2021년 노벨물리학상은 기후 변화와 지구 온난화를 이해하는 열쇠인 ‘복잡계 물리 시스템’ 연구에 크게 기여한 학자 3명에게 돌아갔다.

스웨덴 왕립과학아카데미는 마나베 슈쿠로 미국 프린스턴대 교수와 클라우스 하셀만 독일 막스플랑크연구소 교수, 조르조 파리시 이탈리아 로마 사피엔자대 교수 3명을 선정했다고 5일 발표했다.
노벨 물리학상에 '지구온난화 예측' 마나베 등 3인
왕립과학아카데미는 “기후 변화에 대한 물리적 모델링을 위해 막대한 변수를 설계하고, 지구 온난화에 대해 합리적 예측을 제공해온 공로로 이들에게 올해 노벨물리학상을 수여한다”고 밝혔다.

복잡계 시스템의 특징은 ‘무작위(randomness)와 무질서(disorder)’로 요약된다. ‘나비의 날갯짓이 자구 반대편에서 해일을 몰고 온다’는 카오스 이론이 복잡계 시스템의 대표적인 예다. 현대 기상학 모델의 초석을 놓은 마나베 교수는 대기 중 이산화탄소가 지구 온난화로 어떻게 연결되는지를 1960년대에 처음 증명했다.

김기훈 서울대 물리천문학부 교수는 “대기 중 이산화탄소가 증가하면 지표면, 나아가 대류권과 성층권까지 온도가 어떻게 변하는지를 수학적 이론을 기반으로 추정하고 3차원(3D) 기후 모델을 구축한 분”이라며 “변변한 장비가 없었던 당시 환경을 감안하면 엄청난 성과”라고 설명했다.

하셀만 교수는 마나베 교수의 연구를 이어받아 기후변화 예측 모델을 더 발전시켰다. 몇 시간, 몇 분 단위로 변화무쌍한 날씨에 비해 상대적으로 변화 주기가 긴 기후 간 상관관계도 처음 정립했다.

파리시 교수는 무질서 복잡계 시스템에 ‘숨겨진 규칙적 패턴’을 수학적 기법을 써서 처음 발견했다. 복잡계 시스템 연구 역사상 가장 중요한 업적으로 평가받고 있다. 왕립과학아카데미는 “파리시 교수의 발견으로 기상학뿐 아니라 수학과 생물학, 신경과학, 인공지능(AI) 머신러닝 등 다양한 분야에서 관찰되는 무질서 현상을 이해하고 묘사할 수 있게 됐다”고 설명했다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com