Они показали, как небольшие изменения могут радикально преобразовать сложные системы.
Представители Шведской королевской академии наук сидят перед экраном, на котором изображены лауреаты Нобелевской премии по физике 2021 года. (Изображение предоставлено Джонатаном Накстрандом / AFP через Getty Images)
Нобелевская премия по физике 2021 года была присуждена трем ученым, чьи работы заложили основы нашего понимания сложных физических систем, включая климат Земли.
Сюкуро Манабе из Принстонского университета в Нью-Джерси и Клаус Хассельманн, бывший сотрудник Института метеорологии Макса Планка в Гамбурге, Германия, разделят половину приза «за физическое моделирование климата Земли, количественную оценку изменчивости и надежное прогнозирование глобального климата. Потепление ". Джорджио Паризи из Римского университета Ла Сапиенца получит вторую половину «за открытие взаимодействия беспорядка и флуктуаций в физических системах от атомного до планетарного» Шведской королевской академии наук, которая отвечает за отбор лауреатов Нобелевской премии. По физике, объявлено во вторник (5 октября).
Согласно заявлению Шведской королевской академии наук, такие сложные системы по своей природе трудны для понимания, поскольку они характеризуются как случайностью, так и беспорядком. «Премия этого года признает новые методы их описания и прогнозирования их поведения в долгосрочной перспективе», - говорится в заявлении.
Манабе начал эту работу в 1960-х годах как первый человек, который исследовал, как энергетический баланс Земли - разница между количеством солнечной энергии, полученной Землей, по сравнению с энергией, отправляемой обратно в космос, - может влиять на атмосферные движения. Понимая это, он продемонстрировал связь между увеличением количества углекислого газа в атмосфере и повышением температуры на поверхности Земли - работа, которая сегодня используется в климатических моделях.
Примерно 10 лет спустя Хассельманн создал модель, которая связала погоду с климатом, показав, как климатические модели могут делать надежные долгосрочные прогнозы, несмотря на разнообразный и хаотический характер краткосрочных погодных условий. Эта работа также позволила ему разработать методы, которые обнаруживали явные «отпечатки пальцев» острых явлений, как природных, так и антропогенных, которые повлияли на климат. Эти методы позже были использованы, чтобы доказать, что повышение температуры атмосферы является результатом выбросов углекислого газа в результате деятельности человека, например, сжигания ископаемого топлива.
Примерно в 1980 году Паризи продолжил эту работу, предложив более теоретический взгляд на то, как можно обнаружить скрытые закономерности в сложных системах. Исследуя металлический сплав, называемый спиновым стеклом - материал, в котором атомы железа, рассредоточенные по медной сетке, приводят к значительным изменениям магнитных свойств материала, - он описал, как незначительные изменения в больших системах могут иметь серьезные последствия. Это привело ко многим последующим открытиям не только в физике климата, но и в таких различных областях, как математика, биология, нейробиология и машинное обучение.
«Открытия, признанные в этом году, демонстрируют, что наши знания о климате опираются на прочную научную основу, основанную на строгом анализе наблюдений», - сказал в заявлении председатель Нобелевского комитета по физике Торс Ханс Ханссон. «Все лауреаты этого года внесли свой вклад в более глубокое понимание свойств и эволюции сложных физических систем».
Награда будет вручена непосредственно перед 26-й Конференцией Организации Объединенных Наций по изменению климата, которая состоится в Глазго, Шотландия, в ноябре. Ожидается, что на конференции страны обсудят планы срочного и радикального сокращения выбросов парниковых газов в течение следующего десятилетия.
9 августа в историческом отчете Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата прозвучало резкое предупреждение о том, что Земля, как ожидается, достигнет критического порога: повышение глобальной температуры на 1,5 градуса по Цельсию (2,7 градуса по Фаренгейту) из-за изменения климата внутри следующие 20 лет.
В отчете, который Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш назвал «красным кодом для человечества», предупреждается, что по мере потепления планеты все более частыми будут периоды экстремальной жары, засухи и наводнения.
«Тревожные звонки оглушительны, и доказательства неопровержимы: выбросы парниковых газов в результате сжигания ископаемого топлива и вырубки лесов душат нашу планету и подвергают миллиарды людей непосредственному риску», - говорится в заявлении Гутерриша. «Если мы объединим силы сейчас, мы сможем предотвратить климатическую катастрофу. Но... нет времени для откладывания и нет места для оправданий».
Награда включает приз в размере 10 миллионов шведских крон (1,15 миллиона долларов), половина из которых будет разделена поровну между Манабе и Хассельманном. Другая половина будет отдана Паризи.
