Nobelpreis für Physik 2021 «für bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis komplexer Systeme»

Nobelpreis für Physik 2021 «für bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis komplexer Systeme»
Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann und Giorgio Parisi. (Nobel Prize)

Stockholm – Drei Preisträger teilen sich den diesjährigen Nobelpreis für Physik für ihre Studien über chaotische und scheinbar zufällige Phänomene. Syukuro Manabe und Klaus Hasselmann legten den Grundstein für unser Wissen über das Klima der Erde und darüber, wie der Mensch es beeinflusst. Giorgio Parisi wird für seine revolutionären Beiträge zur Theorie ungeordneter Materialien und Zufallsprozesse ausgezeichnet.

Komplexe Systeme zeichnen sich durch Zufälligkeit und Unordnung aus und sind schwer zu verstehen. Mit dem diesjährigen Preis werden neue Methoden zur Beschreibung dieser Systeme und zur Vorhersage ihres langfristigen Verhaltens gewürdigt.

Seit 5 Jahrzehnten Forschung im Dienste des Klimas
Ein komplexes System, das für die Menschheit von entscheidender Bedeutung ist, ist das Klima der Erde. Syukuro Manabe wies nach, wie ein erhöhter Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre zu einem Anstieg der Temperaturen an der Erdoberfläche führt. In den 1960er Jahren war er federführend bei der Entwicklung physikalischer Modelle des Erdklimas und erforschte als Erster die Wechselwirkung zwischen Strahlungsbilanz und vertikalem Transport von Luftmassen. Seine Arbeiten legten den Grundstein für die Entwicklung der heutigen Klimamodelle.

Beweis für die Verantwortung des Menschen für den Temperaturanstieg
Etwa zehn Jahre später schuf Klaus Hasselmann ein Modell, das Wetter und Klima miteinander verknüpft und damit die Frage beantwortet, warum Klimamodelle trotz des wechselhaften und chaotischen Wetters zuverlässig sein können. Er entwickelte auch Methoden zur Identifizierung spezifischer Signale, Fingerabdrücke, die sowohl natürliche Phänomene als auch menschliche Aktivitäten im Klima hinterlassen. Seine Methoden wurden eingesetzt, um zu beweisen, dass der Temperaturanstieg in der Atmosphäre auf den Kohlendioxidausstoss des Menschen zurückzuführen ist.

Um 1980 entdeckte Giorgio Parisi verborgene Muster in ungeordneten, komplexen Materialien. Seine Entdeckungen gehören zu den wichtigsten Beiträgen zur Theorie der komplexen Systeme. Sie ermöglichen es, viele verschiedene und scheinbar völlig zufällige Materialien und Phänomene zu verstehen und zu beschreiben, nicht nur in der Physik, sondern auch in anderen, sehr unterschiedlichen Bereichen wie Mathematik, Biologie, Neurowissenschaften und maschinelles Lernen.

«Die in diesem Jahr ausgezeichneten Entdeckungen zeigen, dass unser Wissen über das Klima auf einer soliden wissenschaftlichen Grundlage beruht, die sich auf eine strenge Analyse von Beobachtungen stützt. Die diesjährigen Preisträger haben alle dazu beigetragen, dass wir tiefere Einblicke in die Eigenschaften und die Entwicklung komplexer physikalischer Systeme gewonnen haben», so Thors Hans Hansson, Vorsitzender des Nobelkomitees für Physik. (mc/pg)

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