Quelques semaines seulement avant la dernière série de pourparlers internationaux à la recherche de solutions pour notre monde en réchauffement rapide, le prix Nobel de physique de cette année met en lumière certaines des sciences fondamentales au cœur de l’urgence climatique de la Terre. Il a été décerné pour des travaux qui ont clarifié la manière dont des systèmes complexes et désordonnés, tels que le climat d’une planète, réagissent aux perturbations.
Syukuro Manabe de l’Université de Princeton et Klaus Hasselmann de l’Institut Max Planck de météorologie de Hambourg se sont partagé la moitié du prix 2021, pour leurs travaux séparés visant à comprendre la base physique du changement climatique. L’autre moitié a été attribuée à Giorgio Parisi de l’Université La Sapienza à Rome, pour ses travaux sur les verres de spin, des matériaux magnétiques qui sont dans un état « métastable » constant, équilibré entre chaos et ordre.
Dans les années 1960, les travaux de Manabe ont conduit à la première prédiction fiable de l’augmentation de la température moyenne de notre planète en réponse aux quantités croissantes de dioxyde de carbone atmosphérique. Environ une décennie plus tard, Hasselmann a découvert et caractérisé des liens statistiques systématiques entre les variations chaotiques quotidiennes de la météo de la Terre et les fluctuations plus lentes du climat de la planète. Ensemble, ces efforts ont jeté les bases d’études quantitatives solides sur le changement climatique. À partir des années 1970, les études de Parisi sur les motifs mystérieux apparaissant dans les verres de spin ont conduit à des percées dans la compréhension scientifique du désordre et du chaos dans les systèmes physiques, de l’échelle atomique à l’échelle planétaire.
“Beaucoup d’entre vous pourraient croire que la physique ne concerne que des phénomènes simples et ordonnés”, a déclaré Göran Hansson, secrétaire général de l’Académie royale des sciences de Suède. « Mais la physique est bien plus que cela », car elle utilise des théories de base pour expliquer les vastes complexités du monde. «Ces études nécessitent une intuition profonde des structures et des progressions essentielles…. Des choses dans lesquelles les lauréats de cette année sont de vrais maîtres.
“Dans un [piece of] verre… on ne sait pas où vont résider les particules. Giorgio Parisi a apprivoisé cette frustration, ce paysage compliqué, en construisant un modèle physique et mathématique si vaste qu’il a eu un impact sur une vaste gamme de champs bien au-delà des verres de spin », a déclaré John Wettlaufer, physicien théoricien de l’Université de Yale et membre du Comité Nobel de Physique, lors de la cérémonie.
« Les travaux de Parisi ont démontré que la physique peut être utilisée pour décrire des processus à toutes les échelles », explique Sabine Hossenfelder, physicienne théoricienne de l’Institut d’études avancées de Francfort. “En effet, c’est souvent la dépendance à l’échelle elle-même qui est la plus utile pour décrire les propriétés des systèmes.”
« C’est une nouvelle vraiment excitante : Suki Manabe a inventé la modélisation moderne du changement climatique », déclare Peter Cox, climatologue à l’Université d’Exeter. “Et parmi beaucoup d’autres choses, Klaus Hasselmann a développé le concept de” empreinte digitale optimale “qui nous permet d’être si sûr que le changement climatique récent est dû à l’homme.” Cette dernière technique consiste à comparer des modèles et des observations pour quantifier les effets d’intrants spécifiques, tels que les émissions anthropiques de gaz à effet de serre, sur le climat de la Terre.
Interrogé sur le lien entre son travail et celui de ses collègues lauréats, Parisi a noté que ses études sur le désordre dans les systèmes complexes avaient été utilisées pour modéliser les cycles de glaciation d’environ 100 000 ans qui produisent les périodes glaciaires de la Terre. Le temps presse, a-t-il dit, pour faire face à la hausse inquiétante des températures de notre planète. « Il est clair que pour les générations futures, nous devons agir maintenant, d’une manière très rapide.
