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불확실성을 이해하는 것이 세계의 본질을 이해하는 것이다

기후, 질병, 경제, 전쟁 등 거의 모든 것에 관한 물리학

감히 예측할 수 없는 것을 예측하는 것은 가능할까? 이론물리학자이자 기상학자인 팀 파머는 앞선 질문의 핵심인 ‘불확실성’을 깊이 파고든다. 불확실하다는 것은 예측이 어렵다는 것과 다르지 않다. 그가 기틀을 마련한 ‘앙상블 예측 기법’은 현실을 충분히 반영하지 못하는 결정론적 예측을 넘어, 합리적인 의사결정을 하는 데에 도움이 되는 확률적 예측을 가능하게 했다. 파머는 변화무쌍한 기상(날씨)의 모습을 최대 2주까지 확률로 표현할 수 있는 지금의 일기예보 시스템을 구축한 사람이라고 봐도 무방하다. 그는 비선형(출력의 변화가 입력의 변화에 비례하지 않는 성질, 즉 원인과 결과가 정비례하지 않는 특성)의 대표적인 사례인 날씨에서 시작하여 바이러스, 경제, 국가 간 충돌 등을 자신만의 방법으로 분석하고 예측한다. 그리고 자유의지, 의식, 신의 영역까지 나아가는 철학자로서의 모습을 보여주기도 한다. 그가 바라본 세상은 비선형적 특성이 어느 곳에 존재하는 곳이었다. 혼돈, 즉 불확실성 그 자체였다. 무질서 속의 질서, 질서 속의 무질서를 보게 하는 불확실성의 과학은 우리에게 조금 더 ‘정확한 내일’을 선사한다.

지은이 : 팀 파머 Tim Palmer

옥스퍼드대학교 물리학과 교수. 영국 왕립학회와 미국 국립과학원 회원이며 대영제국 최고 훈장(CBE) 수여자이기도 하다. 스티븐 호킹의 스승이기도 한 데니스 시아마, 노벨물리학상 수상자인 로저 펜로즈의 지도하에 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 연구하여 옥스퍼드대학교에서 박사학위를 취득했다. 이후 날씨로 분야를 바꿔 단기 및 장기 기후를 예측하는 ‘앙상블 예측 시스템(초기 조건, 물리 과정 등이 다른 여러 개의 모형을 실행하여 확률적으로 미래를 예측하는 시스템)’을 개발하며 기상학자로서 입지를 굳힌다.

기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)에서 정기적으로 출간하는 평가보고서의 저자 중 한 사람으로 활동 중이며, 2007년 IPCC의 노벨평화상 수상에 기여한 공로를 공식적으로 인정받기도 했다. 국제기상기구상(2024), 영국 왕립천문학회 지구물리학 분야 금메달(2023), 유럽지구과학협회 루이스 프라이 리처드슨 메달(2018), 폴 디랙 금메달(2014), 미국기상학회 칼-구스타프 로스비 연구상(2010), 세계기상기구 노버트 거비어-멈 인터내셔널 어워드(2006) 등 화려한 수상 경력을 가진 자타공인 최고의 기후과학자이자 이론물리학자다.

“불확실성의 과학이 매우 예측 불가능한 세계에 대한 우리의 인식에 어떤 힘이 될 수 있을까?”라는 질문에 과학적이고 합리적인 견해를 켜켜이 쌓아온 그의 헌신으로 우리는 어제보다 나은 오늘, 오늘보다 더 나은 내일을 기대할 수 있게 되었다.

옮긴이 : 박병철

연세대학교 물리학과를 졸업하고 카이스트에서 이론물리학 박사학위를 받았다. 대학에서 30년 가까이 학생들을 가르쳤으며 현재는 집필과 번역에 전념하고 있다. 2006년 제46회 한국출판문화상, 2016년 제34회 한국과학기술도서상 번역상을 받았다. 《페르마의 마지막 정리》 《엘러건트 유니버스》 《평행우주》 《파인만의 물리학 강의》 《프린키피아》 《마음의 미래》 《미래에서 온 남자 폰 노이만》 《엔드 오브 타임》 등 120여 권의 책을 우리말로 옮겼다. 더불어 ‘나의 첫 과학책’ 시리즈를 비롯해서 어린이를 위한 과학 동화 집필에 힘쓰고 있다.

옮긴이의 글

서문

들어가며

1부 불확실성의 과학

1장 모든 곳에 존재하는 혼돈

2장 혼돈기하학

3장 잡음, 백만 불짜리 나비들

4장 양자적 불확정성: 잃어버린 진실?

2부 혼돈계 예측하기

5장 몬테카를로에 닿는 두 가지 길

6장 기후변화: 재앙인가, 그저 작은 변화일 뿐인가?

7장 팬데믹: 바이러스와 정치인 사이에서

8장 금융붕괴: 기상학자가 경제를 예측한다면?

9장 치명적 충돌: 전쟁, 갈등 그리고 생존의 물리학

10장 결정을 해, 결정을!: 과학이 메시지를 전하는 방식

3부 혼돈의 우주에서 우리는 무엇이며, 어디에 서 있는가

11장 양자적 불확정성: 다시 찾은 현실?

12장 잡음으로 가득 찬 우리의 뇌

13장 자유의지, 의식 그리고 신

감사의 글

참고문헌

주석

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