Fizičari zbog kojih bolje razumijemo zašto se klima mijenja
NOBELOVA NAGRADA IZ FIZIKE OVE JE GODINE OTIŠLA U RUKE TROJICE ZNANSTVENIKA
Reklo bi se kako je ova dodjela Nobela bila jedna od monotonijih. Ne zato što ponovo nema tradicionalnog banketa i ceremonijalne dodjele zbog pandemije, već zbog toga što su laureati logični, svakako zasluženi, no bez nekog spektakla ili pikantnijeg dodatka koji bi ih učinio zanimljivima medijima. No, sve se to samo čini dok ne pogledamo tko su dobitnici Nobelove nagrade za fiziku. Ona je otišla znanstvenicima koji su se u karijeri bavili upravo klimatskim promjenama ili istraživanjima ključnim za njihovo razumijevanje – japansko-američkom meteorologu Syukuru Manabeu, njegovu njemačkom kolegi Klausu Hasselmanu i talijanskom teorijskom fizičaru Giorgiu Parisiju. Zasluženo jer razumijevanje Zemljina složenog sustava omogućuje modeliranje klime te pouzdano predviđanje globalnog zagrijavanja. Manabe je 60-ih postavio temelje današnjeg razumijevanja klimatskih promjena. On je pionir korištenja računala u simuliranju globalnih promjena te prirodnih klimatskih varijacija. Doktorirao je na Sveučilištu u Tokiju 1958. godine te otišao u SAD baviti se upravo meteorologijom. U više od 40 godina karijere razvio je trodimenzionalne modele atmosfere. S prvim, jednodimenzionalnim modelom, shvatio je da ugljikov dioksid utječe na porast temperature. Potom je razvijen i trodimenzionalni model koji je pokazao odgovor temperature i hidroloških ciklusa na povećanje ugljikova dioksida, a potom je napravio i prve simulacije klime spajanjem oceanskih i atmosferskih modela. Kasnije je tim spojenim modelom istraživao utjecaj promjene koncentracije stakleničkih plinova na vrijeme. Zahvaljujući njemu moglo se povezati topljenje leda na Grenlandu s oceanskim tokovima sjevernog Atlantika. Manabe je znanstvenik koji je povezao čovjekov utjecaj s klimatskim promjenama. Nobelova nagrada Manabeu upravo je priznanje da se klimatske promjene nedvojbeno odvijaju te će se, kako je japanski znanstvenik rekao nakon dodjele, sasvim sigurno i nastaviti.
– Kao što znate, već ima mnogo fenomena koji pokazuju kako se klimatske promjene događaju. Mislim da je to razlog zašto je tema klimatskih promjena odabrana ove godine – rekao je Manabe, nemajući, međutim, odgovor na pitanje kako razuvjeriti skeptike. Uz Manabea vezan je još jedan kuriozitet – pet dana prije dodjele Nobela s njim su kontaktirali japanski novinari jer su imali informaciju da će upravo on biti laureat. – Vrlo neobično, praktično nemoguće – rekao je. No kada je dobio poziv, shvatio je da su novinari nekako došli do prave informacije.
Vremenski fenomeni
Klaus Hasselman razvio je deset godina nakon Manabea modele koji su postali ključni u dokazivanju da ugljikov dioksid kao proizvod ljudske aktivnosti uzrokuje rast temperature u atmosferi. Njegovim se modelom kratkoročne fenomene poput kiša i sličnih promjena mogu povezati s dugoročnim vremenskim fenomenima koje nalazimo u oceanskim ili atmosferskim strujanjima. Hasselmanovim se modelom može utvrditi utjecaj klimatskih promjena poput suša, toplinskih udara ili intenzivnih olujnih kiša.
Ipak, ključne radove u razumijevanju Zemljine klime potpisuje Giorgio Parisi. Jer sustav koji izgleda nikako drukčije nego kao da je slučajan, ako se pravilno analizira može poslužiti za točno predviđanje. Klimatski je sustav upravo takav sustav, laicima izgleda da se klimatske promjene odvijaju slučajno, no Parisi je dokazao da je suprotno.
– Smatram da hitno moramo donijeti stvarne i čvrste odluke te krenuti vrlo žustrim korakom kako bismo spriječili prijeteće klimatske promjene – rekao je Giorgio Parisi, profesor na rimskom sveučilištu La Sapienza, skroman i samozatajan znanstvenik. Njegov rad pridonio je razumijevanju klimatskih promjena jer je opisao složene sustave te napravio model predviđanja dugoročnih klimatskih promjena.
Kakav je Giorgio Parisi znanstvenik, posvjedočio je njegov diplomand Paolo Barucca na The Conversationu. Barucca je danas predavač na odjelu za računalnu znanost University Collegea u Londonu.
Barucca tvrdi da se radi o geniju čiji intelekt svakako zaslužuje Nobelovu nagradu, no iznenađenje je za njega što je nagrađen upravo za doprinos razumijevanju složenih sustava, ne za neko drugo u nizu područja kojima se bavi. Pogotovo ako je nagrada dobivena u kontekstu klimatskih promjena. Jer, njegova su postignuća daleko veća u matematici, biologiji i računarstvu gdje ima utjecaja na cijeli raspon od lasera do strojnog učenja. Možda je to razlog čuđenja među znanstvenicima koji se bave klimom, jer za njegov rad ili su tek čuli ili za njega uopće ne znaju. Za njega ne zna ni sam Manabe. I zato je dodjelu Nobela Parisiju doista teško objasniti, no pokušat ćemo. Kada govorimo o složenim sustavima, ne radi se doista o nekoj spektakularnoj znanosti kao što je teorija relativnosti ili teorija struna. Riječ je, dakle, o razumijevanju i modeliranju nečega što se u fizici naziva kompleksnim, složenim sustavom. U takve sustave spadaju klimatski ekosustavi, financijski sustavi, podsjeća Parisijev doktorand, a mi bismo dodali i elektroenergetske ili transportne sustave. Takve sustave nalazimo svuda, pa je jako teško izvesti za njih neka opća pravila. A Parisijev je rad omogućio izvođenje zaključaka o takvim sustavima koji su dosad bez presedana. Kompleksni sustavi izvana izgledaju slučajni, nepredvidljivi te izgleda nemoguće da ih se u teoriji modelira. Za razliku od drugih fizikalnih modela, složeni sustavi nisu skup istih čestica u interakciji koja je konzistentna i predvidiva.
Oni su sustavi elemenata koji se možda i razlikuju jedan u odnosu na drugi, no među kojima postoji interakcija na različit te naizgled nepredvidiv način ako se sustav izloži nekom promjenljivom vanjskom utjecaju. Kao prvi korak u modeliranju nečeg takvoga navodi se razumijevanje neuređenih sustava. Kod tih sustava u osnovi se različiti parovi elemenata izlažu različitim, potencijalno proturječnim silama koje mogu dovesti do toga da ti elementi postanu – frustrirani. Ove vrlo komplicirane definicije Barucca je objasnio vrlo kreativno. Uzmimo da kod kuće imate tulum, što je neki zatvoreni društveni sustav. Na tom tulumu Ana želi razgovarati s Robertom, on bi želio razgovarati s Karlom, ali Karlo ne bi razgovarao s Anom. I to izaziva stanovitu frustraciju. Te je situacije u kompleksnim sustavima, kojih, kako vidimo, ima svuda oko nas, u svojim istraživanjima razjasnio profesor Parisi. Prepoznao je kako takvi sustavi s vremenom mogu “zapamtiti” svoje putanje te se mogu zaglaviti u neoptimalnim stanjima dugo vremena. To neoptimalno stanje opet je objašnjeno istim tulumom – i Ana i Robert i Karlo kao i ostali gosti na nepravilan način mijenjaju grupe za razgovor i sugovornike nadajući se kako će konačno pronaći najbolje, no moguće je da ih neće pronaći uopće.
Tako ostaju zaglavljeni u neoptimalnom stanju. Teorija koju je razvio Parisi omogućuje nam da razumijemo kako nastaju prekrasne šablone jata ptica u letu koje ostaju cjelovite unatoč promjenjivim uvjetima kroz koje lete. I onda je s tim Parisijevim radom povezana ta druga polovica ovogodišnje Nobelove nagrade za fiziku koja se tiče stvaranja klimatskih modela. Ističući njegov jedinstveni genij, Parisijev doktorand ističe kako je doista iznenađujuće da je Nobel za fiziku otišao za rad u polju kompleksnih sustava. No, tvrdi Barucca, riječ je o području koje potiho gura naprijed teorijsko istraživanje u fizici. Očekuje se kako će Nobelova nagrada unaprijediti to polje iz kojeg bi onda proizišli novi briljantni umovi.
Parisi je, dakle, teorijski fizičar koji se bavi istraživanjima u kvantnoj teoriji polja, statističkim mehanizmima i, dakako, kompleksnim sustavima. Doktorirao je tamo gdje i danas predaje, na rimskoj La Sapienzi, gostujući je znanstvenik na američkom sveučilištu Columbia. Od 2018. vodi jednu od najstarijih i najprestižnijih europskih znanstvenih ustanova, Accademiju dei Lincei.
Međunarodni ugled
Dakle, Parisi je postao međunarodno prepoznatljiv puno prije nego što je dobio Nobelovu nagradu. Ukupno je šesti talijanski znanstvenik koji je dobio Nobelovu nagradu.
– Jako sam zadovoljan, ali Nobela doista nisam očekivao. Zaista sam bio sretan. Znao sam da postoji neka gotovo zanemariva mogućnost da nagradu i dobijem – rekao je novinarima nakon proglašenja. Parisiju su 73 godine, a dva puta dobio je ERC grantove, novac Europskog istraživačkog vijeća, 2009. i 2016. godine, ukupne vrijednosti 3,7 milijuna eura. Jasno, talijanski je znanstvenik dobitnik i cijelog niza nagrada za svoj rad, poput Nagrade Wolf, Medalje Maxa Plancka, pa i Nagrade Microsoft koju dodjeljuju zajedno britansko Kraljevsko društvo i francuska Akademija znanosti. Ali je profesor Parisi i jedan od uglednih talijanskih znanstvenika koji je pokrenuo nacionalnu raspravu o znanosti u Italiji, odnosno o poboljšanju njezina položaja, financiranju koje bi bilo izdašnije od tek minimuma potrebnog za temeljno funkcioniranje.
Cijeli je prosvjed počeo otvorenim pismom u uglednom znanstvenom časopisu Nature koje je potpisalo ukupno 70 talijanskih znanstvenika. Pismo je bilo usmjereno Europskoj uniji s porukom kako se u njihovoj zemlji izdvajanja za znanost smanjuju iz godine u godinu te ih država zapostavlja. A nije drukčije ni u drugim zemljama pa se od Europske unije traži da napravi pritisak na vlade država članica kako bi se situacija poboljšala. Online peticiju kao potporu pismu potpisalo je više od 50.000 ljudi. U toj se peticiji tražilo da se od država članica zatraži da povećaju proračune za znanost na tri posto BDP-a kako je to bilo i predviđeno 2000. godine. U tom trenutku, Italija je za znanost izdvajala samo 1,25 posto BDP-a.
Ovogodišnja Nobelova nagrada za fiziku ipak je bila jedna od intrigantnijih, s talijanskim laureatom za kojega druga dvojica laureata gotovo da i nisu čula, a on sam je iz okruženja ne sasvim sklonog vrhunskoj znanosti.