Otorgan Nobel de Física a Manabe, Hasselmann y Parisi, teóricos de los sistemas complejos que ayudan a entender fenómenos como el cambio climático
05 octubre 2021
Fotografía tomada de
https://www.notisistema.com/noticias/revelan-los-ganadores-del-premio-nobel-de-fisica-2021/
La Real Academia de Ciencias Sueca anunció el Nobel de Física en su edición 2021 a tres científicos “por sus contribuciones fundamentales para nuestra comprensión de los sistemas físicos complejos”. Entre esas contribuciones están el desarrollo de modelos matemáticos para comprender el cambio climático y la responsabilidad de los humanos en este proceso global.
Los tres premiados, uno japonés, otro alemán y un tercero italiano comparten el Nobel por sus estudios de grandes fenómenos caóticos y aparentemente aleatorios.
Syukuro Manabe y Klaus Hasselmann sentaron las bases para entender la compleja interacción en clima y humanos.
Por su parte, Giorgio Parisi ha sido reconocido por sus aportaciones a la teoría de los materiales desordenados y los procesos aleatorios.
El reparto del Nobel de Física de este año no es a partes iguales. La mitad va para Manabe y Hasselmann. La otra para Parisi. El reparto reconoce el trabajo relacionado de los dos primeros y, por separado las investigaciones del italiano.
Manabe es considerado el padre de los modelos climáticos que hoy permiten entender toda la complejidad del clima y proyectar cómo será su futuro. Demostró cómo el aumento de los niveles de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera estaba provocando la subida de las temperaturas.
Klaus Hasselmann, profesor en el Instituto Max Planck de Meteorología en Alemania es reconocido por “el modelado físico del clima de la Tierra, cuantificando la variabilidad y prediciendo de manera confiable el calentamiento global”.
El tercer premiado, Giorgio Parisi, profesor de la Universidad Sapienza de Roma, en Italia es reconocido “por el descubrimiento de la interacción entre el desorden y las fluctuaciones en los sistemas físicos desde la escala atómica hasta la planetaria”.
En un artículo publicado por el diario español El País, bajo la firma de Miguel Ángel Criado, ofrece información más detallada sobre los tres científicos y lo trascendente de sus investigaciones para la humanidad.
¿Quiénes son?
El climatólogo japonés Syukuro Manabe, nació 21 de septiembre de 1931 en la aldea de Shingu, distrito de Uma, prefectura de Ehime, hoy ciudad de Shikokuchuo. Hijo y nieto de médicos, estudió biología, pero luego se fue a Física. Más adelante estudió Ciencias atmosféricas y obtuvo un doctorado en Meteorología de la Universidad de Tokio en 1958. En ese año, se mudó a Estados Unidos para ingresar en el Servicio Meteorológico Nacional, hoy Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.
Pasó casi toda su carrera en lo que ahora es el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Gracias a la disponibilidad de computadoras, pudo incluir elementos climáticos clave en sus modelos, entre ellos el vapor de agua, los vientos y el transporte de calor atmosférico.
En 1997 regresó a Japón trabajando hasta 2001 en la Agencia de Ciencia y Tecnología Frontier Research System for Global Change Global Warming Research. Volvió a Estados Unidos en 2001 como investigador visitante en el Programa de Ciencia Atmosférica y Oceánica en la Universidad de Princeton.
Pionero en el uso de computadoras en simulaciones de conjetura de cambio climático y de variaciones naturales del clima, desarrolló un modelo que considera la circulación general del océano como la circulación general atmosférica aplicándolo al estudio del cambio climático.
Manabe demostró cómo el aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera hace aumentar las temperaturas en la superficie de la Tierra.
Fue el primero en investigar la interacción entre el balance de radiación y el transporte vertical de masas de aire sentando las bases para el desarrollo de los modelos climáticos actuales y está considerado el padre de los modelos que permiten entender toda la complejidad del clima y proyectar cómo será su futuro.
En 1988, anunció que el calentamiento precedería en el hemisferio norte. Entonces fue reconocido internacionalmente por sus investigaciones sobre el calentamiento global.
A lo largo de más de 60 años de investigación científica, ha recibido importantes premios y reconocimientos, los cuales fueron coronados con el Premio Nobel de Física 2021, junto con Klaus Hasselmann y Giorgio Parisi por sus innovadoras contribuciones al "modelado físico del clima de la Tierra, cuantificando la variabilidad y prediciendo de manera confiable el calentamiento global".
Los océanos y el clima
El oceanógrafo y climatólogo alemán, Klaus Hasselmann, nació el 25 de octubre de 1931 en Hamburgo, Alemania. Hijo del economista, periodista y editor Erwin Hasselmann comprometido políticamente con el Partido Socialdemócrata de Alemania desde la década de 1920. La familia emigró en 1934 al Reino Unido durante la era nazi. Klaus regresó a Alemania en agosto de 1949.
Estudió Física y Matemáticas en la Universidad de Hamburgo; luego el doctorado en Física en la Universidad de Göttingen y en el Instituto Max Planck de Dinámica de Fluidos.
De 1975 a 1999 fue director del Instituto Max Planck de Meteorología en Hamburgo, y director científico del Centro Alemán de Computación Climática en Hamburgo. También ejerce como vicepresidente del Foro Europeo sobre el Clima, fundado en septiembre de 2001.
Hasselmann hizo avanzar de forma decisiva las fronteras del conocimiento científico y social del fenómeno del cambio climático. Entre otros trabajos, descubrió cómo se relacionan los fenómenos meteorológicos a corto plazo y los desarrollos climáticos a largo plazo; por ejemplo, cómo las rápidas fluctuaciones de temperatura en la atmósfera influyen en los cambios a largo plazo en la temperatura del océano.
Sus investigaciones aclaran por qué los modelos climáticos pueden proporcionar predicciones confiables a pesar de las fluctuaciones climáticas a corto plazo. Junto a otros investigadores, demostró la conexión entre el aumento de la concentración de CO 2 en la atmósfera y el calentamiento global.
Además, es autor del método denominado fingerprinting o “huellas climáticas”, que permite distinguir entre la variabilidad natural del clima y la perturbación por el aumento de los gases de efecto invernadero.
Klaus Hasselmann desarrolló un modelo que vincula el tiempo y el clima respondiendo a la pregunta de por qué los modelos climáticos pueden ser fiables, aunque el tiempo sea cambiante y caótico. Con sus métodos pudo demostrar que el aumento de temperatura en la atmósfera se debe a las emisiones de dióxido de carbono de los humanos.
Director Emérito del Instituto Max Planck de Meteorología, en Hamburgo, que fundó en 1975 y dirigió durante 25 años.
Este año fue galardonado con el Premio Nobel de Física junto con Syukuro Manabe y Giorgio Parisi por sus contribuciones innovadoras al "modelado físico del clima de la Tierra, cuantificación de la variabilidad y predicción confiable del calentamiento global" y "comprensión de sistemas complejos".
La utilidad de la teoría
Giorgio Parisi nació el 4 de agosto de 1948 en Roma, Italia. Se graduó en Física en la Universidad La Sapienza de Roma en 1970 con una tesis sobre el bosón de Higgs. Trabajó en la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, y en el Institut des Hautes Études Scientifiques y también en la École Normale Superieure de París.
Parisi no solo es un gran teórico, también participa muy activamente en la colaboración hispano-italiana Janus formada por físicos de las universidades de Roma, Ferrara, Zaragoza, Complutense de Madrid y Extremadura, que ha diseñado y usado superordenadores dedicados para simular sistemas complejos.
Con más de 70 años sigue programando en C++. Fue investido en 2019 como doctor honoris causa por la Universidad de Extremadura. Uno de su docentes, el catedrático de física teórica Juan Jesús Ruiz-Lorenzo valora los méritos del científico italiano para llevarse el Nobel: “Procede del campo de la física de altas energías, terreno en el que realizó importantes contribuciones, como la ecuación de Altarelli-Parisi”.
Pero su mayor contribución a la Física ha sido resolver, en los años 80, desde un punto de vista teórico, las ecuaciones que describen los llamados vidrios de espín, metales en los cuales se sustituyen aleatoriamente átomos metálicos por átomos magnéticos.
Se trata de materiales con desorden y frustración que adquieren propiedades muy sorprendentes tanto desde el punto de vista de la física como de las matemáticas, por ejemplo, un número extremadamente grande de fases organizadas entre sí de la misma manera que un árbol taxonómico. “Los matemáticos han tardado más de 20 años en confirmar la teoría de Parisi”, recuerda Ruiz-Lorenzo. Esta teoría ha encontrado también importantes aplicaciones en otros campos de la física, aprendizaje de máquinas, neurociencia o biología.
Fue galardonado con el Premio Nobel de Física 2021 junto con Syukuro Manabe y Klaus Hasselmann. Giorgio Parisi es el sexto físico italiano galardonado con el prestigioso premio y recibe la mitad del premio por el «descubrimiento de la interacción del desorden y las fluctuaciones en los sistemas físicos desde escalas atómicas hasta planetarias».
¿Relacionados?
El Nobel de este año fue otorgado a tres científicos, Manabe y Hasselmann por un lado y a Parisi por otro, por contribuciones diferenciadas y aparentemente no relacionadas entre sí. Sin embargo, el profesor del Instituto de Física de la Universidad de Cantabria José Manuel Gutiérrez sí ve un nexo. “Manabe y Hasselmann fueron los primeros en desarrollar modelos climáticos para explicar el cambio climático sobre una base física”, dice. Estos modelos son la base en los informes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). Por otro lado, muchos de los elementos de la teoría de los sistemas complejos y de Parisi se están aplicando al clima. De hecho, recuerda Gutiérrez, “el clima es en sí mismo un sistema complejo”.
Para una mejor comprensión, los sistemas complejos constan de muchas partes diferentes que interactúan entre sí y su unión supone más que la suma de sus componentes, apareciendo propiedades no observadas si se estudian por separado. Además, su comportamiento puede regirse por el azar.
Sistemas complejos como el del clima son también caóticos: pequeñas desviaciones en los valores iniciales dan lugar a grandes diferencias en un posterior escenario o resultado final. Para su impulso actual ha sido clave el desarrollo de la computación de altas prestaciones, pero sin las aportaciones teóricas de científicos como los premiados, las máquinas no habrían podido ayudar a los humanos a comprender problemas de tal magnitud.
El pasado año, El británico Roger Penrose, el alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez ganaron el premio Nobel de Física. El primero recibió la mitad del premio “por descubrir que la formación de agujeros negros es una predicción robusta de la teoría general de la relatividad”. Los otros dos compartieron la otra mitad “por descubrir un objeto compacto supermasivo en el centro de nuestra galaxia”.