Részecskétől a gőzgépen át a klímakutatásig

Új ablakban

2021. október 12. Utópia (2021. október 12., kedd 19:00)

45:30

00:00

Műsorvezetők: Neuman Gábor Szerkesztők: Neuman Gábor

A komplex fizikai rendszerek megértésében elért eredményekért Syukuro "Suki" Manabe, Klaus Hasselmann közösen, másik felét Giorgio Parisi nyerte el. A National Geographic összefoglalója szerint Manabe és Hasselmann esetében a Föld éghajlatának fizikai modellezése, a változékonyság számszerűsítése és a globális felmelegedés előrejelzése terén végzett munkáját ismerték el. Giorgio Parisi a fizikai rendszerekben, atomi szinttől bolygóléptékű szintig tapasztalt zavarok és fluktuációk kölcsönhatásainak feltárása terén alkotott elméletét díjazták.

Iglói Ferenc fizikus, az MTA doktora, tudományos tanácsadó az Utópiában beszélt a komplex fizikai rendszerekről. E rendszerek érdekessége nem összetevői számából, valamint az egyes összetevők "viselkedésében", hanem az összes összetevő együttműködésében rejlik.

Fizikai értelemben a legjobb példa erre a gázok természete, elemeinek, részecskéinek mozgása. Tágabb értelemben a gőzgépek működése is tekinthető komplex fizikai rendszernek.

 

Nebula

Fotó: Pixabay

 

Parisi felfedezése kapcsán Iglói megjegyezte, hogy ezekben a rendszerekben a rendezetlenség, és az ebből adódó véletlenszerűség, randomitás is jellemző. Az ő érdeme, hogy felismerte a véletlenszerű, rendezetlen rendszerek megválasztott kezdőállapotától bizonyos környezeti változók befolyásolásával (például nyomás), milyen végállapotra, és milyen folyamatok során juthatunk. Érdekesség, hogy az egyes alapállapotok lehetnek ugyan nagyon hasonlóak, de mégsincs két ugyanolyan.

Munkája azon alapult, hogy a különböző alapállapotok sajátosságait bizonyos adott körülményeknél tapasztalt hasonlóságait vizsgálta. Az alapállapotok, replikák bizonyos hőmérsékleten, egy speciális szimmetriát mutattak, míg a kellő hőmérséklet hiányában ez a szimmetrikus állapot megszűnik (replika szimmetriasértés). Egyszerűbben: Az elemek szabályszerű rendeződéséhez bizonyos körülmények jelenléte elengedhetetlen.

Az olasz tudós felfedezésének, csak közvetett köze van a globális felmelegedéshez, bár a tudós pályája során számos téma közt a klímaproblémával is foglalkozott.

Syukuro "Suki" Manabe munkája már szervesen ízesül a meteorológiai jelenségekhez. A szén-dioxid szintje és a földfelszín hőmérséklete közti kapcsolatokat még az 1960-as években kezdte kutatni, s ő volt az első, aki vizsgálta a kisugárzási egyensúlyt és a légtömegek függőleges áramlását. Munkássága alapozta meg a mai klímamodelleket.

Manabe és Hasselmann munkájának eredménye mégis összefügg a komplex rendszerekkel, ha tágabb értelemben is, hiszen a Föld légkörének működése is rendszert alkotó kölcsönhatásokkal, visszaverődésekkel működő rendszert képez.

A helyzet azonban nem egyszerű, míg a klasszikus fizikában a kiszámíthatóság egyik állapotról a másik, többnyire állandó állapot felé visz, addig vannak olyan rendszerek, amelyek végső állapota a káosz. Iglói Edward Lorenz, a pillangóhatás elméletét bemutató tanulmányát hozta fel példaként. Egy kaotikusan viselkedő dinamikus rendszerben a kezdeti feltételek apró változásai véletlenszerű folyamatok pozitív visszacsatolásai révén nagymértékben megváltoztathatják a rendszer hosszútávú működését, amelynek révén lehetetlennek tűnik a végkimenetel nemcsak befolyásolása, de meghatározása is.

A felfedezés mégis fontos, így megvan az esélye, hogy a globális felmelegedést tűrhető szinten tartsuk, de akár az energiatermelést, a fúziós energia kontrollált előállításásának feltételeit is megteremtsük.

A teljes beszélgetést a fenti lejátszóra kattintva, a műsor első felében hallgathatják meg.