Foto: Unsplash
Nasuprot uobičajenim predrasudama i brojnim naučnim vicevima, fizika se ne bavi samo jednostavnim sistemima kao što su elementarne čestice, periodični simetrični sistemi (kristali) ili homogeni i izotropni kosmološki modeli. Veliki – i sve veći – deo fizike, usredsređen je na složenost (kompleksnost) i složene sisteme, koji poseduju veliki broj jednostavnijih podsistema i ne postoji lak način da se opišu, a još manje predvidi njihovo ponašanje. Od početaka sa Meksvelom, Bolcmanom i Gibsom koji su u drugoj polovini 19. veka razvili statističku mehaniku kao fantastično plodotvoran pristup objašnjavanju empirijski otkrivenih pravilnosti termodinamike, fizika složenih sistema prešla je veoma dugačak put. Razumevanje gasova čiji jedan litar sadrži oko 1022 molekula kao podsistema, feromagnetskih supstanci čiji svaki gram sadrži milijarde majušnih magnetskih domena, faznih prelaza u kojima gas kao što je vodonik poprima osobine metala, sve do objašnjenja osobina neutronskih zvezda ili molekula hlorofila u procesu fotosinteze – neka su od najvećih postignuća ne samo fizike, već i čitave ljudske civilizacije. Već nam ovo ukazuje da je fizika složenosti svojevrsni most ka drugim disciplinama, od astrofizike do ekonomske fizike, od klimatologije do farmaceutike.
Ove godine, Nobelov komitet je odlučio da nagradu dodeli za, kako kaže čuveno lakonsko obrazloženje koje se uvek citira u medijima, „temeljne doprinose našem razumevanju složenih sistema“. Pri tome polovinu nagrade dele Šukuro Manabe sa Prinstona (SAD) i Klaus Haselman sa Maks Plankovog Instituta za meteoloriju u Hamburgu (Nemačka) za „fizičko modeliranje Zemljine klime, sa naglaskom na varijabilnost i predvidljivost globalnog zagrevanja“, dok je drugu polovinu dobio italijanski fizičar Đorđo Parizi sa rimskog Univerziteta Sapienza za „otkriće povezanosti neuređenosti i fluktuacija u fizičkim sistemima od atomskih do planetarnih skala“. Manabe i Haselman su obojica rođeni 1931. godine, dakle na pragu su desete decenije života, iako i dalje intelektualno aktivni kao istraživači emeritusi, dok je Parizi 17 godina mlađi i veoma aktivan, kako na naučnom, tako i na širem društvenom polju. Premda su sva trojica formalno teoretičari, ova odrednica je od neposrednog značaja samo za Parizija, koji je doista klasičan teoretičar u najboljoj tradiciji Bolcmana, Ajnštajna ili Fajnmena; Manabe i Haselman su, kako i obrazloženje sugeriše, nagrađeni za ono što je vrlo doslovno primenjena fizika, moglo bi se tvrditi i najpraktičnija moguća.
Manabe je rođen u selu Šinricu, u prefekturi Ehime na japanskom ostrvu Šikoku, kao sin jedino dvoje lekara u selu. Uprkos nadama roditelja, odustao je od medicine i opredelio se za meteorologiju, koju je diplomirao i doktorirao na Tokijskom univerzitetu. Od 1958. sa svega par kraćih prekida živi i radi u SAD, gde je igrao ključnu ulogu u formiranju čuvene Nacionalne okeanografske i atmosferske administracije (NOAA). Njegovi modeli Zemljine atmosfere postali su legendarni, od prvih jednodimenzionalnih modela iz 1960-tih godina, do najsavremenijih klimatskih modela za koje su potrebni superračunari o kojima smo pisali ovde. Praktično sav rad Međuvladinog panela za klimatske promene (poznatog pod skraćenicom IPCC) i svi njihovi detaljni modeli zasnovani su na Manabeovim pionirskim radovima. Među mnogim priznanjima koje je Manabe dobio pre ovogodišnjeg Nobela, domaćem čitaocu može biti zanimljivo da je 1998. godine dobio medalju Milutina Milankovića, vrlo ugledno priznanje koju dodeljuje Evropska geofizička unija za doprinos razumevanju geo-sistema.
Manabeov vršnjak (bukvalno 34 dana mlađi) Klaus Haselman imao je prilično drugačiji životni put. Njegovi roditelji su po dolasku nacista na vlast emigrirali u Veliku Britaniju, gde je Klaus pohađao osnovnu i srednju školu. Godine 1949. vratio se u tadašnju Zapadnu Nemačku i studirao fiziku i matematiku, najpre u Hamburgu, a potom u Getingenu. Godine 1975. je bio jedan od osnivača Maks Plank instituta za meteorologiju, gde je angažovan do današnjeg dana. U radu na klimatskim promenama fokusirao se na ulogu svetskih okeana i njihovog ogromnog toplotnog kapaciteta, te njihove reakcije na stohastičke spoljne prinudne sile (tzv. Haselmanov model). Pionir je primene metoda klasične, kao i kvantne, teorije polja u samo na prvi pogled tematski udaljenim oblastima kao što su okeanografija i paleoklimatologija.
Jedna od ključnih tema fizike složenosti jesu složeni sistemi koje karakteriše neuređenost. Neuređenost (engl. disorder) predstavlja graničnu oblast između reda i haosa, „na rubu haosa“, kako se to često dramatično formuliše u popularnim prikazima. I sa dobrim razlogom je upravo to oblast u kojoj pronalazimo najzanimljivije pojave – sve pojave u živom svetu, uključujući i nas, se karakterišu neuređenošću, jer niti su jednostavno predvidljive (red), niti su sasvim nepredvidljive (haos), već „nešto između“. Isto se odnosi na klimatski sistem Zemlje i drugih planeta. Od klimatskih promena do curenja stakla na prozorima drevnih katedrala i načina na koji se ptice organizuju u jata, dinamika neuređenih sistema je svuda oko nas. Rezultati Đorđa Parizija se najvećim delom bave tom dinamikom, mada u različitim kontekstima, od fizike elementarnih čestica, preko kretanja fluida, do klimatologije. Jedna od najinteresantnijih posledica njegovog rada jeste razumevanje prirode amorfnih čvrstih tela, kao što je staklo, koje nisu u pravom smislu reči ni čvrsta tela, a ni tečnosti. Parizi je najzaslužniji za uvođenje i proučavanje analognih sistema u oblasti magnetizma, tzv. spinskih stakala gde magnetska neuređenost minijaturnih magneta igra istu ulogu kao poziciona neuređenost molekula unutar običnog stakla. Spinska stakla imaju čitav niz bizarnih osobina, od kojih je jedna da se u njima, pod određenim uslovima, može laboratorijski realizovati čuveni Meksvelov demon koji smanjuje entropiju sistema, naizgled suprotno Drugom zakonu termodinamike. Parizi je takođe jedan od autora tzv. Kardar-Parizi-Žangove jednačine, ekstremno teške nelinearne parcijalne diferencijalne jednačine koja opisuje površinski rast, pojavu od ogromnog značaja za zilion prirodnih i tehničkih procesa, od rasta geoloških sedimenata do farbanja metalnih površina. Lista Parizijevih priznanja bila bi duža od celog ovog teksta, tako da ću se ograničiti samo na jedno: od 2018. Parizi je predsednik slavne Accademia dei Lincei, originalno osnovane u 17. veku u čast Galilea Galileja, a čiji su članovi kasnije bili i, recimo, Luj Paster, Albert Ajnštajn ili Enriko Fermi.
Pored složenosti kao osobine fizičkog sveta, još dve zajedničke teme dominiraju kod ovogodišnjih dobitnika i vredno ih je ovde pomenuti. Prvo je, očigledno, visok nivo interdisciplinarnosti i to ne samo između različitih fizičkih disciplina kao što su statistička fizika, kvantna teorija polja i dinamika fluida, već i vrlo eksplicitne interakcije sa drugim široko shvaćenim oblastima kao što su hemija, okeanografija ili meteorologija. Upravo zbog toga su i rezultati za koje su nagrađeni ovogodišnji laureati od tolikog praktičnog značaja: razumevanje složenosti je ključ za razumevanje realnog sveta i tehnološki uticaj na njega.
Drugo, potreba društvenog angažovanja nauke i naučnika. Nasuprot budalaštinama koje se često čuju od profesionalnih ideologa, propagandista i drugih „korisnih idiota“, sva trojica ovogodišnjih Nobelovaca su se vrlo artikulisani u pogledu izjašnjavanja o relevantnim društvenim i političkim pitanjima. Neinteligentne, snishodljive i autoritarne gluposti tipa „držite se vi fizike“ ne funkcionišu, gle čuda, kod ovih velikana. Parizi je već decenijama aktivan u borbi za vrednosti prosvetiteljstva u školama, finansiranje nauke kao nacionalni prioritet u Italiji, ali i čvršću integraciju EU zemalja po pitanjima nauke i obrazovanja; njegova NVO je veoma angažovana u protestima i peticijama za poboljšanje finansiranja nauke. Manabe je, uprkos poodmaklim godinama, i dalje izuzetno aktivan u promociji klimatskog aktivizma i međunarodnih sporazuma kao što su Kjoto i Pariski sporazum. Haselman je u više navrata svedočio pred nemačkim i EU regulacionim telima i promovisao svoju suštinsku poruku da su klimatske promene potpuno rešiv problem. Za razliku od klimatskih histerika, Haselman čvrsto zastupa stanovište da je srž problema u nerazumevanju potrebe za većim ulaganjem u tehnologiju i ubrzanim, a ne usporenim tehnološkim razvojem. Kao i mnogi drugi ozbiljni i racionalni mislioci, on odbacuje paničnu, alarmističku i suštinski opasnu ideju da je jedini odgovor na klimatske promene dramatična promena ljudskog načina života kroz naivni „povratak prirodi“ sa nedovoljno shvaćenim i potencijalno katastrofalnim posledicama.
Autentičnih i angažovanih intelektualaca ove vrste nam svakako treba još mnogo više.
Naučni savetnik Astronomske opservatorije u Beogradu