Что общего у человеческой памяти, искусственной нейронной сети и климата Земли? Все это — примеры неупорядоченных систем. Научившись понимать, как они устроены и как функционируют, мы можем научиться предсказывать их поведение и управлять ими. Поэтому вручение премии физику-теоретику Джорджо Паризи в компании с климатологами Сюкуро Манабэ и Клаусом Хассельманом вовсе не выглядит случайным. Наоборот.
Начнем с Джорджо Паризи. Он был в числе фаворитов премии этого года, если смотреть по индексу цитирования научных статей. Блистательный итальянский физик, показавший, как законы одной науки могут быть применимы во множестве других. Он опубликовал около 600 статей, причем в совершенно разных областях — от квантовой теории поля до иммунной системы и механизмов, которым подчиняются группы животных. При этом он, безусловно, оставался именно физиком. Как так получилось?
Одно из главных своих открытий Паризи сделал, изучая так называемые спиновые стекла. Это сплавы, в которых атомы одного металла, например меди, случайным образом смешаны с атомами другого — с магнитными свойствами (скажем, железа). В обычном магните атомы выстраиваются подобно солдатам на параде: если изобразить их как стрелки, все они будут направлены в одну сторону. Но в спиновом стекле атомы повернуты в разные стороны.
Для физиков спиновые стекла интересны тем, что это прекрасная модель хаотических систем. Один из главных вопросов, который занимал ученых, — что определяет направление соседних магнитных атомов в таком сплаве. Паризи смог увидеть за беспорядочным расположением атомных "стрелок" систему. А дальше оказалось, что решения Паризи применимы во множестве областей, где есть много сложных параметров: от современных компьютерных моделей до исследований мозга и климата.
Неслучайно компанию Паризи составили два специалиста по климату. Изменения погоды зависят от такого количества параметров, что для их описания нужны сложнейшие модели. Метеоролог и климатолог Сюкуро Манабэ — еще один лауреат 2021 года — был первым, кто смоделировал процессы глобального изменения климата с помощью компьютера. В 1967 году он показал, как концентрация парниковых газов (в частности, углекислого газа) в атмосфере Земли приводит к повышению общей температуры.
Открытия Клауса Хассельмана тоже касались того, как ведет себя погода в ответ на действия человека. Он разработал методы, с помощью которых можно выявить следы человеческого вмешательства в естественных климатических процессах. Он же смог доказать, что, хотя условия очень изменчивы, можно построить достоверную климатическую модель на годы вперед. Лучшие климатические модели сегодня используют именно идеи Хассельмана.
На фоне тревожных сценариев того, как будет развиваться климатический кризис, выбор Нобелевского комитета скорее обнадеживает. Если человеческий гений может постичь поведение хаотических систем, есть надежда, что и обуздать эти процессы ему тоже под силу.
Антон Солдатов