리와 함의하는 내용 등등도 꽤 중요하게 생각한다. 하지만 아이맥스 영화나 3D영화를 볼 때에는 그런것들보다 그래픽을 기대하면서 본다. 그런 점에서 이 영화는 굉장했다. 이런 것은 라이프 오브 파이나 인터스텔라, 하늘을 걷는 남자에서나 느꼈던 감동. 세상이 발전함을 느낄 수 있는 영화였다.
수학을 공부하는 학생들은 항상 계산을 하기 싫어합니다.(저만 그럴 수도 있습니다만.) 그래서 다음과 같은 “꿈”을 주장하곤 합니다.
[Freshman’s Dream]
물론 이런 식이 항상 참일리가 없습니다. 우리는 이항전개라는 결과를 교과서에서 수도 없이 많이 배우고 써왔습니다. 그런데, 꿈은 이루어진다고들 하죠. 가끔 Freshman’s Dream이 참이 되는 경우가 있습니다! 바로 가 characteristic p인 field 의 원소이고, p가 n의 약수일 때죠. 여기서 field의 characteristic이 p란 말은 임의의 원소를 p번 더하면 0이 된다는 말입니다. Freshman’s Dream은 학부의 현대대수학 수업에서 배울 수 있습니다.
당연히 수학을 공부하는 학생들은 이것으로 만족할 수 없습니다. 다른 편한 결과를 찾고 싶습니다. 그러한 꿈은 다음과 같은 재미있는 식으로 달성됩니다.
[Sophomore’s Dream]
참 예쁜 식입니다. 증명은 해석학적인 약간의 지식이 필요합니다만, 약간의 갭을 허용하면 미적분학정도의 지식으로도 확인은 가능합니다.
일본에서 돌아온 이후로 일본에서 구입한 피카츄샤프를 사용한다. 귀여워서 마음에 든다. 한 번 그려보고 싶어서, 몇 번을 그렸는데 기괴한 피카츄만 나와서 슬펐는데 이제 드디어 피카츄같이 생긴게 그려지기 시작한다. 귀여운걸 보고 그리면 약간 마음이 안정되는 것 같다. 가끔 그려야지.
수학 글을 쓰고싶은데, 논문 리뷰나 정리/알고리즘 소개는 쓰는데 시간이 너무 많이 들어서 잘 안하고 있다. 좀 더 여유로우면 좋을텐데.
눈으로 볼 때는 더 예뻤는데 사진으로 담으니 그와 같지 않아서 조금 슬펐다. 그래도 확대해보니 약간 그림을 그린 것 같은 느낌이 들었다. 이런 느낌의 필터도 있을텐데, 어떻게 만드는지 궁금해졌다. 생각나는 아이디어는 이것저것 있는데 코딩을 안한지 꽤 오래돼서 실제로 어떻게 될지 확인은 할수나 있을지 잘 모르겠다.
을 받았습니다. 여기서 띠는 벨트처럼 생긴 넓이는 있지만 부피는 없는 친구라고 생각합시다. 뫼비우스의 띠는 한 번 꼬인 띠겠지요.
그림 1
그에 대한 대답은 (대수)위상을 이용해서 할 수 있지요. 그림 1의 큰 사각형에서 각 변의 같은 화살표들을 같은 방향끼리 붙도록 잘 합쳐주면 클라인 병이 되고, 그걸 위에 그려진 선을 따라 자르면 진한 회색은 보통의 띠가 되고, 옅은 회색과 흰색은 각각 뫼비우스의 띠가 됩니다. 진한 회색부분을 없애면 두 개의 뫼비우스의 띠의 합으로 만들 수 있겠지요. 그런데, 정말일까요?
물론 정말입니다.. 단, up to homeomorphic으로 말이죠. 그런데 보통은 클라인 병을 생각하면 4차원에 embedding시킨 모습을 상상하는데, 음… 거기서도 옳은 말일까요? 위에서 찾은 보통 띠가 사실은 2번 꼬여있는 띠는 아닐까요?
질문2 : 임의의 homeomorphic한 두 띠는 3차원에 아무렇게나 넣어도 homotopic 할까요? 4차원에서는 어떤가요?
(비전공자를 위한 설명 : 홀수 번 꼬인 띠는 그 경계선이 하나의 원이 되고, 짝수 번 꼬인 띠는 그 경계선이 두 개의 원이 되어 서로 같은 모양으로 만들 수 없음을 알고 있어요. 그렇다면 임의의 홀짝성이 같도록 꼬인 띠들은 3/4차원에서 정말 같은 띠일까요?)
이러한 궁금증이 생겨 같이 공부하고 있던 P와 토론한 결과 다음과 같은 질문들을 생각하고 (많은 대수위상의 문제들이 그렇듯이, 약간은 rough하게) 해결했습니다.
질문3 : 3차원에서 꼬여있는 두 끈(그림 2 참조 : 넓이가 없는 닫힌 곡선)을 4차원에 자연스럽게(그러니까 4번째 축의 좌표가 모두 0이게) 넣으면 과연 이 두 끈은 homotopic하게(그러니까 적당히 늘리고 옮겨가면서) 꼬임을 풀 수 있을까요?
임의의 끈들이 꼬여있는 것은 어떨까요?
그림 2
질문4 : 그렇다면 4차원에서 뭔가가 꼬일 수 있을까요? 예를 들어 3차원 구의 면과 끈이 꼬이는게 가능할까요?
대수위상을 배웠는데도 이런 내용을 잘 모르네요 ㅎㅎ. 아마 일반적인 얘기가 있을 것 같네요. 호모토피그룹과도 조금 관계가 있을까요?
[추가]
아무래도 이 이야기 자체가 호모토피의 시작과도 같지않을까, 라는 생각이 들었습니다. 내용 대부분이 호모토피그룹을 그대로 구하면 되는거니까요.