De Nobelprijs voor de natuurkunde van 2021 gaat naar Sykuro Manabe, Klaus Hasselmann en Giorgio Parisi. De drie onderzoekers krijgen de prijs voor hun bijdragen aan ons begrip van complexe natuurkundige systemen, zoals het weer en de klimaatverandering.
De ene helft van de Nobelprijs wordt gedeeld door Sykuro Manabe van de Princeton-universiteit en Klaus Hasselmann, voorheen verbonden aan het Max Planck-instituut voor meteorologie in Hamburg. Beide onderzoekers ontwikkelden natuurkundige modellen van het klimaat. Mede dankzij deze modellen kwamen er betrouwbare voorspellingen van de aardopwarming en werd bewezen dat menselijke handelingen van invloed zijn op het klimaatsysteem.
De andere helft van de Nobelprijs gaat naar Giorgio Parisi van de Sapienza-universiteit in Rome. Hij verrichtte ontdekkingen op het gebied van chaotische systemen. Zo beschreef Parisi hoe minieme fluctuaties wisselwerkingen met elkaar aangaan – zowel op atomaire als op planetaire schaal.
Is het aardse magneetveld de weg kwijt?
Volgens sommigen kan het aardmagneetveld elk moment omkeren. Is er reden tot zorg?
Gemeenschappelijk thema
Beide ontdekkingen houden verband met chaotische systemen die vaak moeilijk wiskundig te beschrijven zijn. Dat komt door de enorme hoeveelheid variabelen, die ervoor zorgt dat kleine verschillen in de invoer leiden tot grote verschillen in de resultaten. Volgens het Nobelcomité hebben alle drie de winnaars bijgedragen aan een beter begrip van zulke systemen, en hoe die zich op lange termijn ontwikkelen.
Maandag werd de Nobelprijs voor de geneeskunde uitgereikt voor de ontdekking van de receptoren voor temperatuur en aanraking.
Thors Hans Hansson, hoofd van het Nobelcomité, zei dat de prijs weliswaar in tweeën verdeeld is, maar dat er wel sprake is van een gemeenschappelijk thema. ‘Dat heeft te maken met wanorde, met fluctuaties en met hoe wanorde en fluctuaties samen – mits je ze goed interpreteert – iets opwekken dat we kunnen begrijpen’, zei Hansson tijdens de persconferentie.
Spinglas
Manabe leidde in de jaren zestig de ontwikkeling van natuurkundige modellen van het wereldwijde klimaat. Hij onderzocht met name de wisselwerking tussen de warmte van de zon die onze atmosfeer binnendringt en de warmte die de aarde verlaat doordat die aan het oppervlak wordt weerkaatst. Met zijn werk legde Manabe de fundamenten voor de ontwikkeling van klimaatmodellen waarmee later de voortgang van de klimaatverandering in verschillende scenario’s kon worden voorspeld.
Voortbordurend op dat werk ontwikkelde Hasselmann een decennium later een model dat weer en klimaat met elkaar verbond. Gebruikmakend van zijn methodes is bewezen dat de toegenomen temperatuur in de atmosfeer het resultaat is van de menselijke uitstoot van koolstofdioxide.
Parisi’s helft van de Nobelprijs is toegekend voor zijn werk aan het ongewone materiaal ‘spinglas’. Dat is een metaallegering waarin het magnetisch veld van een van de elementen voortdurend op een chaotische manier verandert. Dat gebeurt bijvoorbeeld bij het ijzer in koper. Parisi’s werk leidde tot begrip van deze complexe systemen, wat vervolgens van pas kwam bij het bestuderen van vele andere systemen, waaronder het weer en het klimaat.
Terugkoppeling
Volgende maand organiseren de Verenigde Naties de Klimaatconferentie van Glasgow. Daarop vooruitblikkend zei Parisi dat het duidelijk is dat landen op ‘stevig tempo’ moeten werken aan verzachting van de effecten van klimaatverandering. ‘Het staat vast dat we voor toekomstige generaties nu op heel snelle wijze moeten handelen’, zei hij. ‘We bevinden ons in een situatie waarin er positieve terugkoppeling kan ontstaan, wat de toename van de temperatuur kan versnellen.’
