Эксперт МИФИ прокомментировал открытия нобелевских лауреатов по физике

Открытия Хассельмана, Манабе и Паризи, отмеченные нобелевской премией по физике 2021 года, помогли современным ученым сделать шаг вперед в описании и прогнозировании поведения сложных физических систем, считает профессор Института лазерных и плазменных технологий (ЛаПлаз) НИЯУ МИФИ Сергей Попруженко.

Нобелевская премия по физике 2021 года была вручена Клаусу Хассельману (Германия), Сукиро Манабе (США) и Джорджио Паризи (Италия) за открытия фундаментальных закономерностей поведения сложных систем, включая атмосферу и мировой океан, турбулентные потоки, а также большие коллективы животных.

"Сегодня одна из сложнейших задач, стоящих перед физикой и естествознанием в целом, - описание сложных физических систем, в эволюции которых определяющую роль играют незамкнутость, нелинейные эффекты, стохастичность, фрактальные свойства и дробление масштабов", – рассказал Сергей Попруженко.

По его словам, системы такого типа окружают людей повсюду и представляют собой интереснейшие объекты для исследования. Это атмосферы планет и связанная с ними важнейшая проблема предсказания климата; коллективы живых организмов – животных и птиц, поведение которых не сводится к динамике индивидов; и, наконец, многочисленные коллективные системы, функционирующие в человеческом обществе.

"До сих пор остается открытым вопрос о том, предсказуемо ли в принципе поведение таких систем на больших временных отрезках, и если да, то можно ли решить такие задачи в рамках традиционных для физики методов. Благодаря работам нобелевских лауреатов был сделан значительный шаг к решению этих сложнейших задач", – отметил эксперт.

К. Хассельман и С. Манабе получили премию за работы по моделированию земной атмосферы и океана, позволившие сделать долгосрочные климатические предсказания. Ученые построили математические модели, описывающие влияние концентрации углекислого газа на среднюю температуру.

"Сделанные в 60-70 годы прошлого века, эти работы спрогнозировали более быстрый, чем ожидалось на основании предшествующих расчетов, рост температуры тропосферы с повышением содержания СО₂. За прошедшие полвека эти предсказания в целом были подтверждены наблюдениями и легли в основу широко известной концепции глобального потепления, вызванного, в том числе, деятельностью человека", – пояснил Сергей Попруженко.

Работы Д. Паризи посвящены математическому исследованию общих динамических свойств сложных нелинейных систем с фрактальной структурой и турбулентностью. Результаты этих работ также нашли применение в климатических моделях.

 "Исследования Паризи развивают универсальные методы анализа сложных систем, позволяющие сделать определенные предсказания без детального знания поведения каждого элемента системы. Один из его наиболее ярких результатов – объяснение принципа поведения птиц в стаях: оказывается, что оно определяется не расстоянием до ближайших соседей, а топологией их расположения", – отметил эксперт.

Он подчеркнул, что Джорджио Паризи – один из очень немногих современных теоретиков-универсалов. Его работы внесли фундаментальный вклад в квантовую теорию поля и квантовую хромодинамику, теорию спиновых стекол, теорию турбулентности и дробных размерностей, динамику живых систем.