Nagroda Nobla z Fizyki 2021

za przełomowy wkład w zrozumienie złożonych systemów fizycznych i odkrycie wzajemnego oddziaływania nieporządku i fluktuacji w układach fizycznych

Królewska Szwedzka Akademia Nauk postanowiła przyznać Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2021 r. „za przełomowy wkład w nasze zrozumienie złożonych systemów fizycznych” z połową wspólnie przyznaną Syukuro Manabe i Klausowi Hasselmannowi „za fizyczne modelowanie klimatu Ziemi, kwantyfikację zmienności i wiarygodne przewidywanie globalnego ocieplenia”, a drugą połowę do Giorgio Parisi „za odkrycie wzajemnego oddziaływania nieporządku i fluktuacji w układach fizycznych od skali atomowej do planetarnej”.

Trzej laureaci dzielą tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za badania nad chaotycznymi i pozornie przypadkowymi zjawiskami. Syukuro Manabe i Klaus Hasselmann położyli podwaliny pod naszą wiedzę o klimacie Ziemi i o tym, jak ludzkość na niego wpływa. Giorgio Parisi zostaje nagrodzony za swój rewolucyjny wkład w teorię nieuporządkowanych materiałów i procesów losowych.

Złożone systemy charakteryzują się przypadkowością i nieporządkiem oraz są trudne do zrozumienia. Tegoroczna nagroda wyróżnia nowe metody ich opisywania i przewidywania ich długoterminowego zachowania.

Jednym ze złożonych systemów o żywotnym znaczeniu dla ludzkości jest klimat Ziemi. Syukuro Manabe zademonstrował, jak zwiększony poziom dwutlenku węgla w atmosferze prowadzi do wzrostu temperatury na powierzchni Ziemi. W latach 60. kierował rozwojem fizycznych modeli klimatu Ziemi i był pierwszą osobą, która zbadała interakcję między bilansem promieniowania a pionowym transportem mas powietrza. Jego praca położyła podwaliny pod rozwój obecnych modeli klimatycznych.

Około dziesięć lat później Klaus Hasselmann stworzył model, który łączy pogodę i klimat, odpowiadając w ten sposób na pytanie, dlaczego modele klimatyczne mogą być wiarygodne, mimo że pogoda jest zmienna i chaotyczna. Opracował również metody identyfikacji określonych sygnałów, odcisków palców, które zarówno zjawiska naturalne, jak i działalność człowieka odciskają się w klimacie. Jego metody zostały wykorzystane do udowodnienia, że podwyższona temperatura w atmosferze jest spowodowana emisją dwutlenku węgla przez człowieka.

Około 1980 roku Giorgio Parisi odkrył ukryte wzory w nieuporządkowanych, złożonych materiałach. Jego odkrycia należą do najważniejszych wkładów do teorii systemów złożonych. Pozwalają zrozumieć i opisać wiele różnych i pozornie całkowicie przypadkowych materiałów i zjawisk, nie tylko w fizyce, ale także w innych, bardzo różnych dziedzinach, takich jak matematyka, biologia, neuronauka i uczenie maszynowe.

„Uznane w tym roku odkrycia pokazują, że nasza wiedza o klimacie opiera się na solidnych podstawach naukowych, opartych na wnikliwej analizie obserwacji. Wszyscy tegoroczni laureaci przyczynili się do uzyskania głębszego wglądu w właściwości i ewolucję złożonych systemów fizycznych” – mówi Thors Hans Hansson, przewodniczący Komitetu Noblowskiego Fizyki.