1. 마이너스 숫자는 누가 처음 생각했을까?
“마이너스 3은 뭘 뜻하나요?”
수학을 배우기 시작한 어린이들이 자주 던지는 질문이다. 음수(陰數, negative number)는 실생활에서 보기 어렵고, 손에 잡히지도 않기 때문에 이해하기 쉽지 않다.
음수 개념을 가장 먼저 체계적으로 도입한 문명은 고대 중국으로 알려져 있다. 기원전 2세기경에 쓰인 수학서 《구장산술(九章算術)에서는 빨간 막대로 양수를, 검은 막대로 음수를 표현했다. 이익과 손해, 입금과 지출을 계산할 때 음수를 실용적으로 활용한 사례다.
반면 서양에서는 오랜 기간 음수를 수학의 정식 개념으로 인정하지 않았다. 고대 그리스 철학자들은 “없는 것을 어떻게 셈할 수 있는가”라는 물음을 던지며 음수를 거부했고, 중세 유럽에서는 방정식의 해가 음수가 될 경우 “해가 없다”고 판단하기도 했다.
그러나 17세기 데카르트가 좌표평면 개념을 도입하면서 음수는 수학적 도구로 활용되기 시작했다. 18세기에는 오일러가 함수론을 통해 음수를 본격적으로 다루었고, 19세기에 이르러 실수 체계가 정립되면서 음수는 마침내 수학의 정식 구성원으로 자리 잡았다.
2. 정말 ‘없는 것’도 셀 수 있을까?
사람은 보통 눈에 보이는 것을 중심으로 숫자를 센다. 하나, 둘, 셋처럼 ‘있는 것’을 기반으로 수를 익히는 것이다. 그러나 음수는 ‘모자람’이나 ‘없음’을 숫자로 표현하기 위해 만들어진 개념이다.
예를 들어 사과 10개를 13명에게 나눠줘야 할 경우, 3명이 사과를 받지 못하게 된다. 이 상황을 수학적으로는 “-3”이라고 표현한다. 즉, 마이너스 3은 단순한 숫자가 아니라 “사과가 3개 부족하다”는 현실의 상태를 나타내는 것이다.
이처럼 음수는 ‘없는 상태’나 ‘결핍’을 셀 수 있도록 해주는 수학적 도구이며, 보이지 않아도 존재하는 상태를 표현하는데 쓰인다.
3. 마이너스는 우리 일상 어디에 숨어 있을까?
음수는 일상 속 다양한 곳에 활용되고 있다. 우리가 자주 접하는 정보들 중 상당수가 마이너스를 포함한 숫자다. 예를 들어 은행 계좌에 -50,000원이 찍힐 경우, 단순히 잔고가 0이라는 뜻이 아니라, 은행에 5만 원의 빚이 있다는 뜻이 된다.
겨울철 “영하 10도”는 0도보다 10도 낮은 온도를 나타내며, 지하철의 “지하 2층”은 지상보다 두 층 아래인 -2층으로 해석된다. 또한 지구에서 가장 낮은 땅으로 알려진 사해는 해수면보다 약 -430m 낮은 곳에 위치한다.
이처럼 음수는 높낮이, 방향, 재정 상태, 온도, 거리 등을 설명하는데 필수적인 개념이다. 만약 음수가 존재하지 않았다면, 사람들은 이러한 상태를 정확히 표현하지 못했을 것이다.
4. 음수는 어떻게 세상을 바꿨을까?
음수가 수학의 일부로 자리 잡으면서 인류는 이전보다 훨씬 복잡한 문제를 해결할 수 있게 됐다. 과거에는 x + 3 = 1 같은 식이 등장했을 때 답이 없다고 여겼지만, 현재는 자연스럽게 x = -2라는 해를 도출할 수 있다.
이뿐만 아니라, 음수는 수학의 영역을 넘어 과학, 기술, 경제, 인공지능 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 예를 들어 로봇 공학에서는 뒤로 이동하는 동작을 음수 좌표로 나타내며, 게임 개발에서는 캐릭터의 체력이 줄어들 때 음수를 활용해 계산한다.
주식 시장에서는 손실을 음수로 표현하고, 인공지능(AI)에서는 ‘비용 함수(cost function)’라는 계산식에서 음수가 핵심 역할을 맡는다.
▫️ 비용 함수란?
AI는 문제를 풀 때마다 자신의 답이 얼마나 정확했는지를 숫자로 계산한다. 이때 사용하는 것이 바로 ‘비용 함수’다. 정답과 예측이 많이 차이나면 값이 커지고, 예측이 정확하면 작아진다.
AI는 이 숫자를 줄이기 위해 학습을 반복하는데, 이 과정에서 예측 오차를 음수로 표현하거나, 음수를 기반으로 오차를 줄여나가게 된다. 즉, 음수는 단순한 숫자를 넘어, 인공지능이 스스로 똑똑해지는데 꼭 필요한 수단이기도 하다.
생각을 자극하는 결론: ‘없는 것도 셈할 수 있을까?’
음수는 눈에 보이지 않는 세계를 숫자로 표현하려는 인류의 발명품이다. 보이지 않아도 존재하는 것을 수로 나타내기 위해 상상력을 동원한 결과다.
오늘날 우리는 마이너스를 사용해 빚을 기록하고, 추운 날씨를 설명하며, 땅의 높낮이까지 계산한다. 그리고 그 숫자는 AI가 세상을 배우는 방식에도 활용된다.
어린이들이 음수를 배우며 “마이너스는 왜 필요해요?”라고 묻는다면, 그 질문에 이렇게 답할 수 있을 것이다.
“보이지 않아도 셀 수 있단다. 그게 바로 마이너스야.”
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