Hành trình nghiên cứu của 3 nhà khoa học đoạt giải Nobel Vật lý 2021

Được biết, đây là giải thưởng thứ hai được công bố thuộc mùa giải Nobel năm 2021 và là giải Nobel Vật lý thứ 115 được trao kể từ năm 1901. Giải lần này trao cho ông Manabe, 90 tuổi, là người Nhật nhưng có quốc tịch Mỹ. Ông Parisi là người Ý và Hasselmann là người Đức. Giải thưởng danh giá đi kèm với huy chương vàng và 10 triệu kronor Thụy Điển (988.000 euro hoặc hơn 1,14 triệu USD).

Ở giải thưởng lần này, 3 nhà khoa học Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann và Giorgio Parisi đã khám phá, nghiên cứu "về mô hình vật lý khí hậu Trái Đất và định lượng các dự báo chính xác về khí hậu ấm lên trên toàn cầu", cũng như những đóng góp đột phá vào sự hiểu biết của giới khoa học về các hệ thống vật lý phức tạp.

Trong đó, Giorgio Parisi nhận một nửa giải thưởng cho việc phát hiện sự ảnh hưởng lẫn nhau của các dao động và rối loạn trong những hệ thống vật lý từ quy mô nguyên tử đến hành tinh.

Trong khi nghiên cứu của Parisi rất khác so với nghiên cứu của Manabe và Hasselmann, chủ đề chung của ông là nghiên cứu về sự rối loạn và dao động trong các hệ thống vật lý phức tạp. Khi công bố giải thưởng, Tổng thư ký của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, Göran Hansson giải thích: “Sự rối loạn, biến động diễn ra cùng với nhau từ quy mô nguyên tử đến hành tinh, nếu bạn hiểu đúng, nó có thể làm phát sinh điều gì đó mà bạn có thể dự đoán được”.

Vào đầu những năm 1970, Parisi bắt đầu nghiên cứu lý thuyết về sự chuyển pha trong chất rắn. Ông đặc biệt bị thu hút bởi việc áp dụng các kỹ thuật lý thuyết từ trường vật lý năng lượng cao đến lý thuyết vật chất ngưng tụ.

Steven Thomson, chuyên gia tại Trung tâm Nghiên cứu Dahlem về Hệ lượng tử phức tạp tại Đại học Berlin cho biết: “Parisi đã có công trong việc phát minh ra một số lý thuyết hành vi vật lý các cấp độ mạnh mẽ và quan trọng phức tạp, từ nguyên tử đến hành tinh. Công trình của ông đã có tác động sâu rộng đến nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm vật lý hạt, lý thuyết trường lượng tử, lý thuyết mạng nơ-ron và các phương pháp toán học khác. Chiều sâu và bề rộng của những thành tựu này là đáng chú ý, và thật tuyệt vời khi thấy tất cả công trình này được Ủy ban Nobel công nhận”.

Nói chuyện với các nhà báo vài phút sau khi giải thưởng được công bố, Parisi nói rằng, ông ấy hiện đang nghiên cứu động lực của cách COVID-19 lan truyền.

Khi được hỏi ông ấy cảm thấy thế nào về chiến thắng, Parisi nói: “Tôi rất hạnh phúc”. Nhận xét về khám phá của Hasselmann và Manabe, ông nói, “Điều cấp bách là chúng ta phải đưa ra quyết định mạnh mẽ về vấn đề khí hậu. Chúng tôi đang ở trong một tình huống mà chúng tôi phải có cách ứng phó trước sự gia tăng nhiệt độ ngày càng nhanh. Chúng ta phải hành động một cách nhanh chóng và không được chậm trễ ”.

Còn hai nhà khoa học còn lại là Syukuro Manabe và Klaus Hasselmann cùng nhận nửa giải thưởng cho việc lập mô hình vật lý của khí hậu Trái Đất, định lượng độ biến động và dự đoán một cách đáng tin cậy về sự ấm lên toàn cầu.

Được biết, Manabe là nhà tiên phong trong việc phát triển các mô hình vật lý của khí hậu Trái đất. Vào những năm 1960, ông là người đầu tiên nghiên cứu sự cân bằng của năng lượng mà Trái đất hấp thụ và phát ra tương tác với sự vận chuyển theo phương thẳng đứng của các khối khí.

Nghiên cứu này tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển các mô hình khí hậu. Trong một bài báo mang tính đột phá được xuất bản vào năm 1967, Manabe và đồng nghiệp Richard Wetherald đã chỉ ra rằng, việc tăng gấp đôi hàm lượng carbon dioxide trong khí quyển sẽ dẫn đến nhiệt độ của tầng khí quyển tăng cao thêm hơn 2 ° C.

Khoảng 10 năm sau, Hasselmann đã tạo ra một mô hình kết nối khí hậu và thời tiết, cho thấy rằng khí hậu có thể được mô hình hóa một cách đáng tin cậy mặc dù thực tế là thời tiết luôn thay đổi và hỗn loạn. Ví dụ, ông đã chỉ ra rằng sự thay đổi của thời tiết trong khoảng thời gian của ngày có thể ảnh hưởng đến đại dương theo khoảng thời gian của năm.

Hasselmann cũng phát triển các kỹ thuật xác định tín hiệu, hoặc dấu hiệu của các hiện tượng tự nhiên và tác động của con người tạo ra trong dữ liệu khí hậu. Những kỹ thuật này đã được sử dụng để chứng minh rằng, nhiệt độ ngày càng tăng của khí quyển là kết quả của việc con người thải ra khí cacbonic.

James Hansen, giám đốc khoa học Chương trinh khí hậu và giải pháp tại Viện Trái đất của Đại học Columbia nói rằng, Giải Nobel đã có một lựa chọn tốt khi trao giải cho Manabe và Hasselman. Ông nói: “Giải thưởng của họ rất tốt - các mô hình khí hậu của họ cung cấp cơ sở thiết yếu cho sự hiểu biết của chúng ta về sự nóng lên toàn cầu,” ông nói.

Tim Palmer, Giáo sư Vật lý Khí hậu của Hội Nghiên cứu Hoàng gia tại Đại học Oxford nói rằng giải thưởng năm nay là “rất xứng đáng”. Palmer nói: “[Manabe] đã thực hiện các nghiên cứu tiên phong về biến đổi khí hậu bằng cách sử dụng các mô hình khí hậu 3D. “Họ đã dự đoán sự nguội lạnh của tầng bình lưu, điểm nóng ở Bắc Cực cũng như sự nóng lên toàn cầu”.

“Các hệ thống phức tạp có tính ngẫu nhiên và rắc rối nên rất khó hiểu. Các nhà khoa học giành giải năm nay tìm ra những phương pháp mới để mô tả chúng và dự đoán cách thay đổi của chúng trong dài hạn”, Hội đồng Nobel chia sẻ.

“Họ đã đặt nền tảng cho kiến thức của nhân loại về khí hậu Trái đất và tác động của con người đến khí hậu, cũng như cách mạng hóa lý thuyết về các vật liệu rối loạn và quá trình ngẫu nhiên”, Ủy ban Nobel cho biết thêm.