Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Нобелевская премия по физике 2021 Джорджо Паризи, Сюкуро Манабе и Клаус Хассельман

В этом году Нобелевскую премию по физике разделили между тремя учеными. Половину наградывручили Джорджо Паризи за открытие взаимодействия беспорядка и флуктуаций в физических системах, вторую половину Сюкуро Манабе и Клаусу Хассельману за физическое моделирование климата Земли.Алексей Рубцов об открытии Джорджо ПаризиДжорджо Паризи редкий пример физика широкого профиля. У него есть открытия, известные в очень разных областях физики, но Нобелевскую премию ему дали за мультифрактальность и стекольность.Зайду издалека: физика 100 лет назад думала, что наш мир при условии, что его законы известны полностью определен, просчитывается, может быть проанализирован и так далее. В ХХ веке стало понятно, что это переупрощенная картина. Например, квантовые измерения, как известно, дают принципиально вероятностный результат. Но и в обычной механике, когда разобрались, поняли, что некоторые системы принципиальным образом непредсказуемы в своем поведении, хаотические. Результаты, которые получил Паризи, ложатся в эту парадигму. Условно говоря, 50 лет назад считали, что для сложной многокомпонентной системы общее положение это полностью эргодическое движение. То есть рано или поздно система, состоящая из многих элементов, попадает в любую из их возможных конфигураций. Собственно говоря, на этом основана термодинамика.Спиновые стекла, над которыми работал Паризи, системы не эргодические. Например, одну и ту же систему создали по одинаковой процедуре это называют репликами. Но для разных реализаций их свойства различаются. Если совсем грубо описать, это можно представить себе таким образом, что есть некий пейзаж с горами и долинами. И по этой долине ездит машинка. В эргодической системе, как считали в термодинамике, машина посетит все места этого мира. А в неэргодической системе, выясняется, есть долины, разделенные высокими горами и в какую долину, по случайным причинам, попала машина, в той она и останется. В стекле таких долин очень много. И что сделал Паризи? Он внес понятие стекольности, предъявил практически математические доказательства, что такие стекла бывают. C использованием простых моделей показал, что действительно пространство состояний разбивается на непересекающиеся области.Стеклами такие системы называют, потому что они неплохо соотносятся с тем, что происходит в обычных стеклах. Как известно, стекло аморфное когда мы его остужаем, грубо говоря, кристаллическая решетка не выстраивается, оно ведет себя как очень вязкая жидкость. И Паризи показал, что стекла, которые он математически изучал, и не могут никогда кристаллизоваться. Даже если будем их очень медленно охлаждать, пространство состояний разбивается, образуются области, разделенные высокими границами друг от друга.У Паризи также есть важные исследования по мультифрактальности, но их сложнее объяснить. Чтобы подробнее рассказать о флуктуациях и хаосе нужно, наверное, рассказывать обо всех всех нобелевских лауреатов в физике и сопредельных областях за последние 50 лет. Мультифрактальность, условно, это сложность, которая является неотъемлемым свойством системы например, движения в турбулентном потоке или в атмосфере. Если искать общность в исследованиях Паризи и климатологов, которым тоже вручили нобелевскую премию в этом году, то его наградили за изучения беспорядка и флуктуаций вплоть до планетарных масштабов. Мультифрактальность проявляется как раз в масштабах атмосферных явлений как минимум.Андрей Киселев об открытии климатологов Сюкуро Манабе и Клауса ХассельманаКлиматическая система, в которой мы живем, очень сложная в нее входят и атмосфера, и гидросфера, то есть океан, и литосфера, суша, и криосфера, лед и снег, и наконец биосфера, то есть все, что связано с жизнью. Кроме того, эта система хаотическая и изучать ее чрезвычайно непросто. Существуют системы уравнений, которые позволяют описывать то, что происходит с климатом, но они не имеют аналитического решения, их можно просчитывать только численно, а для этого нужны очень мощные компьютеры. Хотя климатические модели возникли уже в 30-е и 40-е, реализовать их на практике до появления компьютеров не могли.Манабэ и Хассельман разработали пионерские, по современным меркам, очень примитивные модели, которые описывали, что происходит в климатической системе. Манабэ вообще был одним из первых, кто занимался этим вопросом. Сейчас все многократно сложнее, наука ушла далеко вперед и те модели, которые они разработали, на практике никто не использует. Это произошло, с одной стороны, благодаря развитию вычислительной техники, с другой, благодаря налаживанию мониторинга у нас появились и данные, и возможности их анализировать, учитывать все большее число процессов и соответственно моделировать климат. С тех пор было подключено огромное количество дополнительных факторов: взаимодействие между океаном и атмосферой, химические реакции в атмосфере, изменения в составе парниковых газов, исследования аэрозолей это мелкие частицы, капельки, сажа и пыль, они тоже представляют очень сложную проблему.Для чего нужны такие модели? Основное назначение климатологии в том, чтобы прогнозировать, что будет дальше. Других способов, кроме климатических моделей, практически не существует и от того, насколько качественно они будут работать, зависит точность результатов. Кроме того, в природе мы можем только наблюдать за тем, что происходит смотреть, замерять и анализировать данные. Климатические модели устроены несколько хитрее и проще одновременно. Вы можете отключить какой-либо фактор и посмотреть, к чему это приведет. Например, удвоить концентрацию CO2, который считается основным парниковым газом, связанным с антропогенными факторами, и оценить, к чему приведет исчезновение ледников Гренландии, насколько из-за этого поднимется уровень воды в мировом океане.Как я уже говорил, климатическая система хаотическая. Засухи и штормы были и 500 лет назад, когда человек практически никак не влиял на климат. Но происходит учащение этих событий. По статистике Росгидромета, по сравнению с концом прошлого века число опасных метеорологических явлений это только те, которые нанесли ущерб либо здоровью людей, либо экономике выросло примерно в два раза. То, что происходит учащение, связано уже с антропогеном.Это объясняет, почему климатические вопросы сейчас очень актуальны. И какая-то конъюнктура в том, что Манабэ и Хассельману дали премию именно сейчас, вероятно, присутствует. Но, не думаю, что это значительный фактор. Например, советскому физику Жоресу Алферову тоже вручили Нобелевскую премию через достаточно большой промежуток времени после того, как он сделал открытие, это обычная практика. К тому же климатическая проблема не часто удостаивалась внимания Нобелевского комитета. В 2007 году Нобелевский комитет вручил премию Межправительственной группе экспертов по изменению климата (МГЭИК) вместе с Альбертом Гором, но это была не научная награда, МГЭИК не сама занималась разработкой, а анализировала то, что создали ученые по всему миру.
Источник: postnauka.ru
К списку статей
Опубликовано: 15.10.2021 20:19:45
0

Сейчас читают

Комментариев (0)
Имя
Электронная почта

Общее

Категории

Последние комментарии

© 2006-2021, umnikizdes.ru