Este ano, minha empolgação com a manutenção de notebook rj foi alta. Eu configurei o alarme para 4h30 para ouvir as notícias primeiro. Adivinhar quem receberá o Prêmio Nobel de Física em 2021 não foi fácil como quando, por exemplo, um Prêmio Nobel de ondas gravitacionais foi concedido há alguns anos. E só em 2071 descobriremos os nomes de todos os indicados, embora as especulações de realizações potenciais incluam:

pesquisa pioneira em informação quântica para o experimento demonstrado emaranhamento quântico experimentalmente

a invenção da Computação Quântica Topológica, que emprega propriedades protegidas topologicamente de sistemas de muitos corpos para armazenar informações no campo dos Metamateriais – sistemas de átomos artificialmente projetados exibindo algumas propriedades elétricas ou ópticas interessantes, por exemplo, um metamaterial que curva a luz de tal maneira que forma um recipiente ao redor de um objeto, tornando o objeto efetivamente invisível (efeito de capa de invisibilidade), realização no controle da luz por meio de lasers no gás de átomos de sódio superfrios; a luz pode ser desacelerada ou mesmo interrompida, armazenando as informações nos átomos de sódio, que podem ser posteriormente convertidos de volta à luz

ampla pesquisa em sistemas de rede no campo de sistemas complexos.

o estudo dos sistemas com o transtorno

Minha aposta foi em uma das notícias mais empolgantes da manutenção de note no rj em 2021 – o experimento sobre o momento magnético do múon feito no início deste ano, que desafia o modelo padrão de partículas elementares e pode ser uma das direções para buscar a física além do modelo padrão .

Em geral, para nomear seu físico favorito para o Prêmio Nobel, você deve ser um ganhador do Prêmio Nobel, ser convidado pessoalmente pela Real Academia Sueca de Ciências para fazer uma proposta ou ser um dos seguintes:

estar no Comitê Nobel de Física

ser um professor titular em conserto notebook rj em universidades nórdicas selecionadas

ser titular de cargos de professor catedrático em pelo menos seis universidades

ser um membro da Real Academia de Ciências da Suécia

No ano em que recebeu o Prêmio Nobel de Física, Albert Einstein recebeu 14 de 31 indicações naquele ano!

Você pode pesquisar o arquivo de nomeações por si mesmo, incluindo nomeadores e nomeados.

Prêmio Ig Nobel “por realizar experimentos para aprender por que os pedestres não colidem constantemente com outros pedestres”

Há um mês, os vencedores do Prêmio Ig Nobel foram atribuídos em 2021, incluindo o de física. Resumido pelo comitê do Prêmio Ig Nobel, foi concedido por “conduzir experimentos para aprender por que os pedestres não colidem constantemente com outros pedestres”. Você pode acessar o artigo completo aqui ou no arxiv. Veja todos os vencedores do Prêmio Ig Nobel no site oficial; é muito divertido.

O Prêmio Ig Nobel começou a ser concedido em 1991 por alguns estudos de pesquisa incomuns para “homenagear realizações que primeiro fazem as pessoas rir e depois as fazem pensar”. O único físico que recebeu os prêmios Nobel e Ig Nobel foi Andre Geim. Ele recebeu prêmios:

para experimentos em grafeno de material 2D (descoberto com uma fita adesiva simples!), que mostrou suas propriedades revolucionárias úteis para aplicações futuras

e para levitar um sapo vivo em um campo magnético.

Adivinhe qual prêmio ele ganhou ou leia o artigo abaixo.

E, finalmente, Prêmio Nobel de Física 2021

Esta foi a primeira vez que soube do noticiário assistindo ao anúncio ao vivo, acordando às 4h30 da manhã. O Prêmio Nobel de Física 2021 é concedido “por contribuições inovadoras para a nossa compreensão de sistemas complexos”.

a Syukuro Manabe e Klaus Hasselmann por estudar o clima da Terra e como nós, como humanos, contribuímos para isso – “para a modelagem física do clima da Terra, quantificando a variabilidade e prevendo o aquecimento global de forma confiável”

e a Giorgio Parisi para estudar a desordem e os fenômenos aleatórios – “pela descoberta da interação da desordem e das flutuações nos sistemas físicos das escalas atômicas às planetárias”.

O que são sistemas complexos em física?

Sistemas complexos são sistemas matematicamente complicados de grandes sistemas de objetos inter-relacionados modelados classicamente. Em contraste, a física dos sistemas de partículas como fótons ou elétrons (que leva em consideração sua natureza quântica) é estudada no campo dos sistemas de muitos corpos fortemente correlacionados.

Na maioria das vezes (quando nenhum processo aleatório está envolvido), sistemas complexos são “em princípio” exatamente solucionáveis ​​quando todos os parâmetros iniciais, interações e dinâmicas são especificados. No entanto, devido ao vasto conjunto de equações inter-relacionadas, o comportamento de longo prazo do sistema pode ser determinado apenas com precisão limitada. Sistemas complexos incluem estudar:

redes – em sistemas biológicos (bioquímicos, redes neurais), finanças, ciências sociais, aquecimento global

caos – como prever o tempo, onde pequenos desvios nos valores iniciais resultam em enormes diferenças em um estágio posterior

auto-organização em padrões – como bandos de pássaros, periodicidade em surtos de doenças, migração

Comportamento “cauda-gorda” – eventos raros (por exemplo, quedas de mercado e epidemias) que acontecem para ocorrer com muito mais frequência do que seria previsto por uma distribuição normal

Os sistemas complexos são geralmente modelados com um conjunto complicado de equações diferenciais e resolvidos usando técnicas matemáticas e computacionais adicionais, como processos aleatórios (cadeias de Markov), teoria dos gráficos, teoria dos jogos, mecânica estatística.

Interesses e contribuições de Syukuro Manabe

O meteorologista e climatologista Syukuro Manabe iniciou sua pesquisa sobre o aquecimento global no início dos anos 1960. Ele desenvolveu um modelo de convecção radiativa da atmosfera e explorou o papel dos gases de efeito estufa na temperatura da atmosfera. No final dos anos 1960, ele desenvolveu um modelo para simular o aquecimento global e estudou os possíveis fatores que afetam o clima geral da Terra ao longo da história geológica.

Nascido no Japão e completando 90 anos este ano, Syukuro Manabe é atualmente afiliado à Princeton. Ele foi o pioneiro no uso de computadores no estudo do clima, e suas previsões de décadas sobre o aumento da temperatura da Terra devido ao aumento das emissões de CO2 ainda são usadas hoje em gráficos de evolução climática. Com mais de 35.000 citações atualizadas, ele é homenageado por suas realizações na compreensão da atmosfera e do clima da Terra.

A obra de Klaus Hasselmann

O físico e oceanógrafo Klaus Hasselmann é mais conhecido por desenvolver seu modelo de variabilidade climática, incluindo os efeitos dos oceanos sobre o clima. Ele aplicou o formalismo avançado dos diagramas de Feynman da teoria quântica de campos às ondas do oceano, tratando-as como campos de ondas estocásticos (aleatórios).

Klaus Hasselman, também completando 90 este ano, atualmente é filiado ao Instituto Max-Planck de Meteorologia em Hamburgo, na Alemanha, na mesma cidade onde ele nasceu, se formou e concluiu seu Ph. D. Ele é um ativista das mudanças climáticas, contribuindo na sugestão de políticas sustentáveis ​​e reformas climáticas. Ouça uma entrevista por telefone com Hasselman poucos minutos após o anúncio do Prêmio Nobel de Física 2021.

Se não me engano, Manabe e Hasselmann nunca colaboraram em um projeto.

Giorgio Parisi e seu legado

O físico teórico italiano Giorgio Parisi trabalhou em vários campos de pesquisa ao longo de sua carreira – teoria quântica de campos, mecânica estatística e sistemas complexos. Seu artigo mais citado com quase 10.000 citações é, na verdade, por sua contribuição à teoria da QCD (cromodinâmica quântica) no estudo de sistemas de alta energia. [4] Ele também é conhecido por sua contribuição para os sistemas de spin glass (sistemas magnéticos desordenados de spins que aparecem alinhados aleatoriamente, que foram extensivamente estudados até a década de 1990) e por estudar a auto-organização em sistemas complexos.

Georgio Parisi, 73 anos, atualmente é filiado à Universidade Sapienza de Roma. Desde 2016, ele tem sido um ativista para financiar pesquisas científicas fundamentais liderando o movimento “Salviamo la Ricerca Italiana” para influenciar os líderes italianos e europeus a financiar pesquisas básicas acima do nível de subsistência. [5]

Minhas poucas notas sobre sistemas complexos

Pessoalmente, admiro que sistemas complexos tenham sido reconhecidos com o Prêmio Nobel exatamente apesar de:

que a modelagem neste campo “falhou espetacularmente” em prever a dinâmica da pandemia de coronavírus

e também anteriormente sendo responsável por crises econômicas, não sendo capaz de dar conta das bolhas financeiras na econofísica.

Reconhecer os marcos e os desafios exclusivos deste ramo da ciência acabará por levar a mais oportunidades (atrair financiamento e novas mentes brilhantes) para explorar todo o seu potencial.

Acredito que a parte do Prêmio Nobel de Física 2021 relativa às mudanças climáticas pode receber mais atenção (e talvez também deva). Após o anúncio, até Georgio Parisi se concentrou na ação climática, afirmando: “é muito urgente que tomemos decisões muito fortes e avancemos em um ritmo muito forte”. Embora seja difícil prever com precisão o mapa do tempo com apenas alguns dias de antecedência, as tendências das mudanças climáticas que acontecem em escalas de tempo mais longas são fáceis de serem observadas. Os ganhadores do Prêmio Nobel Manabe e Hasselmann, que foram os pioneiros na modelagem do clima da Terra nas décadas de 1960 e 1970, estudam as mudanças climáticas há 60 anos e muitos mais se seguiram.

No entanto, não é subestimar o trabalho realizado e o ativismo em relação às mudanças climáticas afirmar que também há muito mais no clima que não entendemos.

O clima da Terra oscilou muito durante o passado geológico e há muitos fatores nas mudanças climáticas além das causas humanas.

Não faz muito tempo, lembro-me de conversar com um de meus ex-professores de física sobre sua pesquisa. Ele me surpreendeu bastante com a resposta de que se ele fosse um jovem estudante decidindo em qual campo de estudo ingressar hoje, ele teria escolhido uma área completamente diferente que ele considera muito importante e ainda não bem compreendida. Ele teria preferido estudar o impacto dos processos geológicos nas mudanças climáticas.

A decisão de atribuir metade do Prêmio Nobel de Física 2021 ao trabalho pioneiro sobre mudança climática reconhece a valorização do que sabemos cientificamente sobre ela e dá um impulso e relevância como um tema tão importante e impactante definitivamente deveria merecer.