Нобелевская премия по физике 2021 года вручена за «новаторский вклад в наше понимание сложных физических систем».

Схема модели Сюкуро Манабе. Земля, нагреваемая Солнцем, отдаёт тепло в виде инфракрасного излучения. Частично оно поглощается парниковыми газами, нагревая воздух (стрелка вниз), частично уходит в космос (стрелка вверх). Тёплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается — происходит конвекция. Тёплый воздух несёт с собой водяной пар. Наверху пар остывает и конденсируется, образуя капли воды (облака). При этом выделяется запасённое тепло. Рисунок: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences/nobelprize.org (с изменениями).

После двух «космических» премий Нобелевский комитет ожидаемо вернулся к земной тематике. Несмотря на то, что современная физика — физика в первую очередь сложных систем, само это понятие впервые появилось в формулировке о награждении. Лауреаты 2021 года получили Нобелевскую премию по физике за исследования хаотических, случайных явлений. Половину премии поделили Сюкуро Манабе и Клаус Хассельман, которые заложили основу моделирования климата Земли с учётом влияния на него человека. А другая половина премии была присуждена Джорджо Паризи за революционный вклад в теорию неупорядоченных материалов и случайных процессов в них.

Сложные системы состоят из множества взаимодействующих составляющих, которыми могут быть различные тела, атомы, нейроны, белки, гены и многое другое. Это понятие охватывает широчайший спектр явлений — от атомных систем до климата Земли и от нейробиологии до машинного обучения. Физики изучают сложные системы уже два столетия. Проблема заключается в том, что такие системы сложно описать математически, и не только из-за огромного количества компонентов, но также из-за того, что их взаимодействие может быть неупорядоченным и случайным. В результате и сами системы ведут себя случайным, труднопредсказуемым образом. Недаром прогноз погоды, несмотря на все достижения, остаётся весьма сложным делом. Все лауреаты этого года внесли значимый вклад в углубление наших знаний о таких системах и их развитии. Они предложили новые методы их описания, моделирования и прогнозирования поведения в долгосрочной перспективе...

№11, 2021