Nobel de Física para la ciencia de los sistemas complejos que ayudan a prever el clima

El Nobel de Física reconoció hoy a tres investigadores por sus contribuciones “pioneras” para entender los llamados sistemas físicos complejos, uno de los cuales es el clima terrestre, lo que permite predecir de manera fiable el calentamiento global.

El premio se divide este años en dos mitades, una para el japonés-estadounidense Syukuro Manabe y el alemán Klaus Hasselmann y la otra para el italiano Giorgio Parisi.

Manabe y Hasselmann sentaron la base del conocimiento del clima de la Tierra y cómo la Humanidad ha influido en él. El Nobel les reconoce por su “modelización física del clima de la Tierra, la cuantificación de la variabilidad y la predicción fiable del calentamiento global”.

Parisi, por su parte, revolucionó la teoría de los materiales desordenados y los procesos aleatorios desde la escala atómica hasta la planetaria, señaló la Real Academia de las Ciencias Sueca, institución que otorga el galardón.

Los hallazgos de los premiados demuestran que los conocimientos sobre el clima descansan en “un sólido fundamento científico, basado en un riguroso análisis de las observaciones”, resaltó en rueda de prensa el presidente del Comité Nobel de Física, Thors Hans Hansson.

Una parte de los conocimientos premiados este año tienen una estrecha relación con el cambio climático y sobre él fue cuestionado Parisi, que intervino por teléfono en la rueda prensa en la que se anunció el galardón.

El físico italiano envió entonces un mensaje a los líderes que participarán en la próxima Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP26) en Reino Unido a los que urgió tomar de manera “muy urgente” decisiones fuertes para frenar el cambio climático.

En su explicación del premio, la Academia de las Ciencias resaltó que los sistemas complejos han sido estudiados desde hace siglos y que el francés Joseph Fourier ya se ocupó en el XIX de investigar el balance energético entre la radiación solar hacia el suelo y de la radiación desde el suelo.

Fourier comprendió también el papel “protector” desempeñado en ese equilibrio por la atmósfera, luego llamado efecto invernadero, y que es vital para el desarrollo de la vida.

A finales del siglo XIX, el sueco Svante Arrhenius, premiado en 1903 con el Nobel de Química, reveló la física detrás de ese efecto, aportando una pieza importante para entender el impacto del dióxido de carbono (CO2).

BASE DE LOS ACTUALES MODELOS CLIMÁTICOS

En la década de 1950, Syukuro Manabe, emigrado a Estados Unidos tras la II Guerra Mundial, empezó a estudiar cómo mayores niveles de CO2 pueden provocar un aumento de las temperaturas, pero en vez de centrarse en el balance de la radiación lo hizo en el transporte de masas de aire y el calor latente del vapor de agua.

Así, descubrió que cuando se doblaba el nivel de CO2, la temperatura global subía más de 2 grados, y su trabajo sentó las bases para el desarrollo de los actuales modelos climáticos.

Una década más tarde que su colega, el alemán Klaus Hasselmann creó un modelo que vincula tiempo y clima, respondiendo de ese modo a la cuestión de por qué los modelos climáticos pueden ser fiables a pesar de que el tiempo sea cambiante y caótico.

Hasselmann descubrió además que los cambios en la radiación solar o los niveles de gases invernadero dejan señales únicas (huellas) susceptibles de ser separadas, un método que puede ser aplicado al efecto humano en el sistema climático.

“Sus métodos han sido usados para probar que el aumento de la temperatura en la atmósfera se debe a las emisiones humanas de dióxido de carbono”, consta en la explicación.

UNA CONTRIBUCIÓN REVOLUCIONARIA A LA TEORÍA DE SISTEMAS COMPLEJOS

Los estudios modernos de sistemas complejos se basan en la mecánica estadística desarrollada en la segunda mitad del siglo XIX y que toma en consideración los movimientos aleatorios de las partículas, calculando el efecto promedio de estas en vez de estudiar cada una de forma individual.

Trabajando con vidrio de espín, un sistema magnético en el que el acoplamiento entre los momentos magnéticos de los distintos átomos es aleatorio, Parisi descubrió hacia 1980 patrones ocultos en los materiales complejos desordenados, un hallazgo considerado “una de las contribuciones más importantes” a la teoría de esos sistemas.

“Hacen posible entender y describir muchos materiales y fenómenos aparentemente del todo aleatorios, no solo en física, sino también en otras áreas diferentes como las matemáticas, biología, neurociencia y el aprendizaje automático”, explica la Academia.

Manabe (Shingu, Japón, 1931) se doctoró por la Universidad de Tokio en 1957, el mismo año que Hasselmann (Hamburgo, 1931) lo hizo en la de Gotinga (Alemania), y se vinculó luego a la de Princeton (EU), mientras este se asoció con el Instituto Max Planck de su país.

Parisi (Roma, 1948) se doctoró en la Universidad de La Sapienza de su ciudad natal en 1970 y a ese centro sigue vinculado.

Manabe, Hasselmann y Parisi suceden en el palmarés del premio al británico Roger Penrose, el alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez, distinguidos en 2020 por sus descubrimientos relacionados con los agujeros negros.

Parisi recibirá la mitad de los 10 millones de coronas suecas (980,000 euros, 1.1 millones de dólares) con que está dotado el Nobel, mientras sus colegas se dividirán la otra.

La ronda de ganadores de los Nobel, que comenzó ayer con el de Medicina, seguirá mañana con el de Química y, en los próximos días, con los de Literatura, de la Paz y Economía, por ese orden.