Игорь Лалаянц «Содержание» нынешней Нобелевской премии по физике сложно, как квантовая физика, и туманно, как насыщенная парами воды атмосфера. Под стать этому – состав лауреатов: 90-летний японец Сюкуро Манабе, всю жизнь строивший сначала одномерные, а затем и 3D-модели атмосферных столбов, и практически тех же лет немец Клаус Хассельман, океанограф и климатолог. Ему 90 исполнится через 20 дней после сообщения из Стокгольма – прекрасный подарок шведы сделали ученому к юбилею! Зато третьему награжденному, итальянцу Джорджио Паризи «всего» 73 года, полвека из которых он занимается теоретической и квантовой физикой.
Проблема, частичное решение которой отмечено престижной научной наградой, стара как мир, о чем свидетельствуют белые утесы Туманного Альбиона, видимые в хорошую погоду невооруженным глазом через Ла-Манш. Белый цвет скал обусловлен отложениями извести, то есть соединениями кальция с углекислым газом, СО2.
Известно, что основную массу воздушной оболочки планеты составляет азот и кислород, на долю же СО2 приходится всего лишь 0,04% по объему. Впервые на проблему атмосферного состава обратил внимание знаменитый французский математик Жан-Батист Фурье (1768–1830), исследовавший энергетический баланс солнечной радиации и света, отраженного от Земли. Дельта между двумя потоками энергии является, по его выражению, «темным теплом», которое и нагревает нашу атмосферу.
Следующий шаг более физического подхода сделал Сванте Аррениус, ставший лауреатом премии по химии за 1903 год. Он работал в содружестве с метеорологом Экхольмом, который за два года до того пустил в оборот выражение Greenhouse – «тепличный» газ. Суть названия отражала способность атмосферы аккумулировать тепло обратного теплового излучения Земли.
Много позже ученые стали бить тревогу по воду накапливающегося тепличного воздействия, или GreenHouse Effect (GHE). Оценить его физически и математически и предложил один из нынешних лауреатов по физике Манабе. Он разработал первую линейную (1D) модель атмосферного столба высотой 40 км, которая много позже, в 1975 году, обрела 3D-формат. Результаты многолетних исследований представлены в книге «За пределами глобального потепления» (Beyond Global Warming), увидевшей свет в 2020 году.
К исследованиям подключился Клаус Хассельман, изучавший причины хаотических изменений погоды. После многолетних измерений температур атмосферы два лауреата вместе пришли к выводу, что за последние полтора века вследствие промышленных выбросов температура воздушных масс поднялась на один градус.
При этом немец сам опирался на теорию американского метеоролога Э. Лоренца, который разработал в 60-е годы прошлого века теорию хаотичности погодных перепадов. Но Хассельман пошел дальше, предположив в 1980 году, что погодные феномены можно представить как быстро меняющий свою интенсивность шум.
Независимо от немца итальянец Джорджио Паризи пришел в 1979 году к выводу, основанному на рассмотрении простой модели газовой динамики, микроструктура которой может влиять на макроскопические свойства. Паризи, в частности, открыл скрытую природу того, «как беспорядок и флуктуации взаимодействуют в физических системах». Такой модельной системой для Паризи стало так называемое спиновое стекло. Полученные им результаты могут иметь самое широкое применение в таких областях, как математическое описание биологических феноменов, нейробиология и искусственный интеллект.
Паризи изучал многие другие явления, на которые влияют случайные процессы и отклонения, механизмы порождения и развития феноменов и, в частности, периодичности похолоданий и потеплений климата, что «роднит» его с Манабе и Хассельманом. Поэтому итальянца и включили в тройку лауреатов. Возможно, что климатические вопросы можно будет глубже понять, учитывая более широкое математическое описание хаоса и турбулентных систем. Недаром Паризи сказал в одном из интервью, что всегда имел дело с простым поведением систем, которое при своем развитии давало рождение сложному коллективному поведению…
Манабе родился в городке Эхиме, что на юге самого маленького из японских островов Сикоку. Диссертацию он защитил в 1958 году, получив степень в стенах Токийского университета, после чего перебрался в США, где работал в Бюро погоды. На четыре года Манабе возвращался на родину, но затем возглавил Геофизическую жидкостную лабораторию (Geophysical Fluid Laboratory) в престижном Университете Принстона.
Хассельман родился и учился в Гамбурге, закончил в 1955 году местный университет, защитив в нем диссертацию. Некоторое время ученый провел в Геттингене, но вернулся в альма-матер, где по сей день профессорствует. Он является основателем университетского Института метеорологии, который трансформировался в Европейский климатический форум, занимающийся, кстати, вопросами физики плазмы и теории квантового поля.
Как раз этими вопросами интересуется и Паризи. Итальянец окончил в 1970 году Научный университет Рима (Сапиенца). За океаном он посещал Колумбийский университет Нью-Йорка и Калифорнийский в Сан-Франциско, занимаясь там вопросами теоретической физики и квантовой теории. Его заслуги на родине отмечены избранием в члены знаменитой Академии Линчеи (Lincei – рысьеглазых в данном случае). С 1988 года активно разрабатывает теорию статистического поля.
По мнению Нобелевского комитета, эти трое подвели солидную физическую базу под наше понимание природы земного климата и его изменений.
комментарии(0)