Nobel Vật lý 2021: Những đóng góp đột phá vào sự hiểu biết của loài người về các hệ thống vật lý phức tạp

Các nhà khoa học Syukuro Manabe và Klaus Hasselmann đã mở mang thêm hiểu biết của loài người về khí hậu Trái đất và cách loài người ảnh hưởng đến nó. Còn nhà khoa học Giorgio Parisi đem lại những đóng góp mang tính cách mạng đối với lý thuyết về các vật liệu bị xáo trộn và các quá trình ngẫu nhiên.

Vật lý khí hậu và các hiện tượng phức tạp

Các hệ thống phức tạp được định hình bởi tính ngẫu nhiên và rối loạn, do đó rất khó để hiểu. Tuy nhiên, những nhà khoa học đoạt giải Nobel Vật lý năm nay đã đưa ra các phương pháp mới để mô tả và dự đoán hành vi lâu dài của chúng.

Một hệ thống phức tạp có tầm quan trọng sống còn đối với loài người là khí hậu Trái đất. Nhà khoa học Syukuro Manabe đã chứng minh được mức độ tăng carbon dioxide trong khí quyển dẫn đến nhiệt độ bề mặt Trái đất tăng lên như thế nào. Vào những năm 1960, ông là người dẫn đầu trong việc xây dựng các mô hình vật lý về khí hậu Trái đất và là người đầu tiên khám phá ra sự tương tác giữa cân bằng bức xạ và sự vận chuyển thẳng đứng của các khối khí. Công trình nghiên cứu của Manabe đã đặt nền móng cho sự phát triển của các mô hình khí hậu hiện nay.

10 năm sau đó, nhà khoa học Klaus Hasselmann đã tạo ra một mô hình liên kết thời tiết và khí hậu với nhau, cho thấy các mô hình khí hậu có thể đáng tin cậy mặc dù thời tiết luôn thay đổi và hỗn loạn. Hasselmann cũng phát triển các phương pháp xác định các tín hiệu cụ thể cả ở hiện tượng tự nhiên và hoạt động của con người tác động tới khí hậu. Các phương pháp của ông đã được sử dụng để chứng minh rằng nhiệt độ tăng lên trong khí quyển là do con người thải ra khí carbon.

Đến năm 1980, nhà khoa học Giorgio Parisi phát hiện ra các thành phần ẩn trong các vật liệu phức tạp có cấu trúc xáo trộn. Khám phá này của Parisi là một trong những đóng góp quan trọng nhất cho lý thuyết về hệ thống phức tạp. Chúng giúp con người có thể hiểu và mô tả nhiều vật liệu và hiện tượng khác nhau và dường như hoàn toàn ngẫu nhiên, không chỉ trong vật lý mà còn trong các lĩnh vực khác, như toán học, sinh học, khoa học thần kinh và máy móc.

"Những khám phá được công nhận trong năm nay chứng minh rằng kiến thức của loài người về khí hậu dựa trên một nền tảng khoa học vững chắc, dựa trên sự phân tích chặt chẽ các quan sát, góp phần giúp con người có cái nhìn sâu sắc hơn về các đặc tính và sự tiến hóa của các hệ thống vật lý phức tạp" – Chủ tịch Ủy ban Nobel Vật lý Thors Hans Hansson khẳng định.