Нобелевскую награду по физике присудили за изучение климата и сложных систем

Нобелевской премией по физике в 2021 году награждены исследователи физического моделирования климата Земли, предсказатели глобального потепления и первооткрыватели взаимодействий в «неупорядоченных сложных системах» размером от одного атома до целых планет. Награду в $1,1 млн разделят американский и немецкий метеорологи Сюкуро Манабэ и Клаус Хассельманн, а также итальянский ученый Джорджо Паризи. Научные модели нобелевских лауреатов «полностью подтвердились», а тема изменения климата «актуальна как никогда», говорят в Российской академии наук.

Присуждая премию по физике ученым из разных концов света, в Нобелевском комитете объединили их исследования под одной шапкой: «За новаторский вклад в наше понимание сложных физических систем». Эти системы, поясняется на сайте премии, «характеризуются хаотичностью и беспорядком, их трудно понять», однако награда 2021 года отмечает новые методы описания и прогнозирования их поведения «в долгосрочной перспективе».

В частности, 90-летний уроженец японского Сингу, старший метеоролог Принстонского университета в США Сюкуро Манабэ исследовал в 1960-х годах климат Земли, разрабатывая физические модели. «Вопрос, от чего зависят климатические изменения, интересует человечество издавна», но научный прорыв в этой области в конце XIX века сделал шведский ученый Сванте Аррениус, напоминает профессор теоретической физики шведского Университета Линчёпинга Игорь Абрикосов. В частности, господин Аррениус первым показал влияние парниковых газов на потепление климата. Тогда как Сюкуро Манабэ стал первым ученым, исследовавшим взаимодействие «между радиационным балансом и вертикальным переносом воздушных масс из-за конвекции», поясняют в Нобелевском комитете. Для того чтобы обсчитать математическую модель на компьютерах тех лет, метеорологу пришлось ограничиться одним измерением, проводя свои исследования на примере вертикального 40-километрового атмосферного столба, говорится на сайте премии.

Господину Манабэ удалось продемонстрировать, как повышенный уровень углекислого газа в атмосфере приводит к повышению температуры на поверхности планеты.

«Его труды легли в основу современных климатических моделей»,— добавляют в комитете.

Примерно через десять лет после этого ровесник господина Манабэ профессор Института метеорологии Макса Планка в немецком Гамбурге Клаус Хассельманн создал модель, «связывающую воедино погоду и климат». Немецкому климатологу, в частности, удалось ответить на вопрос, почему при переменчивости и хаотичности погоды климатические модели могут быть достоверными, поясняется на сайте премии. Так, господин Хассельманн описал «хаотически изменяющиеся погодные явления как быстро меняющийся шум», создав так называемую стохастическую модель климата, и разработал методы идентификации конкретных «следов» деятельности человека и природных явлений, влияющих на климат. «Его методы помогли доказать, что повышение температуры в атмосфере вызвано выбросами углекислого газа»,— поясняют в Нобелевском комитете.

Третий нобелевский лауреат, 73-летний физик-теоретик Джорджо Паризи награжден за «революционный вклад в теорию неупорядоченных материалов и случайных процессов». Предметом исследований профессора Римского университета Ла Сапиенца господина Паризи в конце 1970-х годов были так называемые спиновые стекла (немагнитные материалы с добавлением магнитных примесей, например, медь с железом), а открытием — математические модели с выводами, как «очевидно случайные явления управляются скрытыми правилами», поясняют в Нобелевском комитете. Сам ученый сравнивал наблюдение за спиновыми стеклами с трагедиями Шекспира, где герой хочет подружиться с двумя людьми, ненавидящими друг друга. Открытия Джорджо Паризи стали «одним из самых важных вкладов в теорию сложных систем» размером от одного атома до целых планет и помогли «понять и описать множество материй и явлений в физике, математике и биологии», поясняется на сайте премии.

Президент Российской академии наук Александр Сергеев сказал ТАСС, что Джорджо Паризи «давно был в списке нобелевских номинантов», а его работы помогли ученым «понять поведение сложнейших систем с огромным количеством частиц».

Научные модели двух других лауреатов, по словам господина Сергеева, прошли проверку временем, а расчеты «полностью подтвердились». «Сейчас тема изменения климата как никогда актуальна»,— добавил президент РАН. «Погоду мы можем предсказывать на десяток дней, а состояние климата мы должны понимать в масштабе столетий. Но это взаимодействующие системы. Работы Клауса Хассельманна позволили разделить их»,— добавил Игорь Абрикосов. Примечательно, что один из лауреатов премии, господин Паризи, 5 октября призвал мировых лидеров к решительным действиям по борьбе с изменением климата.

Вручение Нобелевской премии пройдет 10 декабря в Стокгольме: лауреаты разделят 10 млн шведских крон (около $1,1 млн). Напомним, что в 2020 году награда по физике была вручена Роджеру Пенроузу, Рейнхарду Гензелю и Андреа Гез за исследование космоса, в том числе черных дыр, и обнаружение супермассивного компактного объекта в центре галактики.

Александр Воронов