fbpx
ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І миттєво отримуй 9 електронних журналів Куншт у подарунок.

Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

Читати

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Повідомлення успішно надіслано

Для пошуку
введіть назву запису
Фізика — 06.10.21
ТЕКСТ: Максим Ціж
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
Ctrl+Enter.
Нобелівка‒2021: фізика. Приховані патерни в кліматі та інших складних явищах

Учора Нобелівський комітет ухвалив рішення присудити Нобелівську премію з фізики в 2021 році. Вона була присуджена за два пов’язані між собою дослідження. Першу половину отримали японсько-американський кліматолог Сюкуро Манабе та німецький океанолог Клаус Гассельман, другу – італійський фізик-теоретик Джорджо Парізі. Чим займаються ці вчені і чому їхні дослідження визнали настільки важливими?

На перший погляд, цьогорічна Нобелівська премія може здатись трохи незвичною. Ні, звісно, в ній присутні і незмінні риси цієї нагороди, наприклад, її поділ між кількома людьми і дослідженнями (так, останню соло-нобелівку забрав виходець з України, Георгій Харпак, ще в 1992 році). І все ж – Нобелівка з фізики океанологу і кліматологу? Серйозно? 

 

Але якщо розібратись детальніше, то, як на мене, таке нагородження – дуже і дуже доречне і вчасне. По-перше, це не перша Нобелівка за дослідження атмосфери. Так, у 1947 році Нобелівську премію присудили Едварду Епплтону за дослідження F шару іоносфериШар F іоносфери – зовнішній шар іоносфери, що починається на висоті понад 150 км і простягається до 800 км.. По-друге, і що важливіше, нагородження за кліматологічні роботи йде в парі з нагородженням дослідника складних систем. А фізика складних систем – це топовий напрям фізики в ХХІ столітті.

 

Складна система – це вже цілком усталений термін, що використовується в фундаментальній та прикладній фізиці, системному аналізі і ще цілій низці наук, зокрема гуманітарних. Хоча строгого визначення й досі немає, вчені зійшлись на переліку атрибутів, властивих складним системам: емерджентністьЕмерджентність – наявність у будь-якої системи особливих властивостей, не властивих її підсистемам і блокам, а також сумі елементів, не пов’язаних системоутвірними зв’язками; неможливість зведення властивостей системи до суми властивостей її компонентів., нелінійність, відкритість, наявність фазових переходівФазовий перехід – трансформація внутрішньої структури речовин, при якій відбувається різкий стрибок певної фізичної характеристики системи, викликаний малою зміною іншої характеристики., зворотного зв’язку, довготривалої пам’яті та інші. Складні системи оточують нас всюди: від ланцюгових органічних молекул, живих організмів, до економіки і людського суспільства, а ще гідросфери, атмосфери нашої планети – й аж до космології. Без сумніву, яскравий приклад складної системи це людський мозок. Інший спосіб подивитись на такі системи: їх харакетризують прості правила, що тим не менш, приводять до складної, майже хаотичної поведінки системи. За дослідження взаємозв’язку між безпорядком та флуктуаціями – саме в такому формулюванні був нагороджений Джорджо Парізі.

 

«Як можна досліджувати такі різні системи схожими методами?» – спитаєте ви. На допомогу приходить звісно Її Величність математика. Значною мірою лауреат другої половини цьогорічної Нобелівської премії з фізики, Джорджо Парізі, є спеціалістом з математичної фізики. Це означає, що він добре вміє розв’язувати дифрівняння, а також знайти їм вдале застосування. Поміркуйте самі: роботи Джорджо стосуються фізики елементарних частинок, зокрема квантової хромодинаміки, моделей спінового скла, а ще…. динаміки тих дивних 3D-форм, які вимальовують зграї птахів у небі! Так, це також складна динамічна система з елементами детермінованого хаосуДетермінований хаос – хаотична поведінка детерміністичної системи, яка проявляється через надзвичайно високу чутливість до початкових умов.. Такою системою є також і клімат на нашій планеті. Тож я сподіваюся, що серед моїх колег та журналістів не з’являться звинувачення цьогорічного нагородження в обслуговуванні екологічного чи кліматичного «порядку денного», який, звісно, теж потребує уваги. І загалом, так – вперше Нобелівку присудили за вивчення світового океану й атмосфери як комплексних єдиних систем, а не окремих явищ в них. Просто нарешті людство взялось за дослідження дійсно складних структур, – і давно пора!

 

Про самих лауреатів можна сказати, що це точно найдостойніші з найдостойніших. У Джорджо Парізі, здається, джекпот з усіх фізичних нагород, про які я знаю: медаль Дірака, премія Фермі, премія Лаґранжа, медаль Больцмана, медаль Макса Планка, премія Вольфа, премія Померанчука і ще з десяток інших. Нагородження його Нобелівкою є настільки логічним, наскільки це може бути можливим. Сюкуро Манабе та Клаус Гассельман також є легендами в своїй галузі. Перший – піонер комп’ютерного моделювання кліматичних змін та дослідження феномену глобального потепління і зокрема – ролі сумнозвісних парникових газів у ньому. Другий – провідний вчений у сфері океанології в Німеччині та й на всій планеті. Він створив модель світового океану як стохастичної системи, якій, зокрема, властива вже згадана «довга пам’ять» – ефект, коли океан поступово накопичує в собі зміни, які можуть проявитись доволі різко. Наскільки захопливими мають бути його дослідження, якщо цій людині вдалось наблизити формалізм діаграм Фейнмана (чисельні методи для розрахунків розсіяння та перетворень елементарних частинок) для опису взаємодії океанічних хвиль! Святі солітониСолітони – структурно стійка усамітнена (відокремлена) хвиля, що розповсюджується в нелінійному середовищі

 

Тема складних систем є органічно пов’язаною з темою клімату – системи, поведінку якої важко обчислити через її колосальний об’єм, величезну кількість взаємозв’язків і потенційну здатність до непередбачуваних змін навіть від незначного впливу (саме так, тут йдеться про «ефект метелика»). Як не дивно, в Україні є вчені що досліджують різноманітні складні системи. Так, вчені ІФКСІФКС – Інститут фізики конденсованих систем. НАНУ вже тривалий час вивчають властивості фазових переходів різних станів матерії, що демонструють ознаки складних систем, зокрема висококорельовність та нелінійність. А вже в ХХІ столітті в цьому інституті зародилась наукова школа, що розвиває соціодинаміку – поведінку соціальних зв’язків і суспільства методами математичної фізики. Стохастичні та високоскорельовані системи також вивчають в ІТФ ім. М. Боголюбова, зокрема плазмові та колоїдні середовища. В Інституті магнетизму ж досліджуються порядок, безпорядок і нелінійні явища в магнетиках і тих же спінових системах – це сфера досліджень Джорджо Разіні, а в ІПММСІПММС – Інститут проблем математичних машин і систем. НАНУ можна знайти дослідників нелінійних хвиль у водоймах. І це, звісно, не вичерпний список. Що ж, будемо надіятись що така нагорода Нобелівською премією підживить інтерес суспільства до цих фундаментальних проблем науки в нашій країні – адже в нас є кому про них розказати!

ТЕКСТ: Максим Ціж
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Статті
Промо
Проєкт інтелект. Епізод 8: Як приміряти одяг, не заходячи до магазину

Як приміряти одяг, не заходячи до магазину?

Наука
Коли хімія стає зброєю. Уривок з книжки «Вибухова історія людства»

Людство має бойові отруйні речовини і ядерну зброю, вічне джерело енергії, яке водночас може спричинити техногенні катастрофи і радіаційне зараження. Як все це винайшли?

Ідеї
Довіряй, але перевіряй: інтерв’ю з головним редактором журналу «Скептик» Майклом Шермером

У будь-яку мить може з'явитися нова теорія змови. Як зрозуміти, що це омана, і переконати інших довіряти фактам?

Спалах
Світ – велика пробірка: як людям доведеться пристосовуватися до нових мутантів коронавірусу

З’ясовуємо, чим штам вірусу відрізняється від варіанта, як може мутувати коронавірус та як це вплине на розвиток пандемії.

Медицина
Тетрада Фало. Уривок з книжки «Сміх у кінці тунелю»

Лікарям часто доводиться стикатися з труднощами, робити складний вибір і працювати під шаленим тиском. Про свій досвід розповів анестезіолог Іван Черненко у книжці «Сміх у кінці тунелю», яка вийшла у видавництві «Віхола».

Промо
Проєкт інтелект. Епізод 7: Чи може смарт-годинник врятувати життя

Українська компанія Mawi створює смарт-годинники спеціально для вимірювання життєвих показників людини. Про неї сьогодні й поговоримо! 

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам: