El Premio Nobel de Física 2021 reconoció a tres científicos por sus “contribuciones innovadoras a nuestra comprensión de los sistemas físicos complejos” y el desarrollo de métodos para describir y predecir su comportamiento. La mitad del monto se destinará a Syukuro Manabe, de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos, y Klaus Hasselmann, del Instituto Max Planck de Meteorología, en Alemania, quienes realizaron aportes fundamentales para el desarrollo de modelos que permitan predicciones más precisas sobre los cambios. .clima. La otra mitad será para Giorgio Parisi, de la Universidad de Roma La Sapienza, en Italia, quien se distinguió por descubrir patrones ocultos en materiales complejos y desordenados que nos permitieron mejorar nuestra comprensión de diversos procesos aleatorios en campos tan diversos como las matemáticas y biología., neurociencia y aprendizaje automático.
En este punto, hay muchas preguntas que podemos hacernos: ¿Qué es un sistema complejo? ¿Qué tienen en común dos climatólogos y un físico teórico como Parisi para compartir un premio tan importante? ¿Por qué estas obras son dignas de un Nobel? Las respuestas no son simples, pero pueden ayudarnos a comprender la extraordinaria fuerza de la ciencia de la complejidad, el papel que puede desempeñar en las próximas décadas y por qué se necesitan científicos multidisciplinarios sin temor a atravesar los límites de diferentes áreas del conocimiento.
Un sistema complejo es un conjunto de múltiples entidades que interactúan entre sí; estas interacciones dan como resultado el desarrollo de nuevos comportamientos, diferentes a los observados en sus entidades, cuando se consideran individualmente. Estos fenómenos se denominan comúnmente «fenómenos emergentes». Como siempre ocurre en la física, una definición tan abstracta es mucho más fácil de entender con ejemplos. El cerebro es un sistema complejo en el que las interacciones entre millones de neuronas provocan fenómenos emergentes como la inteligencia, la conciencia o la memoria. Otros ejemplos típicos son las sociedades (humanos y animales), ciudades, ecosistemas o, volviendo al objeto de estudio del dúo, el clima.
Esta variedad de ejemplos y su relación con muchos de los problemas que nos acechan explican en gran medida el espectacular crecimiento de la ciencia de la complejidad en las últimas décadas, avalada esta semana con el Premio Nobel de Física. Muchos de los problemas que enfrenta la humanidad y que enfrentará en el futuro están relacionados con sistemas complejos. La propagación de enfermedades, por ejemplo, suele deberse a la forma en que se estructuran nuestras ciudades, nuestra sociedad y los patrones de desplazamiento de la población. La pérdida de biodiversidad y el colapso de muchos ecosistemas están fuertemente impulsados ??por cambios, a menudo causados ??por los humanos, en las complejas interacciones entre las especies que sustentan estos ecosistemas. Muchas de las enfermedades que nos amenazan, como el cáncer, y la forma en que nuestros cuerpos responden a ellas son, en cierto modo, el resultado de cambios en la interacción de nuestras células entre sí y con nuestro entorno.
Para abordar todos estos problemas en la frontera entre disciplinas y con una transferencia tan amplia de herramientas entre una y otra, se necesita una nueva forma de formar a nuestros científicos. Personas que enfatizan la clasificación de la ciencia en áreas, impulsadas por la curiosidad y el debate, con una visión amplia del mundo que las rodea y armadas con un poderoso arsenal de herramientas matemáticas y computacionales. Solo así seremos capaces de identificar, atacar y solucionar los grandes retos que nos esperan. El Premio Nobel de Física 2021 reconoce esta visión y este nuevo enfoque para estudiar la naturaleza.
Ricardo Martínez García es físico e investigador SIMONS-FAPESP en el Instituto Sudamericano de Investigaciones Fundamentales (ICTP-SAIFR) y en el Instituto de Física Teórica de la UNESP.