جایزه نوبل فیزیک به دانشمندان ژاپنی، آلمانی و ایتالیایی تعلق گرفت

آکادمی علوم سلطنتی سوئد تصمیم گرفت جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۱ را "برای کمک های پیشگامانه به درک ما از سیستم های پیچیده فیزیکی" دانشمندان ژاپنی، آلمانی و ایتالیایی اعطا کند.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از اردبیلو به نقل از فیز؛ از سایوکورو مانابه و کلاوس هسلمان به دلیل کارشان در "مدل سازی فیزیکی آب و هوای زمین، اندازه گیری تغییرات و پیش بینی قابل اطمینان گرمایش زمین" نام برده شد.

نیمه دوم جایزه به جورجیو پاریسی به دلیل "کشف تداخل بی نظمی و نوسانات سیستم های فیزیکی از مقیاس اتمی تا سیاره ای" تعلق گرفت.

گوران هانسون ، دبیرکل آکادمی علوم سلطنتی سوئد روز سه شنبه برندگان را اعلام کرد.

Syukuro Manabe of Princeton University, Klaus Hasselmann of the Max Planck Institute for Meteorology in Hamburg, Germany, and Giorgio Parisi of Sapienza University of Rome were awarded the prize in Physics in Stockholm on Tuesday.

بیانیه کمیته نوبل: جایزه نوبل فیزیک 2021

آکادمی علوم سلطنتی سوئد تصمیم گرفت جایزه نوبل فیزیک 2021 را اعطا کند "برای کمک های پیشگامانه به درک ما از سیستم های پیچیده فیزیکی" با یک نیمه مشترک به سیوکورو مانابه دانشگاه پرینستون ، ایالات متحده،  کلاوس هسلمان موسسه هواشناسی مکس پلانک ، هامبورگ ، آلمان "برای مدل سازی فیزیکی آب و هوای زمین ، تعیین کمی تغییرات و پیش بینی قابل اطمینان گرمایش زمین" و نیمی دیگر به جورجو پاریسی دانشگاه ساپینزا رم ، ایتالیا "برای کشف اثر متقابل بی نظمی و نوسانات در سیستم های فیزیکی از مقیاس اتمی تا سیاره ای"

فیزیک برای آب و هوا و سایر پدیده های پیچیده

سه برنده جایزه نوبل فیزیک امسال را برای مطالعات خود در مورد پدیده های آشفته و ظاهراً تصادفی به اشتراک گذاشتند. Syukuro Manabe و Klaus Hasselmann اساس دانش ما را درباره آب و هوای زمین و چگونگی تأثیر بشریت بر آن قرار دادند. جورجیو پاریسی به دلیل مشارکت انقلابی خود در نظریه مواد نامنظم و فرآیندهای تصادفی پاداش می گیرد.

سیستم های پیچیده با تصادفی و بی نظمی مشخص می شوند و درک آنها دشوار است. جایزه امسال روشهای جدیدی را برای توصیف آنها و پیش بینی رفتار طولانی مدت آنها به رسمیت می شناسد.

آب و هوای زمین یکی از سیستم های پیچیده ای است که برای بشر اهمیت حیاتی دارد. Syukuro Manabe نشان داد که چگونه افزایش سطح دی اکسید کربن در جو منجر به افزایش درجه حرارت در سطح زمین می شود. در دهه 1960 ، او توسعه مدلهای فیزیکی آب و هوای زمین را رهبری کرد و اولین فردی بود که تعامل بین تراز تابشی و انتقال عمودی توده های هوا را کشف کرد. کار او پایه و اساس توسعه مدلهای آب و هوایی فعلی را ایجاد کرد.

Syukuro Manabe High-Res Stock Photo - Getty Images

حدود ده سال بعد، کلاوس هسلمان مدلی را ایجاد کرد که آب و هوا و آب و هوا را به هم متصل می کند، بنابراین به این سوال پاسخ می دهد که چرا مدل های آب و هوایی با وجود تغییرپذیری و هرج و مرج آب و هوا می توانند قابل اعتماد باشند. او همچنین روش هایی را برای شناسایی سیگنال های خاص، اثر انگشت، ایجاد کرد که هم پدیده های طبیعی و هم فعالیت های انسانی در آب و هوای او نقش دارند. از روشهای او برای اثبات افزایش دما در جو به دلیل انتشار دی اکسید کربن توسط انسان استفاده شده است.

Nobel Prize in Physics goes to German climate researcher Klaus Hasselmann –  Movs.World

در حدود سال 1980 ، جورجیو پاریسی الگوهای پنهان را در مواد پیچیده بی نظم کشف کرد. اکتشافات وی یکی از مهمترین مشارکتها در نظریه سیستمهای پیچیده است. آنها درک و توصیف بسیاری از مواد و پدیده های مختلف و ظاهراً کاملاً تصادفی را نه تنها در فیزیک بلکه در زمینه های بسیار متفاوت دیگر مانند ریاضیات ، زیست شناسی ، علوم اعصاب و یادگیری ماشین نیز ممکن می سازند.

تورس هانس هانسون، رئیس کمیته نوبل فیزیک می گوید: اکتشافاتی که امسال به رسمیت شناخته می شود نشان می دهد که دانش ما در مورد آب و هوا بر اساس یک بنیان علمی مستحکم استوار است ، بر اساس تجزیه و تحلیل دقیق مشاهدات. برندگان امسال همگی به ما کمک کرده اند تا بینش عمیق تری از خواص و تکامل سیستم های فیزیکی پیچیده داشته باشیم..

اثر گلخانه ای برای زندگی حیاتی است

دویست سال پیش ، فیزیکدان فرانسوی ژوزف فوریه ، تعادل انرژی بین تابش خورشید به سمت زمین و تابش از زمین را مورد مطالعه قرار داد. او نقش جو را در این تعادل درک کرد. در سطح زمین ، تابش خورشیدی ورودی به تابش خروجی - "گرمای تاریک" - که توسط جو جذب می شود ، تبدیل می شود و در نتیجه آن را گرم می کند. نقش محافظ جو در حال حاضر اثر گلخانه ای نامیده می شود. این نام از شباهت آن به شیشه های گلخانه ناشی می شود ، که از طریق تابش اشعه های خورشید ، گرمای داخل را به دام می اندازد. با این حال ، فرایندهای تابشی در جو بسیار پیچیده تر است.

این وظیفه همان کاری است که فوریه انجام داد - برای بررسی تعادل بین تابش موج کوتاه خورشیدی که به سمت سیاره ما می آید و تابش مادون قرمز فرارفت موج بلند زمین. جزئیات توسط بسیاری از دانشمندان آب و هوا در دو قرن بعدی اضافه شد. مدلهای آب و هوایی معاصر ابزارهای فوق العاده قدرتمندی هستند ، نه تنها برای درک آب و هوا ، بلکه برای درک گرمایش جهانی که انسانها مسئول آن هستند.

این مدل ها بر اساس قوانین فیزیک است و از مدل هایی که برای پیش بینی آب و هوا استفاده می شدند ، تهیه شده است. آب و هوا با مقادیر هواشناسی مانند دما ، بارش ، باد یا ابرها توصیف می شود و از آنچه در اقیانوس ها و خشکی می گذرد متاثر می شود. مدل های آب و هوایی بر اساس ویژگی های آماری محاسبه شده آب و هوا ، مانند مقادیر متوسط ​​، انحرافات استاندارد ، بیشترین و کمترین مقادیر اندازه گیری شده و غیره است. آنها نمی توانند به ما بگویند آب و هوا در استکهلم در 10 دسامبر سال آینده چگونه خواهد بود ، اما ما می توانیم تصور کنیم که در دسامبر به طور متوسط ​​در دمای یا میزان بارندگی در استکهلم چگونه انتظار داریم.

تعیین نقش دی اکسید کربن

اثر گلخانه ای برای حیات روی زمین ضروری است. این دما را تنظیم می کند زیرا گازهای گلخانه ای در اتمسفر - دی اکسید کربن ، متان ، بخار آب و سایر گازها - ابتدا تابش مادون قرمز زمین را جذب کرده و سپس این انرژی جذب شده را آزاد کرده و هوای اطراف و زمین زیر آن را گرم می کند.

گازهای گلخانه ای در واقع بخش بسیار کمی از اتمسفر خشک زمین را تشکیل می دهند که عمدتاً نیتروژن و اکسیژن است - این میزان 99 درصد حجم است. دی اکسید کربن فقط 0.04 درصد حجم دارد. قوی ترین گاز گلخانه ای بخار آب است ، اما ما نمی توانیم غلظت بخار آب در جو را کنترل کنیم ، در حالی که می توانیم دی اکسید کربن را کنترل کنیم.

میزان بخار آب در جو بستگی زیادی به دما دارد که منجر به مکانیسم بازخورد می شود. دی اکسید کربن بیشتر در جو باعث گرمتر شدن آن می شود و باعث می شود بخار آب بیشتری در هوا نگهداری شود ، که باعث افزایش اثر گلخانه ای و افزایش بیشتر دما می شود. اگر سطح دی اکسید کربن کاهش یابد ، مقداری از بخار آب متراکم شده و دما کاهش می یابد.

اولین قطعه مهم این پازل در مورد تاثیر دی اکسید کربن توسط محقق سوئدی و برنده جایزه نوبل ، Svante Arrhenius بود. اتفاقاً ، این همکارش ، هواشناس نیلز آخولم بود که در سال 1901 ، اولین کسی بود که از کلمه گلخانه در توصیف ذخیره و تابش مجدد گرما در جو زمین استفاده کرد.

آرنیوس فیزیک مسئول اثر گلخانه ای را تا پایان قرن نوزدهم درک کرد - که تابش خروجی متناسب با دمای مطلق تابش (T) با قدرت چهار (T⁴) است. هرچه منبع تابش گرمتر باشد ، طول موج اشعه کوتاهتر می شود. دمای سطح خورشید 6000 درجه سانتی گراد است و عمدتا در طیف مرئی اشعه ساطع می کند. زمین ، با دمای سطحی فقط 15 درجه سانتی گراد ، دوباره اشعه مادون قرمز را که برای ما نامرئی است ، دوباره تابش می کند. اگر جو این تابش را جذب نکند ، دمای سطح به سختی از -18 درجه سانتی گراد تجاوز می کند.

آرنیوس در واقع تلاش می کرد تا علت پدید آمدن پدیده عصر یخبندان را کشف کند. او به این نتیجه رسید که اگر سطح دی اکسید کربن در جو نصف شود ، این برای ورود زمین به عصر یخبندان جدید کافی است. و برعکس - دو برابر شدن مقدار دی اکسید کربن دما را 5-6 درجه سانتی گراد افزایش می دهد ، نتیجه ای که تا حدودی بطور حیرت انگیزی به تخمین های فعلی نزدیک است.

مدل پیشگام در مورد اثر دی اکسید کربن

در دهه 1950 ، سیوکورو مانابه فیزیکدان جوی ژاپنی یکی از محققان جوان و با استعداد در توکیو بود که ژاپن را که به دلیل جنگ ویران شده بود ترک کرد و به کار خود در ایالات متحده ادامه داد. هدف از تحقیق Manabes ، مانند آرنیوس در حدود هفتاد سال قبل ، این بود که بفهمد چگونه افزایش سطح دی اکسید کربن می تواند باعث افزایش دما شود. با این حال ، در حالی که آرنیوس بر تعادل تشعشعی تمرکز کرده بود ، در دهه 1960 مانابه کار توسعه مدلهای فیزیکی را انجام داد تا حمل عمودی توده های هوا به دلیل همرفت و همچنین گرمای نهان بخار آب را شامل شود.

وی برای اینکه این محاسبات قابل کنترل باشد ، مدل را به یک بعد - یک ستون عمودی ، 40 کیلومتری در جو کاهش داد. با این وجود ، صدها ساعت محاسبه ارزشمند طول کشید تا مدل را با تغییر سطح گازها در جو آزمایش کنند. اکسیژن و نیتروژن تأثیرات ناچیزی بر دمای سطح داشتند ، در حالی که دی اکسید کربن تأثیر واضحی داشت: هنگامی که سطح دی اکسید کربن دو برابر شد ، دمای جهان بیش از 2 درجه سانتی گراد افزایش یافت.مدل تأیید کرد که این گرمایش واقعاً به دلیل افزایش دی اکسید کربن بوده است ، زیرا افزایش دما را نزدیک به زمین پیش بینی می کرد در حالی که جو فوقانی سردتر می شد. اگر در عوض تغییرات تابش خورشید عامل افزایش دما باشد ، کل جو باید همزمان گرم می شد.

شصت سال پیش ، رایانه ها صدها هزار بار کندتر از الان بودند ، بنابراین این مدل نسبتاً ساده بود ، اما Manabe ویژگی های کلیدی را به درستی دریافت کرد. او می گوید همیشه باید ساده سازی کنید. شما نمی توانید با پیچیدگی طبیعت رقابت کنید - در هر قطره باران آنقدر فیزیک دخیل است که هرگز نمی توان همه چیز را کاملاً محاسبه کرد. بینش های حاصل از مدل تک بعدی منجر به یک مدل آب و هوایی در سه بعد شد که Manabe در سال 1975 منتشر کرد. این یک نقطه عطف دیگر در راه درک اسرار آب و هوا بود.

Syukuro Manabe in 1997.

آب و هوا آشفته است

حدود ده سال پس از مانابه ، کلاوس هسلمان موفق شد آب و هوا را با یکدیگر پیوند دهد و راهی برای پیشگیری از تغییرات سریع و هرج و مرج آب و هوا پیدا کرد که برای محاسبات بسیار مشکل ساز بود. سیاره ما تغییرات وسیعی در آب و هوای خود دارد زیرا تابش خورشید بسیار نابرابر است ، هم از نظر جغرافیایی و هم از نظر زمان. زمین گرد است ، بنابراین تعداد کمتری از پرتوهای خورشید به عرضهای جغرافیایی بالاتر از عرضهای پایینتر از خط استوا می رسد. نه تنها این ، بلکه محور زمین کج است و باعث ایجاد اختلاف فصلی در تابش های ورودی می شود. تفاوت در چگالی بین هوای گرمتر و سردتر باعث انتقال عظیم گرما بین عرضهای جغرافیایی مختلف ، بین اقیانوس و خشکی ، بین تودههای هوایی بالاتر و پایین می شود که آب و هوای سیاره ما را هدایت می کند.

همانطور که همه می دانیم ، پیش بینی قابل اعتماد در مورد آب و هوا برای بیش از ده روز آینده یک چالش است. دویست سال پیش ، دانشمند مشهور فرانسوی ، پیر سیمون دو لاپلاس ، اظهار داشت که اگر ما موقعیت و سرعت تمام ذرات جهان را بدانیم ، باید بتوان هر دو آنچه را که اتفاق افتاده و آنچه در ما رخ خواهد داد محاسبه کرد. جهان در اصل ، این باید درست باشد. قوانین قدیمی حرکت نیوتن سه قرن ، که حمل و نقل هوایی در جو را نیز توصیف می کند ، کاملاً قطعی هستند-آنها تصادفی اداره نمی شوند.

با این حال ، در مورد آب و هوا هیچ چیز نمی تواند اشتباه تر باشد. این تا حدی به این دلیل است که در عمل نمی توان به اندازه کافی دقیق بود - برای بیان دمای هوا ، فشار ، رطوبت یا شرایط باد برای هر نقطه از جو. همچنین ، معادلات غیر خطی هستند. انحرافات کوچک در مقادیر اولیه می تواند سیستم آب و هوا را به روش های کاملاً متفاوتی تکامل دهد. بر اساس این س whetherال که آیا پروانه ای که در برزیل بال می زند می تواند باعث ایجاد گردباد در تگزاس شود ، این پدیده را اثر پروانه ای نامگذاری کردند. در عمل ، این بدان معناست که نمی توان پیش بینی های طولانی مدت آب و هوا را تهیه کرد-آب و هوا آشفته است. این کشف در دهه 1960 توسط هواشناس آمریکایی ادوارد لورنز انجام شد ، که پایه و اساس نظریه هرج و مرج امروز را بنا نهاد.

درک داده های پر سر و صدا

چگونه می توانیم مدلهای آب و هوایی معتبری را برای چندین دهه یا صدها سال در آینده تولید کنیم ، علیرغم اینکه آب و هوا نمونه ای کلاسیک از یک سیستم آشفته است؟ در حدود 1980 ، کلاوس هسلمان نشان داد که چگونه می توان پدیده های آب و هوایی آشفته را به عنوان سر و صدای در حال تغییر سریع توصیف کرد ، بنابراین پیش بینی های طولانی مدت آب و هوا را بر پایه علمی محکمی قرار داد. علاوه بر این ، او روشهایی را برای شناسایی تأثیر انسان بر دمای مشاهده شده جهانی توسعه داد.

GLOBAL SYSTEM DYNAMICS AND POLICIES: Klaus Hasselmann

به عنوان دانشجوی جوان دکتری فیزیک در هامبورگ ، آلمان ، در دهه 1950 ، هسلمان روی دینامیک سیالات کار کرد ، سپس شروع به توسعه مشاهدات و مدلهای نظری برای امواج و جریانهای اقیانوس کرد. او به کالیفرنیا نقل مکان کرد و با اقیانوس شناسی ادامه داد و با همکارانی چون چارلز دیوید کیلینگ ، که با آنها ، گروه سرود مادریگال را راه اندازی کرد. Keeling افسانه ای است برای شروع ، در سال 1958 ، آنچه در حال حاضر طولانی ترین سری اندازه گیری دی اکسید کربن جو در رصدخانه Mauna Loa در هاوایی است. هسلمان نمی دانست که در کارهای بعدی خود مرتباً از منحنی Keeling استفاده می کند ، که تغییرات سطح دی اکسید کربن را نشان می دهد.

بدست آوردن یک مدل آب و هوایی از داده های آب و هوای پر سر و صدا را می توان با راه رفتن یک سگ نشان داد: سگ از سرب ، عقب و جلو ، پهلو به پهلو و اطراف پاهای شما فرار می کند. چگونه می توانید از رد پای سگ برای دیدن راه رفتن یا ایستادن استفاده کنید؟ یا اینکه آیا به سرعت راه می روید یا آهسته؟ مسیرهای سگ تغییرات آب و هوا است و پیاده روی شما آب و هوای محاسبه شده است. آیا حتی می توان با استفاده از داده های آب و هوایی آشفته و پر سر و صدا در مورد روندهای طولانی مدت آب و هوا نتیجه گیری کرد؟

یک مشکل دیگر این است که نوساناتی که بر آب و هوا تأثیر می گذارد در طول زمان بسیار متغیر است - ممکن است سریع باشد ، مانند قدرت باد یا دمای هوا ، یا بسیار کند ، مانند ذوب شدن صفحات یخ و گرم شدن اقیانوس ها. به عنوان مثال ، گرمایش یکنواخت فقط با یک درجه می تواند برای اقیانوس هزار سال طول بکشد ، اما برای جو تنها چند هفته طول می کشد. ترفند تعیین کننده شامل تغییرات سریع آب و هوا در محاسبات به عنوان سر و صدا بود و نشان می داد که چگونه این سر و صدا بر آب و هوا تأثیر می گذارد.

هسلمان یک مدل اقلیمی تصادفی ایجاد کرد ، به این معنی که شانس در مدل تعبیه شده است. الهام او از نظریه حرکت براونی آلبرت انیشتین بود که به آن راه رفتن تصادفی نیز می گویند. با استفاده از این نظریه ، هسلمان نشان داد که جو به سرعت در حال تغییر می تواند در واقع باعث تغییرات آهسته در اقیانوس شود.

آثار قابل توجهی از تأثیرات انسانی

پس از اتمام مدل تغییرات اقلیمی ، هسلمان روش هایی را برای شناسایی تأثیرات انسان بر سیستم آب و هوایی توسعه داد. او دریافت که مدلها ، همراه با مشاهدات و ملاحظات نظری ، حاوی اطلاعات کافی در مورد خواص نویز و سیگنالها هستند. به عنوان مثال ، تغییرات در تابش خورشید ، ذرات آتشفشانی یا سطوح گازهای گلخانه ای سیگنال های منحصر به فرد ، اثر انگشت ، و قابل جدا شدن از خود برجای می گذارد. این روش برای تشخیص اثر انگشت می تواند در مورد تأثیری که انسان بر سیستم آب و هوایی دارد نیز اعمال شود. بنابراین هسلمن راه را برای مطالعات بیشتر در مورد تغییرات آب و هوایی باز کرد ، که با استفاده از تعداد زیادی مشاهدات مستقل اثری از تأثیر انسان بر آب و هوا نشان داده است.

مدل های آب و هوایی به طور فزاینده ای اصلاح شده اند زیرا فرآیندهای موجود در فعل و انفعالات پیچیده آب و هوا به طور کامل ترسیم می شوند ، نه تنها از طریق اندازه گیری ماهواره ای و مشاهدات آب و هوا. مدلها به وضوح یک اثر گلخانه ای شتاب را نشان می دهند. از اواسط قرن 19 ، سطح دی اکسید کربن در جو 40 درصد افزایش یافته است. صدها هزار سال است که جو زمین اینقدر دی اکسید کربن ندارد. بر این اساس ، اندازه گیری دما نشان می دهد که جهان در 150 سال گذشته 1 درجه سانتی گراد گرم شده است.

Syukuro Manabe و Klaus Hasselmann با ارائه یک پایه فیزیکی محکم برای دانش ما از آب و هوای زمین ، در روح آلفرد نوبل به بیشترین منفعت برای بشریت کمک کرده اند. ما دیگر نمی توانیم بگوییم که نمی دانستیم - مدل های آب و هوایی صریح هستند. آیا زمین گرم می شود؟ آره. آیا علت افزایش مقادیر گازهای گلخانه ای در جو است؟ آره. آیا این را می توان تنها با عوامل طبیعی توضیح داد؟ خیر ، آیا انتشارات بشریت دلیل افزایش دما هستند؟ آره.

Klaus Hasselmann, in Hamburg, Germany, in 1990.

روش هایی برای سیستم های بی نظم

در حدود سال 1980 ، جورجیو پاریسی اکتشافات خود را در مورد نحوه اداره پدیده های ظاهراً تصادفی با قوانین پنهان ارائه کرد. آثار او در حال حاضر به عنوان یکی از مهمترین مشارکتها در نظریه سیستمهای پیچیده در نظر گرفته می شود.

مطالعات مدرن سیستم های پیچیده ریشه در مکانیک آماری دارد که در نیمه دوم قرن نوزدهم توسط جیمز سی مکسول ، لودویگ بولتزمن و جی ویلارد گیبس ایجاد شد ، که این حوزه را در سال 1884 نامگذاری کردند. مکانیک آماری از بینش جدیدی پدید آمد نوع روش برای توصیف سیستم هایی مانند گازها یا مایعات که از تعداد زیادی ذرات تشکیل شده بود ضروری بود. این روش باید حرکات تصادفی ذرات را در نظر می گرفت ، بنابراین ایده اصلی این بود که به جای مطالعه هر ذره به صورت جداگانه ، اثر متوسط ​​ذرات را محاسبه کنید. به عنوان مثال ، درجه حرارت در یک گاز اندازه گیری مقدار متوسط ​​انرژی ذرات گاز است. مکانیک آماری یک موفقیت بزرگ است ، زیرا توضیح میکروسکوپی برای خواص ماکروسکوپی در گازها و مایعات مانند دما و فشار ارائه می دهد.

ذرات موجود در گاز را می توان توپ های کوچکی در نظر گرفت که با سرعتی که با افزایش دمای هوا افزایش می یابد ، در اطراف پرواز می کنند. وقتی دما کاهش می یابد ، یا فشار افزایش می یابد ، ابتدا توپ ها به صورت مایع و سپس به حالت جامد متراکم می شوند. این جامد اغلب یک کریستال است ، جایی که توپ ها در یک الگوی منظم سازماندهی می شوند. با این حال، اگر این تغییر سریع اتفاق بیفتد ، توپ ها ممکن است یک الگوی نامنظم ایجاد کنند که حتی اگر مایع بیشتر سرد یا فشرده شود ، تغییر نمی کند. اگر آزمایش تکرار شود ، با وجود تغییر دقیقاً مشابه ، توپ ها الگوی جدیدی به خود می گیرند. چرا نتایج متفاوت است؟

درک پیچیدگی

این گلوله های فشرده یک مدل ساده برای شیشه معمولی و برای مواد گرانول مانند ماسه یا شن است. با این حال ، موضوع اصلی کار پاریسی یک سیستم متفاوت بود - شیشه چرخان. این نوع خاصی از آلیاژ فلز است که در آن اتم های آهن ، به عنوان مثال ، به طور تصادفی در یک شبکه از اتم های مس مخلوط می شوند. با وجود اینکه تنها چند اتم آهن وجود دارد ، اما آنها خواص مغناطیسی مواد را به صورت رادیکال و بسیار گیج کننده تغییر می دهند. هر اتم آهن مانند یک آهن ربا کوچک یا چرخش عمل می کند که تحت تأثیر سایر اتم های آهن نزدیک به خود قرار می گیرد. در یک آهنربا معمولی ، همه چرخش ها در یک جهت هستند ، اما در یک شیشه چرخان ناامید می شوند. برخی از جفت های چرخش می خواهند در یک جهت و برخی دیگر در جهت مخالف اشاره کنند - بنابراین چگونه آنها جهت مطلوب را پیدا می کنند؟

پاریسی در مقدمه کتاب خود در مورد شیشه چرخان می نویسد که مطالعه شیشه چرخان مانند تماشای تراژدی های انسانی نمایشنامه های شکسپیر است. اگر می خواهید همزمان با دو نفر دوست شوید ، اما آنها از یکدیگر متنفر هستند ، می تواند خسته کننده باشد. این بیشتر در یک تراژدی کلاسیک مشاهده می شود ، جایی که دوستان و دشمنان به شدت احساسی روی صحنه ملاقات می کنند. چگونه می توان تنش در اتاق را به حداقل رساند؟

Nobel, the Italian physicist Giorgio Parisi in the 'nomination' of the  Clarivate Citation Laureates

عینک های اسپین و ویژگی های عجیب و غریب آنها الگویی برای سیستم های پیچیده ارائه می دهند. در دهه 1970 ، بسیاری از فیزیکدانان ، از جمله چندین برنده نوبل ، به دنبال راهی برای توصیف عینک های چرخان مرموز و خسته کننده بودند. یکی از روش هایی که آنها استفاده کردند ترفند ماکت بود ، یک تکنیک ریاضی که در آن بسیاری از کپی ها ، ماکت ها از سیستم به طور همزمان پردازش می شوند. با این حال ، از نظر فیزیک ، نتایج محاسبات اولیه غیرممکن بود.

در سال 1979 ، پاریسی یک پیشرفت قاطع را به دست آورد وقتی نشان داد که چگونه می توان از ترفند ماکت به طرز ابتکاری برای حل مشکل چرخش شیشه استفاده کرد. او یک ساختار پنهان در ماکت ها کشف کرد و راهی برای توصیف ریاضی آن پیدا کرد. سالها طول کشید تا راه حل پاریسی از نظر ریاضی درست ثابت شود. از آن زمان ، روش وی در بسیاری از سیستم های بی نظم مورد استفاده قرار گرفت و به سنگ بنای نظریه سیستم های پیچیده تبدیل شد.

نتایج ناامیدی بسیار زیاد و متنوع است هر دو شیشه و مواد دانه ای اسپین نمونه هایی از سیستم های ناامید کننده هستند که در آنها اجزای مختلف باید خود را به گونه ای تنظیم کنند که سازش بین نیروهای متقابل باشد. سوال این است که آنها چگونه رفتار می کنند و نتایج آن چیست. پاریسی در پاسخ به این سوالات برای بسیاری از مطالب و پدیده ها استاد است. اکتشافات اساسی وی در مورد ساختار عینک های چرخان آنقدر عمیق بود که نه تنها بر فیزیک ، بلکه بر ریاضیات ، زیست شناسی ، علوم اعصاب و یادگیری ماشینی نیز تأثیر گذاشت ، زیرا همه این زمینه ها شامل مشکلاتی می شوند که مستقیماً با ناامیدی ارتباط دارند.

پاریسی همچنین بسیاری از پدیده های دیگر را مطالعه کرده است که در آنها فرآیندهای تصادفی نقش تعیین کننده ای در نحوه ایجاد و چگونگی ایجاد ساختارها ایفا می کنند و به سوالاتی از جمله: چرا ما دوره های دوره ای یخبندان را به صورت دوره ای تکرار می کنیم؟ آیا توصیف ریاضی کلی تری از هرج و مرج و سیستم های آشفته وجود دارد؟ یا - چگونه الگوها در زمزمه هزاران ستاره در می آیند؟ این سوال ممکن است از شیشه چرخان بسیار دور به نظر برسد. با این حال ، پاریسی گفته است که بیشتر تحقیقات او به چگونگی ایجاد رفتارهای ساده در رفتارهای جمعی پیچیده پرداخته است ، و این هم در مورد عینک های چرخان و هم در مورد ستارگان صدق می کند.

انتهای پیام/

زمان انتشار: سه شنبه ۱۳ مهر ۱۴۰۰ - ۱۴:۱۷:۵۷

شناسه خبر: 98851

مطالب مرتبط :
۱۲

توسط محققان دانشگاه هوکایدو؛

بیماری عفونی در حال ظهور ناشی از ویروس جدید در ژاپن

یک ویروس ناشناخته که می تواند انسان را آلوده کرده و باعث بیماری شود، توسط دانشمندان ژاپنی شناسایی شده است.

ایمپلنت مغزی آزمایشی باعث کاهش افسردگی در زمان واقعی می‌شود

محققان در نیچر گزارش کردند:

درمان افسردگی با ایمپلنت مغزی محقق شد

یک مطالعه باورنکردنی اثبات کرده است که چگونه ایمپلنت مغزی می تواند با تحریک الکتریکی مناطق خاصی از مغز، افسردگی شدید را درمان کند.

شیشه

با همکاری دانشمند ایرانی محقق شد؛

ساخت شیشه ای قوی با الهام از لایه داخلی پوسته های نرم تن

دانشمندان دانشگاه مک گیل با همکاری دانشمند ایرانی خود و با الهام از لایه داخلی پوسته های نرم تن، شیشه ای قوی تر و سخت تر ساختند.

۲۰درصد بزرگسالان با جراحی‌های غیرقلبی دچار آسیب قلبی می‌شوند/راه حل مانیتورینگ متوالی آنزیم قلب است

در بیانیه انجمن قلب آمریکا گزارش شد:

۲۰درصد بزرگسالان با جراحی‌های غیرقلبی دچار آسیب قلبی می‌شوند/راه حل مانیتورینگ متوالی آنزیم قلب است

بر طبق بیانیه انجمن قلب امریکاه یک پنجم بزرگسالانی که تحت عمل جراحی غیر قلبی قرار می‌گیرند، سطح بالایی از تروپونین، آنزیم قلبی که می‌تواند نشان دهنده آسیب قلبی باشد را تجربه می کنند، آنها راه حل این مسئله را مانیتورینگ متوالی آنزیم قلب بعد عمل توصیه کرده اند.

اولین همایش و مسابقه «کلیک امن» به مناسبت هفته ناجا برگزار می‌شود

توسط پلیس فتا فرماندهی انتظامی استان اصفهان با همکاری بسیج اساتید استان؛

اولین همایش و مسابقه «کلیک امن» به مناسبت هفته ناجا برگزار می‌شود

پلیس فتا فرماندهی انتظامی استان اصفهان به مناسبت هفته ناجا و با همکاری موسسه آموزش عالی فیض الاسلام، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دولت آباد، سازمان بسیج اساتید استان اصفهان و باشگاه فرهنگی ورزشی سپاهان، اولین همایش و مسابقه «کلیک امن» را با شعار پلیس هوشمند امنیت پایدار برگزار می‌‌کند.

عبدالرازق گورنه برنده جایزه نوبل ادبیات ۲۰۲۱ شد

عبدالرازق گورنه برنده جایزه نوبل ادبیات ۲۰۲۱ شد

جایزه نوبل ادبیات به عبدالرازق گورنه، رمان نویس تانزانیایی، به دلیل "سازش ناپذیری به نفوذ و دلسوزانه بودن او در مورد آثار استعمار و سرنوشت پناهنده در خلیج بین فرهنگها و قاره ها" تعلق گرفت.

دانشمندان در خصوص واکسن آرتریت روماتوئید به نتایج درخشانی رسیده‌‌اند

توسط دانشگاه تولیدو؛

دانشمندان در آزمایش واکسن آرتریت روماتوئید به نتایج درخشانی رسیده‌‌اند

محققان دانشگاه تولیدو درمان جدیدی را برای آرتریت روماتوئید کشف کرده اند. استراتژی درمانی مبتنی بر واکسن در مطالعات اولیه روی حیوانات موفقیت آمیز بود و محققان به دنبال انجام آزمایشات بالینی بیشتری در آینده هستند.

خداباوری، تحولی بین سرآمدان علوم در غرب است/ آنها روی ترکیب فلسفه و فیزیک کار می‌کنند

پرفسور گلشنی مطرح کرد:

خداباوری، تحولی بین سرآمدان علوم در غرب است/ آنها روی ترکیب فلسفه و فیزیک کار می‌کنند

پروفسور مهدی گلشنی در نشست هم‌اندیشی اساتید و نخبگان دانشگاه‌های استان اصفهان با عنوان «جایگاه خداباوری در دهه‌های اخیر در غرب و نسخه‌ای برای ایران» ،ضمن اشاره به این که خداباوری، تحولی بین سرآمدان علوم در غرب است، گفت: دانشگاههایی در امریکا همچنین در انگلیس روی ترکیب فلسفه و فیزیک کار می‌کنند.

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب