Fisikako Nobela, klima-larrialdia eta sistema fisiko konplexuak ulertzeagatik

2021/10/05 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Suediako Zientzien Errege Akademiaren erabakiz, Syukuro Manabek, Klaus Hasselmannek eta Giorgio Parisik jasoko dute Fisikako Nobel saria, sistema fisiko konplexuak ulertzeko egin dituzten ekarpenengatik. Sariaren erdia Manabe eta Hasselmannentzat da, Lurreko klimaren modelizazioan egindako lanarengatik eta berotze globala aurreikusteagatik, eta beste erdia Parisirentzat, sistema fisikoen desordenaren eta fluktuazioen elkarreragina ikertzeagatik, eskala atomikotik planetarioraino.
Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann eta Giorgio Parisi izango dira 2021eko Fisikako Nobel saridunak.aria. Arg. Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize

Akademiaren esanean, sistema konplexuak aleatorioak eta desordenatuak dira, eta, beraz, zailak dira ulertzen. Aurtengo sariak horrelako sistemak deskribatzeko metodo berriak asmatzea eta epe luzeko portaera iragartzeko gai izatea aitortzen du.

Klima, eguraldia eta berotze globala

Hain zuzen, Syukuro Manabek ikertzaile japoniarrak erakutsi zuen atmosferan karbono dioxidoa areagotzeak lurrazalean tenperatura igotzea zekarrela. Frogatu zuen oxigenoak eta nitrogenoak ez zutela ia batere eraginik; aldiz, karbono dioxidoaren kontzentrazioa bikoitzeak tenperatura  2 °C baino gehiago igotza zekarren.

1950eko hamarkada zen, eta Japonian hasitako ikerketei jarraipena eman zien AEBetan. Hurrengo urteetan, bide berri bat ireki zuen, eta erraziazio-balantzearen (Lurrak Eguzkitik jasotzen duen erradiazioaren eta atmosferara igortzen duenaren arteko erlazioa) eta aire-masen garraio bertikalaren arteko elkarrekintza aztertu zuen. 

1975ean, Lurraren klimaren eredua argitaratu zuen. Oraingo ordenagailuekin alderatuta, garai hartakoek ahalmen mugatua zuen, baina, hala ere, dimentsio bakarreko ereduetatik hiru dimentsioko eredu batera jauzi egiteko gai izan zen, gaur egungoen aurrekaria dena.

Hamar urte geroago, Klaus Hasselmann alemaniarrak eguraldia eta klima erlazionatzen jakin zuen, nahiz eta eguraldia aldakorra eta kaotikoa den. Zailtasun hori gaintzeko, eredu klimatiko estokastiko bat sortu zuen; horrek esan nahi du zoria ereduan sartuta dagoela. Albert Einsteinen mugimendu browndarraren teoriatik hartu zuen inspirazioa. Teoria hori erabiliz, Hasselmannek frogatu zuen azkar aldatzen den atmosferak aldaketa motelak eragin ditzakeela ozeanoan.

Eredua garatu ondoren, giza jardueren eragina hautemateko eta neurtzeko metodoak garatu zituen. Ikusi zuen ereduak informazio egokia ematen zuela zarataren eta seinaleen ezaugarriei buruz. Adibidez, eguzki-erradiazioaren aldaketek, sumendien partikulek edo berotegi-efektuko gasek seinale desberdinak dituzte; bakoitzak du bere hatz-marka, eta, beraz, bereizi daitezke. Ereduak agerian jarri zuen berotegi-efektuko gasek tenperaturan eta kliman duten eragina. 

Horrenbestez, Nobel Fundazioaren iritziz, Manabe eta Hasselmannen lana bat dator Alfred Nobelen espirituarekin, hau da, gizateriari onura ekarri dien lanak saritzearekin.

Sistema konplexuak ulertzeko pausoak

1980 inguruan, Giorgio Parisi italiarrak frogatu zuen material konplexu desordenatuek ezkutuko ereduak zituztela. Spin-glass materialaren ikerketarekin hasi zen. Material hori metal-mota bat da, egorea berezi batekin; adibidez, burdin atomoak modu kaotikoan banatzen dira kobrezko sare batean. Material horretan eredu ezkutu bat aurkitu zuen, eta matematikoki deskribatzeko metodo bat proposatu zuen.

Parisen metodoa zuzena zela matematikoki baieztatzeko, urteak behar izan ziren. Geroztik, baina, haren metodoa baliagarria izan da sistema fisiko konplexuak azaltzeko, eta funtsezkoa izan da sistema konplexuen teoria garatzeko.

Teoria horiek material eta fenomeno desberdin asko eta itxuraz erabat kaotikoak ulertzeko eta deskribatzeko aukera ematen dute, ez bakarrik fisikan, baita oso arlo desberdinetan ere, hala nola matematikan, biologian, neurozientzian eta ikaskuntza automatikoan.

Sariaren berria jasotzean, klima-larrialdia aipatu du Parisik, hitz hauekin: “Argi dago, datorren belaunaldiaren etorkizunerako, orain ekin behar diogula, oso azkar”.