A Academia Real de Ciências da Suécia concedeu o prêmio Nobel de Física de 2021 a três pesquisadores (Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann e Giorgio Parisi) que ajudaram a compreender e a prever o comportamento dos chamados sistemas complexos, formados por muitas componentes que podem interagir de modo aleatório, como o clima do planeta ou os átomos no interior de materiais.
“Sistemas complexos são caracterizados por aleatoriedade e desordem e são difíceis de entender. O prêmio deste ano reconhece novos métodos para descrevê-los e prever seu comportamento no longo prazo”, afirmou o material de divulgação preparado pelo comitê do Nobel.
Os
estudos modernos de sistemas complexos têm as suas raízes na mecânica
estatística, área da física desenvolvida no final do século XIX a partir da
percepção de que um novo formalismo era necessário para descrever sistemas como
gases ou líquidos, compostos por um grande número de partículas. Esse método
levou em conta os movimentos aleatórios das partículas e o efeito médio de seus
deslocamentos, em vez do deslocamento de cada partícula individualmente, e
gerou uma explicação microscópica para propriedades macroscópicas de gases e
líquidos, como temperatura e pressão.
Encontrou-se uma forma de expressar matematicamente como comportamentos individuais simples resultam em comportamentos coletivos complexos ao estudar um material exótico chamado vidro de spins. Um vidro de spin é uma liga metálica em que átomos de um elemento químico magnético, como o ferro, estão aleatoriamente dispersos entre átomos de um metal não magnético, que pode ser cobre ou ouro, e funciona como um modelo de sistemas complexos. Embora poucos, os átomos magnéticos mudam as propriedades do material de uma maneira radical e muito intrigante. Cada átomo de ferro tem uma propriedade rotacional chamada spin que a faz se comportar como um pequeno ímã. Em um ímã comum, todos os spins se alinham em uma mesma direção. Em um vidro de spins, porém, ocorre um fenômeno chamado frustração, que é a incapacidade de satisfazer simultaneamente todas as relações com os outros átomos magnéticos – alguns átomos acabam com spin em uma direção e outros em outra. Em 1979, Parisi conseguiu descrever do ponto de vista matemático como isso ocorre. Anos mais tarde, sua solução foi considerada correta e desde então vem sendo aplicada em sistemas desordenados e complexos em várias áreas da ciência.
“As descobertas reconhecidas este ano demonstram que o nosso conhecimento sobre o clima está alicerçado em uma base científica sólida, baseada em análise rigorosa das observações. Todos os laureados deste ano contribuíram para que obtivéssemos uma visão mais profunda das propriedades e da evolução de sistemas físicos complexos”, disse Thors Hans Hansson, presidente do Comitê Nobel de Física.
Fonte: eCycle.
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