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Sie bilden eines der am schwierigsten zu erklärenden und wissenschaftlich zu verstehenden Phänomene.
Daher deutet der eigene Name auf die Schwierigkeit hin: Sie werden „komplexe physikalische Systeme“ genannt und ihre Auswirkungen können von atomaren bis zu planetarischen Skalen reichen und sowohl das Verhalten von Elektronen als auch das Klima des Planeten beeinflussen.
Die Beiträge zu seinen Studien und die Implikationen für die globale Erwärmung wurden an diesem Dienstag von der Schwedischen Akademie mit dem renommierten Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.
Als Gewinner der Ausgabe 2021 wurden die drei Wissenschaftler Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann und Giorgio Parisi – ein Pionier in der Erforschung komplexer Systeme und weitere Experten zu ihren Auswirkungen auf das Klima – bekannt gegeben.
Die Ankündigung wurde vom Sekretär der Schwedischen Akademie der Wissenschaften, Göran Hansson, gemacht, der feststellte, dass die Auszeichnung an diese Forscher „für innovative Beiträge zu unserem Verständnis komplexer physikalischer Systeme“ verliehen wurde.
Der Preis wird zusammen mit den in dieser Woche angekündigten Preisen für Medizin, Chemie und Literatur bei der Preisverleihung am 8. Dezember in Stockholm verliehen.
Giorgio Parisi, ein 73-jähriger Italiener, wurde speziell für die Entdeckung ausgezeichnet „von versteckten Mustern in komplexen und unordentlichen Materialien. Seine Entdeckungen gehören zu den wichtigsten Beiträgen zur Theorie komplexer Systeme“, so die Schwedische Akademie.
Der Japaner Syukuro Manabe und der Deutsche Klaus Hasselmann wurden ihrerseits für ihren „fundamentalen“ Beitrag zur Erstellung von Klimamodellen ausgezeichnet.
Der 90-jährige Manabe demonstrierte, wie steigende Kohlendioxidwerte in der Atmosphäre zu höheren Temperaturen an der Erdoberfläche führen.
Diese Arbeit legte den Grundstein für die Entwicklung aktueller Klimamodelle.
Ebenso war Klauss Hasselmann, 89, Pionier bei der Erstellung von Modellen, die Meteorologie und Klima verbinden.
Komplexe Systeme
Komplexe Systeme auf atomarer und planetarischer Ebene können bestimmte Eigenschaften teilen, wie zum Beispiel chaotisch und ungeordnet, mit einem Verhalten, das scheinbar vom Zufall bestimmt wird.
Es war Parisi, der die ersten Beiträge zu seinem Physikstudium leistete, indem er eine Metalllegierung namens . analysierte rotierendes Glas, in dem Eisenatome zufällig in einem Gitter aus Kupferatomen gemischt wurden.
Und obwohl es nur wenige Eisenatome gab, veränderten sie die magnetischen Eigenschaften des Materials auf radikale und beunruhigende Weise.
Der 73-jährige Parisi entdeckte, dass versteckte Regeln das scheinbar zufällige Verhalten fester Materialien beeinflussen und fand einen Weg, sie mathematisch zu beschreiben.
Seine Arbeit findet Anwendung nicht nur in der Physik, sondern auch in anderen sehr unterschiedlichen Bereichen, wie Mathematik, Biologie, Neurowissenschaften und Machine Learning (Bereich der künstlichen Intelligenz).
Das Komitee sagte, die Entdeckungen dieses Wissenschaftlers machten „möglich, viele verschiedene und scheinbar völlig zufällige Materialien und Phänomene zu verstehen und zu beschreiben„.
Nun betrachtete die Schwedische Akademie das rotierende Glas als Mikrokosmos des komplexen Verhaltens des Erdklimas und der Studien, die Manab und Hasselmann Jahre später durchführten.
Und es ist sehr schwierig, das langfristige Verhalten komplexer physikalischer Systeme wie des Klimas unseres Planeten vorherzusagen.
Manabe, der an der Princeton University in den USA arbeitet, leitete in den 1960er Jahren die Entwicklung physikalischer Klimamodelle, die zu dem Schluss führten, dass Kohlendioxidemissionen den Planeten erwärmten.
In gleichem Sinne beantwortete Hasselmann mit seinem Studium die Frage nach warum Klimamodelle zuverlässig sein können, obwohl das Klima wechselhaft und chaotisch ist.
Diese Computermodelle, die vorhersagen können, wie die Erde auf Treibhausgasemissionen reagiert, waren entscheidend für unser Verständnis der globalen Erwärmung.
Wie Professor John Wettlaufer von der Yale University erklärte, baute der italienische Physiker „aus Unordnung und Fluktuationen komplexer Systeme auf mikroskopischer Ebene“, während Syukuro Manabes Arbeit versucht, „die Komponenten einzelner Prozesse zu nehmen und sie zusammenzusetzen, um das Verhalten vorherzusagen“. eines komplexen physikalischen Systems.“ „Obwohl sie den Preis zwischen dem Klimateil und dem Unordnungsteil aufgeteilt haben, sind sie wirklich miteinander verbunden“, erklärte er.
Ein Anruf
Eine der Schlussfolgerungen, die die Entscheidung insbesondere bei der Wahl von Manabe und Hasselmann hinterlässt, ist, auf die Klimafrage aufmerksam zu machen.
Laut Wettlaufer suggeriert das Nobelkomitee mit der Auszeichnung „die Dualität zwischen der Erforschung des Erdklimas, das auf einer Skala von Millimetern bis zur Größe des Planeten komplex ist, und der Arbeit von Giorgio Parisi“. Dr. Martin Juckes, Leiter der Atmosphärenwissenschaft und -forschung und stellvertretender Direktor des britischen Zentrums für Umweltdatenanalyse (CEDA), nannte es „fantastische Neuigkeiten“, dass die Arbeit der Wissenschaftler zum Thema Klima mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde.
„Die Komplexität der Klimasysteme, die durch die Bedrohungen der Klimakrise noch verstärkt wird, stellt Klimaforscher auch heute noch vor Herausforderungen“, sagte er.
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