베를린장벽 무너진 ‘물리학적 원리’

소집단→대집단 급진적 진화 조건
물리학 ‘상전이’ 개념으로 규명
국내 연구진 논문 ‘사이언스’ 게재

어느 순간 무너진 베를린장벽 같은 사회적 급변이나, 100도에서 액체인 물이 기체인 수증기로 갑자기 변하는 현상을 수학적 모형으로 해석해낸 국내 연구진의 논문이 유명 과학저널 <사이언스> 7일치(미국 시각)에 실렸다.

서울대 물리천문학부 강병남(사진) 교수 연구팀은 이날 “성장을 억압받는 환경에서 소규모 집단이 대규모 집단으로 급진적으로 진화할 수 있는 조건을 물리학의 ‘상전이’ 개념을 이용해 규명했다”고 밝혔다.

서로 잘 모르는 사람들이 시간이 흐르면서 사회적 관계를 형성할 때 보통은 다양한 크기의 소규모 집단이 만들어진 뒤 대규모 집단으로 연속적으로 천천히 발전하지만(연속적 상전이), 거대 집단의 형성을 억제하는 상황에서는 중간 크기의 집단이 일정한 임계점에 이르러서는 폭발적으로 결합해 대형 집단을 형성한다(불연속 상전이). 연구팀이 이를 수학 모형을 통해 풀이한 결과, 특정수(N)의 집단에서 매개 역할을 하는 개체의 수가 모집단 개체수의 로그값(log N)보다 작으면 연속 상전이가 일어나고, 크면 불연속 상전이가 일어난다. 가령 서로 다른 집단 간의 사교를 매개할 동기가 없는 상황에 있는 1만명의 집단에서 네트워킹이 가장 약한 4명(1만명의 로그값)을 골라 사교활동의 동기를 제공하면 대규모 집단이 급진적으로 탄생할 수 있다는 것이다.

강 교수는 “이런 불연속 상전이 현상은 나비효과로 잘 알려진 복잡계 네트워크에서도 일어나는데, 이 연구 결과를 거꾸로 대규모 집단이 출현하는 것을 억제하는 데 응용하면 전염병 확산이 대유행 상태로 발전하지 않도록 제어하는 방안을 찾아낼 수 있을 것”이라고 말했다.

이근영 선임기자 [e-mail]

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