/nginx/o/2022/10/29/14927890t1he786.jpg)
/nginx/o/2022/02/04/14345359t1hd0f7.jpg)
/nginx/o/2021/10/08/14124300t1h7919.jpg)
Nobeli komitee 5. oktoobril välja antud füüsikapreemia oli kui keset algavat kliimakonverentsi plahvatama pandud dünamiidilaeng. See puudutas füüsikapreemia osa, mis läks kliimamudelite loojatele. Vastus kliimamuutuste põhjuste suhtes ultraküüniliste tegelaste valveküsimusele: «Kuidas nii väike tegelane nagu inimene saab muuta nii suurt portsessi kui Maa kliima?» just laureaatide töödes – neis kõigis – sisaldubki.
Kindlad alused keerulises maailmas
Tegemist on komplekssete füüsikaliste süsteemidega, kus ka väike koostisosa või esmapilgul vähemõjukas tegur võib end näilise juhusega mõjusaks mängida. Syukuro Manabe on oma kliimaalase elutööga selgelt suutnud välja tuua need füüsikalised protsessid, mis kliima kulgu määravad – tema oli esimene, kes suutis luua Maa kliimat kirjeldava füüsikalis-matemaatilise mudeli ja leida ka usaldusväärse tulemuse selle kohta, kui palju soojemaks muutub kliima siis, kui süsihappegaasi kontsentratsioon atmosfääris kahekordistub. «Tema tööl tänapäevased, juba täiustatud kliimamudelid põhinevadki,» ütleb Tartu Ülikooli atmosfäärifüüsika kaasprofessor Velle Toll.
Syukuro Manabe
/nginx/o/2021/10/08/14124385t1he0b6.jpg)
1931. aastal Jaapanis sündinud Syukuro Manabe pidi esialgu minema meditsiini õppima, kuid on tunnistanud, et nõrganärvilisuse tõttu ei oleks temast head arsti saanud. Samuti pidas ta end toona kohmakaks ja arvas, et tal on kohutav mälu – pilvedesse vaatamine ja unistamine tuli tal enda sõnul kõige paremini välja. Pilvedesse vaatamisest oli aga kasu kogu maailmale – lõpuks sai temast meteoroloog ja klimatoloog, kes praegu Princetoni ülikoolis oma teadmisi jagab.
Klaus Hasselmann tõestas peaaegu pool sajandit tagasi, kuidas eristada inimmõjuga kliimamuutust muudest asjaoludest tulenevatest muutustest. Tänapäevani on me ümber seesuguse poliitilise religiooni tulihingelisi esindajaid, kes arvavad, et selline teadmine on tegelikult vandenõu. Nobeli komitee on teinud omapoolse katse aidata ning ulatanud neile pesukausiga puhast vett ja käterätiku, et rähm silmist pesta ja näha – meie teadmised kliimast ja selle muutumisest seisavad väga tugeval füüsikalisel vundamendil, juba 1960. ja 1970. aastatest.
/nginx/o/2021/10/08/14124303t1hc306.png)
Velle Tolli sõnul oleks keskmist globaalset kliimat ja selle sõltuvust kasvuhoonegaaside atmosfäärikontsentratsioonidest olnud võimalik suhteliselt usaldusväärselt prognoosida ka varem, kuid just arvutite areng on siin suurt rolli mänginud – selles mõttes sündisid Manabe ja Hasselmann õigel ajal õiges kohas. Tänaseks on mõõtmisandmete osakaal kliimaprognoosides ka suurenenud. «Valitsustevahelise Kliimamuutuste Nõukogu värske raporti kohaselt teame kaheksa aasta taguse ehk eelmise kliimaraporti ilmumisajaga võrreldes poole täpsemalt, kui palju soojenemist üks tonn süsihappegaasi põhjustab,» märgib Toll. Seega on meil juba aastakümneid, suuresti just tänu Manabe ja Hasselmanni töödele, olnud selge teaduslik arusaam kliimamuutustest ning kliimaprognoosid on praegu täpsemad kui eales varem.
Klaus Hasselmann
/nginx/o/2021/10/08/14124304t1h3932.jpg)
Hamburgi ülikooli emeriitprofessor ja Max Plancki meteoroloogiainstituudi asutaja ning endine direktor Ferdinand Hasselmann sündis 1931. aastal Saksamaal. Kuigi peamiselt okeanograafia vallas tegutsenud, on tema avastused oluliseks osutunud ka plasmafüüsikutele.
Põhjus, miks ilma nii täpselt prognoosida pole võimalik, peitub atmosfääri kaootilisuses. «Me ei saa öelda, milline on ilm mingil konkreetsel kuupäeval saja aasta pärast, aga me saame öelda, missugusele tõenäosusjaotusele need ilmaolud vastavad – milline on keskmine ja kui palju see varieeruda võiks. See ennustatavus kaobki ära just kaootilisuse pärast, matemaatilises mõttes see on võrrandite süsteem tugevalt mittelineaarne,» selgitab Toll.
/nginx/o/2021/10/08/14124302t1h6521.png)
Lihtsustatud süsteemid annavad aimu komplekssematest
Kliima kontekstis ja maailma mõistmisel laiemalt ei ole sugugi mitte vähem oluline ka kolmanda laureaadi Giorgio Parisi elutöö komplekssüsteemide füüsika alal – valdkonnas, mis Tallinna Tehnikaülikooli füüsikaprofessori Jaan Kalda selgitusel aitab mõista, miks toimub entroopia kasvu foonil näiliselt vastupidine trend, iseorganiseerumine: protsess, ilma milleta poleks Päikesesüsteemi ega inimkonda.
Komplekssüsteemideks nimetatakse süsteeme, mis koosnevad paljudest väikestest koostisosadest – Kalda võrdleb neid ehituskividega. «Ehituskivid ise võivad olla küll väga lihtsad, kuid nende koosmõju viib süsteemi kui terviku keerulise käitumiseni. Nn ehituskivideks võivad olla liivaterakesed liivakuhjas, bioloogilised liigid, mis osalevad evolutsiooniprotsessis, börsimaaklerid, kelle omavaheline kauplemine liigutab aktsiate hindu, protoplanetaarse gaasipilve osakesed, mille omavahelised põrked ja gravitatsioon viivad planeetide tekkimiseni jne,» näitlikustab ta. Kõige olulisem komponent on komplekssüsteemides Kalda sõnul just ehituskivide omavaheline vastasmõju: muutus ühe «ehituskivi» olekus viib muutusteni tema «naaberkivide» olekus.
Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudi vanemteadur Andi Hektor ütleb, et Parisi puhul on tegemist ühe viimase «universalistiga» füüsikas. «Ta suutis töötada eesliinil nii osakeste- kui materjalide füüsikas. Lisaks on tal töid, mis kirjeldavad bioloogiliste ja teiste keeruliste komplekssüsteemide käitumist. Tema laineid löönud uurimused puudutavad näiteks kvarkide-gluuonite (tugeva interaktsiooniga osakeste) kollektiivset käitumist, spinn-klaase ja teisi materjale, stohhastilisi süsteeme. Tal on vähem tuntud töid ka bioloogiliste süsteemide ja isegi majanduse mudeldamiseks,» loetleb Hektor.
Giorgio Parisi
/nginx/o/2021/10/08/14124305t1hd925.jpg)
Giorgio Parisi sündis 1948. aastal Itaalias. Tõelise multitalendina on ta uurinud kvantvälja teooriat, statistilist mehaanikat ja füüsikalisi komplekssüsteeme. Parisi on ühe Euroopa vanima teadusorganisatsiooni Accademia dei Lincei president ja mitme teise ühenduse liige.
Võtame ühe näite – spinn-klaasid. Olgugi igapäevaelus tavalised, on päris klaasid väga keerulised materjalid, mida uurida. Spinn-klaasid on nii teoreetiliselt kui praktiliselt lihtsamad, näiteks võib üht nende omadust – magneetumust – hõlpsasti mõõta. «Füüsikas on väga sageli läbimurdeid toonud just selliste lihtsustatud süsteemide uurimine. Kui me järsku mõistame seda lihtsat süsteemi, siis avab see tee ka keerulisemate süsteemide mõistmiseks. Eks füüsika ongi teadus, kus me pidevalt ja tüütuseni täiustame oma reaalsust kirjeldavaid matemaatilisi mudeleid. Aga vahel toimub selles täiustamises suur hüpe – just selle eest Parisi oma auhinna korjaski,» ütleb Hektor.
/nginx/o/2021/10/08/14124301t1h8a2e.png)
Parisi on jätnud füüsikasse nii sügava ja fundamentaalse jälje, et teda on lausa surnuks peetud. «Kui mu üks noor kolleeg seda Nobeli-uudist kuulis, ütles ta, et see Parisi nimi on igas teises valemis ja mudelis sees – ma arvasin, et ta on juba ammu surnud,» naerab Hektor. Aga imeks panna pole midagi, tegelikult on teadusmaailmas juba ammu oodatud, et preemia Parisile läheks. Hektori sõnul oleks loogiliselt võttes võinud auhinna anda juba 80ndate teises pooles või 90ndate alguses, kui Parisi oli karjääri tipus ja tema teooriatest väga palju räägiti.