올해 노벨 물리학상은 지구의 복잡한 기후와 무질서한 물질에 대한 이해를 넓힌 물리학자 3명이 공동 수상했다. 이들로 인해 복잡한 기후변화를 분석하는 현대적 기후 모델을 만들 수 있었고 혼돈과 무질서의 특징을 띠는 복잡한 물리 세계를 좀 더 알 수 있게 됐다.
그 주인공은 마나베 슈쿠로(90) 미국 프린스턴대 교수와 클라우스 하셀만(90) 독일 막스플랑크연구소 연구원, 조르조 파리시(73) 이탈리아 사피엔차대 교수다. 마나베 교수는 지난 1931년 일본에서 태어나 도쿄대에서 박사 학위를 받은 일본계 미국인이다. 하셀만 연구원은 1931년 독일 함부르크에서 태어나 괴팅겐대에서 박사 학위를 취득한 독일인이다. 파리시 교수는 1948년 이탈리아 로마에서 태어나 사피엔차대에서 박사 학위를 딴 이탈리아인이다. 이들은 모두 큰 틀에서 복잡계(complex systems) 연구에 기여한 공로를 인정받았다.
이 중 마나베 교수와 하셀만 연구원은 기후의 물리학적 모델링과 지구온난화의 수학적 예측 가능성을 증진하는 데 기여했다. 인류의 운명을 위협하는 지구의 기후변화와 관련해 기후라는 복잡한 시스템을 이해하는 데 공헌한 것이다.
마나베 교수의 경우 대기 중 이산화탄소 증가가 어떻게 지구 표면 온도 상승을 초래하는지 증명했다. 그는 1960년대에 지구 기후의 물리적 모델을 개발했고 이것이 현재 기후 모델링의 토대가 되고 있다. 국종성 포스텍 환경공학부 교수는 “마나베 교수는 이산화탄소 농도가 두 배 증가하면 지구 기온이 얼마나 올라가는지를 처음으로 밝혔다”며 “기후변화가 어떻게 이뤄질지를 처음으로 시뮬레이션한 과학자”라고 평가했다.
하셀만 연구원은 대기 온도 상승이 인간이 배출한 이산화탄소 때문이라는 것을 증명하는 모델을 만들었다. 그는 1970년대 날씨와 기후를 연결하는 기후 모델 연구를 진행했다. 날씨가 시시각각 변하는 과정에서 기후 모델에 신뢰성을 부여하는 방법을 고안했다.
파리시 교수는 원자에서 행성 단위에 이르기까지 물리학적 체계에서 무질서와 변동의 상호작용을 발견했다. 무질서하고 복잡한 물질 속에 숨겨진 패턴을 발견해 복잡계 이론 발전에 크게 기여했다. 그 결과 물리학은 물론 수학·생물학·신경과학·기계학습 등 다른 영역에서 나타나는 완전히 무작위적인 것처럼 보이는 물질이나 현상을 이해하고 기술하는 것이 가능해졌다. 강병남 한국에너지공과대 교수는 “파리시 교수의 업적은 물질의 복잡한 상호작용 속에서 어떤 물리적 성질을 보이는지를 알아내는 데 도움을 준다”며 “물질의 상태가 바뀌는 상전이 현상과 같은 복잡한 현상도 이해할 수 있다”고 말했다.
노벨위원회는 “복잡계는 무작위성과 무질서가 특징으로 이해하기 어렵다”면서 “올해 물리학상은 이를 설명하고 장기적인 행동을 예측하는 새로운 방법을 제시했다”고 밝혔다. 토르스 한스 한손 노벨위원회 물리학 분과 위원장은 “이들은 모두 복잡한 물리 시스템의 특성과 진화에 대해 더 깊은 통찰을 얻는 데 기여했다”고 밝혔다.
노벨 물리학상 상금은 1,000만 스웨덴크로나(약 13억 5,340만 원)이며 마나베 교수와 하셀만 연구원이 이 중 절반을 나눠 갖고 파리시 교수가 절반을 받는다. 올해 120주년을 맞은 노벨상은 4일 생리의학상에 이어 6일 화학상, 7일 문학상, 8일 평화상, 11일 경제학상 수상자를 차례로 발표한다.
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