노벨 물리학상에 ‘복잡계 연구’ 마나베·하셀만·파리시

마나베 슈쿠로, 클라우스 하셀만, 조르조 파리시(왼쪽부터)

올해 노벨물리학상은 복잡계 연구에 기여한 3인의 과학자에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 5일(현지시간) 올해 노벨 물리학상 수상자로 마나베 슈쿠로(真鍋淑郎·일본계 미국인·90), 클라우스 하셀만(독일·90), 조르조 파리시(이탈리아·73) 등 3인을 선정했다.

노벨물리학상 수상자 그래픽=김주원 기자 zoom@joongang.co.kr

마나베 미국 프린스턴대 교수와 하셀만 독일 막스플랑크 기상연구소 창립자는 물리학을 활용해 지구 온난화를 예측한 공로를 인정받았다. 지구의 기후를 물리적으로 모델링하고 실시간 달라지는 기후를 정량화해 안정적으로 지구 온난화를 예측할 수 있었다. 마나베 교수는 수학적 이론과 대기의 물리적 특성만으로 대기 중 이산화탄소가 증가하면 지구 표면 온도가 얼마나 상승할지 추정했다. 손석우 서울대 지구환경시스템공학부 교수는 “마나베 교수는 기후 모델을 사실상 최초로 만든 물리학자”라며 “1960년대에 모델링을 해 추정한 지표 온도가 최근 거의 유사한 값을 보여주고 있다”고 설명했다.

이로부터 10여 년 후 하셀만 창립자는 마나베 교수의 이론을 해양 분야에 접목했다. 특히 하셀만 창립자는 날씨가 혼란스럽더라도 기후 변화 모델링이 신뢰할 수 있다는 점을 밝혔다. 덕분에 인간의 이산화탄소 배출이 대기의 온도 상승에 영향을 미친다는 사실을 증명했다. 마나베 교수와 하셀만 창립자는 상금(1000만 크로나·13억5000만원)의 절반을 각각 절반씩 받는다.

이들과 함께 노벨물리학상을 받은 파리시 이탈리아 로마 사피엔자대학 교수도 수학적인 모델링으로 복잡계를 연구했다는 점은 같다. 다만 파리시 교수는 무질서하고 복잡한 재료에서 숨겨진 패턴을 발견했다. 뜨거운 액체 유리를 차가운 물에 갑자기 집어넣어 온도를 낮추면 무질서한 유리 분자의 복잡계가 만들어지는  ‘스핀 글라스(spin glass)’ 시스템을 연구했다. 왜 이렇게 복잡한 형태가 만들어지는지는 여전히 미스터리다. 박형규 고등과학원 물리학부 교수는 “특정한 수학적 방법(레플리카 메소드)을 활용해 수학적 방법으로 문제를 풀어냈다”고 설명했다.

문희철 기자 reporter@joongang.co.kr