크리스마스 시즌이 다가오면 각 가정과 업소에서는 1년간 보관해 뒀던 크리스마스트리를 꺼낸다. 하지만 형형색색의 전구가 반짝이는 예쁜 트리를 보기 위해서는 반드시 골치 아픈 작업(?) 하나를 해야 한다.

바로 이리저리 얽혀 있는 트리 장식용 전선을 풀어내는 일이다. 분명 보관할 때에는 제대로 감아 놓았는데 꺼내보면 항상 엉켜져 있다.
중간 중간에 풀기 힘든 매듭도 많아 성질 급한 사람의 경우 아예 새 전선을 구입할까 하는 생각이 들 정도다. 아무리 잘 감아둬도 결과는 마찬가지다. 도대체 왜 그럴까.

사실 전선이 서로 꼬이고 매듭지어지는 원리는 간단하다. 대다수 사람들이 전선을 보관할 때 둘둘 감아놓게 마련인데 이를 이리저리 옮길 때 한쪽이 느슨해지면서 틈이 생기고, 이 틈새로 다른 전선이 들어가는 것이다.

장장 1세기에 걸친 ‘매듭이론’ 연구에 따르면 이 같은 전선의 엉킴은 인간의 힘으로는 거스를 수 없는 자연의 섭리 중 하나다.

실제 UC 샌디에고(USCD)의 생물물리학자인 더글러스 스미스 박사는 얼마 전 전선의 매듭 생성 메커니즘을 밝혀내기 위해 한 가지 실험을 했다.

길이가 다른 여러 개의 끈들을 상자 속에 하나씩 넣는 실험이었다. 결과는 놀라웠다. 단 몇 초도 지나지 않아 각 끈들이 저절로 얽혀 매듭이 만들어진 것.

3,000회의 실험 끝에 스미스 박사는 총 120가지의 전혀 다른 매듭을 찾아냈다. 또한 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 이를 계속 반복하더라도 굉장히 복잡한 구조의 새로운 매듭들이 무한정 생성되는 것으로 나타났다.

이 실험을 통해 얻은 유일한 교훈은 엉킨 전선을 흔들어댈수록 매듭은 점점 더 꼬인다는 것뿐이었다.

미국 펜실베니아 주립대학 수학과의 앤드류 벨몬트 박사는 “매듭은 전선 뭉치가 움직이면서 생성되는 만큼 움직임을 최소화하면 엉킴 현상도 줄일 수 있다”며 “하지만 매듭이 전혀 생기지 않도록 하려면 빨래를 널 듯 기둥에 매달아 놓는 방법밖에 없다”고 설명한다.