আমাদের চারপাশে জটিল আচরণ রয়েছে। অর্থনীতির মতো কিছু ভাবুন। প্রত্যেকের নিজস্ব নিয়ম আছে, যার সবগুলোতে অনেকগুলি উপাদান রয়েছে যা জটিল উপায়ে ইন্টারঅ্যাক্ট করে। মাটি থেকে যা ঘটছে তা অনুসরণ করার চেষ্টা করা প্রায় অসম্ভব। আবার, এই জটিলতা কিছু সুপ্রতিষ্ঠিত আচরণের দিকে পরিচালিত করে যা আমাদের কিছু সাধারণ নিয়ম বুঝতে দেয়।
জটিলতা এবং উদীয়মান আচরণের এই মিশ্রণটি মানুষের আচরণ, পাশাপাশি পদার্থবিজ্ঞান, রসায়ন এবং জীববিজ্ঞানে পরিবেষ্টিত অন্যান্য অনেক ব্যবস্থায় নিজেকে প্রকাশ করে। পদার্থবিজ্ঞানে এবারের নোবেল পুরস্কার এই সিস্টেমগুলির অধ্যয়নের দুটি দিকের মধ্যে সমানভাবে বিভক্ত। পুরষ্কারের অর্ধেক জর্জিও প্যারিসিকে দেওয়া হয়, যিনি জটিল পদ্ধতিগুলি বোঝার উপায় খুঁজে পেতে সাহায্য করেন যা সাধারণভাবে প্রয়োগ করা যায়। বাকি অর্ধেক দুটি জলবায়ু মডেলার, সাইকুরো মানাবে এবং ক্লাউস হাসেলম্যানের মধ্যে বিভক্ত, যারা গ্রীনহাউস গ্যাসের ক্রমবর্ধমান প্রভাব সহ উপাদান এবং প্রভাবগুলির জটিল মিথস্ক্রিয়া থেকে জলবায়ু আচরণ কীভাবে বিকশিত হয় তা বোঝার জন্য আমরা যে সিস্টেমগুলিকে ব্যবহার করি তা সাহায্য করে।
জটিল সিস্টেম এবং উদীয়মান আচরণ
জর্জিও প্যারিসির কাজের শিকড়গুলি পরিসংখ্যানগত মেকানিক্সের প্রাথমিক দিনগুলিতে ফিরে যায়, বিশেষত জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল (ম্যাক্সওয়েলের স্যাটানিক গ্লোরি) এবং লুডভিগ বোল্টজম্যান, যারা থার্মোডাইনামিক্সের দ্বিতীয় আইন (এনট্রপি) -এ একটি পরিসংখ্যানগত পদ্ধতি প্রয়োগ করেছিলেন। অবশেষে, পদার্থবিজ্ঞানীদের একটি গাণিতিক সরঞ্জাম ছিল যা বর্ণনা করতে পারে যে কিভাবে একটি গ্যাসের তাপমাত্রা এবং চাপের মতো ম্যাক্রোস্কেলের বৈশিষ্ট্যগুলি মাইক্রো স্কেলে কণার এলোমেলো, অনিয়মিত গতি থেকে গঠিত হয়। প্যারিস এমন গোপন নিয়ম প্রকাশ করেছে যা এই ধরনের জটিল ব্যবস্থা এবং উদীয়মান বৈশিষ্ট্যগুলি পরিচালনা করে।
সম্পত্তির চেহারা বলতে কী বোঝায়? এক টুকরো সোনার কথা ভাবুন। এটিতে কঠোরতা বা রঙের মতো বৈশিষ্ট্য রয়েছে, তবে এটি পৃথক পরমাণুগুলিতে উপস্থিত নেই যা এই বৈশিষ্ট্যগুলি তৈরি করে। বিপরীতে, তারা সোনার উপাদান পরমাণুর মধ্যে যৌথ মিথস্ক্রিয়া থেকে উদ্ভূত হয়।
এটি একটি খুব সহজ, সহজবোধ্য উদাহরণ। খুব জটিল ব্যবস্থার আচরণের পূর্বাভাস দেওয়া আরও কঠিন, যেমন বায়ু বা দানাদার উপাদান যেমন বালি বা নুড়ি। প্রচুর সংখ্যক পৃথক উপাদান, তাদের মিথস্ক্রিয়াগুলির এলোমেলোতা এবং অনেকগুলি পরিবর্তন যা এই মিথস্ক্রিয়াগুলিকে প্রভাবিত করতে পারে।
উদাহরণস্বরূপ, বালি তরল এবং কঠিন উভয়ই সরাতে পারে: একটি বালতি থেকে তরল হিসেবে শুকনো বালি সহজেই প্রবাহিত হয়, এবং যদি আপনি একই বালির উপরে একটি পাথর রাখেন, তবে যৌথ শস্যগুলি এটিকে ধরে রাখার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী – প্রযুক্তিগতভাবে, শিলা ঘন বালির চেয়ে।
তরল থেকে কঠিন পদার্থে রূপান্তরিত স্বাভাবিক নিয়ন্ত্রিত সমীকরণগুলি কেবল প্রযোজ্য নয়। বালতি থেকে বের হওয়ার সময় শস্যগুলি পৃথক কণার মতো চলাফেরা করে, কিন্তু সংহতির প্রয়োজন হলে তারা দ্রুত একত্রিত হতে পারে। বিপুল সংখ্যক পৃথক শস্যের দ্বারা ভবিষ্যদ্বাণী করা কঠিন হয়ে পড়ে যে সিস্টেমটি এক মুহুর্ত থেকে পরবর্তী মুহুর্তে কীভাবে আচরণ করবে – ঠিক যেমন ভূমিধস হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। প্রতিটি শস্য একই সময়ে অনেক কাছাকাছি শস্যের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে এবং প্রতিবেশী শস্যের আচরণ ক্রমাগত এক মুহূর্ত থেকে অন্য মুহূর্তে পরিবর্তিত হয়।
ভিন্ন আবর্তন
প্যারিসের নোবেল-অনুপ্রাণিত অন্তর্দৃষ্টি তার কাজ থেকে ঘূর্ণায়মান চশমা, একটি ধাতব খাদ, যেখানে লোহার পরমাণুগুলি দুর্ঘটনাক্রমে তামার পরমাণুর একটি নেটওয়ার্কে মিশ্রিত হয়েছিল। একটি স্বাভাবিক চুম্বকে পরমাণুর ঘূর্ণন সব একই দিকে। এটি একটি ঘূর্ণমান কাচের ক্ষেত্রে নয় যেখানে প্রতিটি লোহার পরমাণু কাছাকাছি অন্যান্য লোহার পরমাণু দ্বারা প্রভাবিত হয়। সুতরাং আপনি এক ধরণের পারমাণবিক স্কেল টান পাবেন: কাছাকাছি কিছু স্পিন জোড়া স্বাভাবিকভাবে একই দিক নির্দেশ করতে চায়, অন্যরা বিপরীত দিকে নির্দেশ করতে চায়। তারা একটি “হতাশ” অবস্থায় ধরা পড়ে।
প্যারিস নিজেই শেক্সপিয়ারের চরিত্রগুলিকে একটি চরিত্রের সাথে তুলনা করেছেন একজনের সাথে অন্য দুইজনের সাথে মিলনের চেষ্টা করছে, কিন্তু অন্য দুটি শত্রু। একইভাবে, একটি ঘোরানো কাচের মধ্যে, যদি দুটি মোড় বিপরীত দিকে নির্দেশ করতে চায়, তবে তৃতীয় মোড় একই সময়ে উভয় দিকে নির্দেশ করতে পারে না। গ্লাস একটি অনুকূল দিক খুঁজে পায় যা দুটি বিপরীত ঘূর্ণনের মধ্যে আপোষ করে।
1970 এর দশকে, পদার্থবিজ্ঞানীরা এই হতাশাজনক জটিল সিস্টেমগুলিকে একই সাথে সিস্টেমের একাধিক কপি প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে বর্ণনা করার চেষ্টা করেছিলেন। এটি একটি চতুর গাণিতিক কৌশল ছিল, কিন্তু এটি কাজ করে নি। প্যারিস মামলার নিচে লুকানো একটি গোপন অনিয়মিত কাঠামো খুঁজে পেয়েছে। প্যারিস দেখিয়েছে যে আপনি সিস্টেমের অনেকগুলি সঠিক কপি মনে করলেও, প্রতিটি কপি ভিন্ন অবস্থানে থাকতে পারে, কারণ অনেক পরিস্থিতি আছে এবং তাদের মধ্যে পরিবর্তন করা কঠিন। এই কারণে, বিশ্লেষণ প্রতিসাম্য লঙ্ঘনের পুনরাবৃত্তি করে, যা অনেক ভৌত ব্যবস্থার একটি সাধারণ বৈশিষ্ট্য।
ঘূর্ণায়মান চশমার চেয়ে এর নিষ্পত্তি বেশি প্রযোজ্য। তারপর থেকে কয়েক দশক ধরে, বিজ্ঞানীরা গণিত, জীববিজ্ঞান, স্নায়ুবিজ্ঞান, লেজার বিজ্ঞান, উপকরণ বিজ্ঞান এবং মেশিন লার্নিং সহ অনেক ক্ষেত্রে জটিল সিস্টেমগুলি বর্ণনা করতে তার ধারণাগুলি ব্যবহার করেছেন। এই সমস্ত সিস্টেমগুলি খুব আলাদা দেখায়, তবে তারা একটি সাধারণ গাণিতিক কাঠামো ভাগ করে নেয়।
উদাহরণস্বরূপ, জৈবিক ঝাঁক (যেমন গড়) এবং তারার বাচ্চা এবং স্প্রাউটের মধ্যে পালের আচরণ উদীয়মান যৌথ আচরণের উদাহরণ; ফলস্বরূপ নিদর্শনগুলি মিথস্ক্রিয়াগুলির নিদর্শন থেকে উদ্ভূত হয় যা বিভিন্ন পরিবেশগত সংকেতের প্রতিক্রিয়ায় পরিবর্তিত হতে পারে। ভ্রমণকারী বিক্রয়কর্মীর সমস্যা (শাস্ত্রীয় অপটিমাইজেশনের সমস্যা) এবং স্নায়ু নেটওয়ার্কের গবেষণায় প্যারিসের কাজটি কার্যকর ছিল। রাজনৈতিক মেরুকরণ বা সামাজিক উপলব্ধি সামাজিক নেটওয়ার্কগুলির অধ্যয়নের সাথে যুক্ত হতে পারে, কারণ এটি লক্ষ লক্ষ মানুষের জটিল মিথস্ক্রিয়া থেকে উদ্ভূত নতুন বৈশিষ্ট্য হিসাবে অনুভূত হতে পারে।
জলবায়ু মডেলের উত্থান
নোবেল কমিটি দাবি করে যে এই বছরের পুরষ্কারের মাধ্যমে প্যারিসের অগ্ন্যুৎপাত কিভাবে মৌলিক পদার্থবিজ্ঞান অনুসরণ করে জলবায়ু সৃষ্টি করে এমন অবিশ্বাস্যরকম জটিল আচরণগুলি এখনও বোঝা যায়। অন্য কথায়, যদি আপনি গ্যাসের মিশ্রণ এবং বিকিরণের সাথে তাদের মিথস্ক্রিয়ার মতো জিনিসগুলি মডেল করেন তবে এই আচরণগুলিতে অনেক পরিবর্তন হলেও এই প্রক্রিয়াগুলি থেকে স্পষ্ট আচরণ বেরিয়ে আসতে পারে। জলবায়ু মডেলগুলির সাথে আমরা এটি করি।
জলবায়ু মডেলিং পুরস্কার উন্নয়নের দুটি স্বতন্ত্র দিককে স্বীকৃতি দেয়। যদিও তারা গত কয়েক দশকে কেবলমাত্র জনসাধারণের নজরে এসেছে, বায়ুমণ্ডলের গঠন কীভাবে তাপমাত্রাকে প্রভাবিত করে তা মডেল করার প্রচেষ্টা 1896 সালে স্বান্তে আরহেনিয়াসের কাজগুলিতে ফিরে যায়। যাইহোক, প্রাথমিক কাজটি সিস্টেমটি স্থিতিশীল এবং বায়ুমণ্ডলের নীচে স্থল এবং সমুদ্র পৃষ্ঠের মধ্যে কোন পার্থক্য করে নি। যদিও এই প্রচেষ্টাগুলি কয়েক দশক ধরে আরো জটিল হয়ে উঠেছে, তারা আগত এবং বহির্গামী শক্তির মধ্যে ভারসাম্য খুঁজে পেতে পৃথিবীর কিছু জটিলতাকে ব্যাপকভাবে অন্তর্ভুক্ত করেছে।
শ্রদ্ধেয় শিউকুরো মানাবে আজকের কাজটি একটি আধুনিক মডেলিং পদ্ধতির রূপান্তরে গুরুত্বপূর্ণ ছিল। মানাবে 1959 সালে প্রিন্সটন জিওফিজিক্যাল ফ্লুইড ডাইনামিক্স ল্যাবরেটরিতে যোগদান করেন; দশ বছর পরে, তিনি একটি কম্পিউটার মডেল তৈরি করেন যা বায়ুমণ্ডলের এক-মাত্রিক কলামের অনুকরণ করে। এটি মডেলটিকে আরও বাস্তবসম্মত অবস্থার অন্তর্ভুক্ত করার অনুমতি দেয়, যেমন বায়ুমণ্ডলের বিভিন্ন স্তরে গ্যাসের অসম বন্টন এবং সংবহন দ্বারা তাপের পুনistবন্টন।
1975 সালের মধ্যে, তিনি এবং তার সহকর্মীরা একটি বিস্ময়কর সাফল্য অর্জন করেছিলেন: একটি সম্পূর্ণ বৈশ্বিক মডেল যা অর্ধ মেগাবাইট র্যামের সাথে কম্পিউটারে তাপ, বিকিরণ এবং বায়ুমণ্ডলীয় গ্যাসের গতিবিধি ট্র্যাক করে। আশ্চর্যজনকভাবে, এটি আজকের মডেলগুলির দ্বারা উত্পাদিত অনিশ্চয়তার মধ্যে গ্রিনহাউস গ্যাসের প্রতি জলবায়ু সংবেদনশীলতা তৈরি করেছে।
ক্লাউস হ্যাসেলম্যান জলবায়ু মডেলের পারফরম্যান্সকে বাস্তব-বিশ্বের তথ্যের সাথে কীভাবে তুলনা করতে হয় তা শেখার ক্ষেত্রে তার মূল অবদানের জন্য পরিচিত, যার ফলে গ্রিনহাউসের তাপমাত্রার ক্রমবর্ধমান আঙ্গুলের ছাপ চিহ্নিত করা যায়। হাসেলম্যান জলবায়ু ব্যবস্থার প্রাকৃতিক পরিবর্তনশীলতার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে এই কাজের ক্ষেত্রে প্রবেশ করেছিলেন। এই প্রাকৃতিক পরিবর্তনের সীমানা সংজ্ঞায়িত করার ফলে সিস্টেম এই সীমা অতিক্রম করে এবং তাই কিছু অতিরিক্ত প্রভাব সাপেক্ষে তা নির্ধারণ করার ক্ষমতা বাড়ে।
1979 এবং 1997 এর মধ্যে, হ্যাসেলম্যান তিনটি প্রবন্ধের লেখকদের একজন ছিলেন যা বাস্তব বিশ্বের তথ্যগুলির সাথে মডেলগুলির তুলনা করার জন্য একটি কাঠামো তৈরির জন্য গুরুত্বপূর্ণ ছিল। গ্রিনহাউস ওয়ার্মিং সিগন্যালগুলি কীভাবে সনাক্ত করা যায় সে সম্পর্কে কার্যকর ধারণাগুলি অন্তর্ভুক্ত করা, গ্রিনহাউস ওয়ার্মিং সিগন্যালগুলি সবচেয়ে ভাল হওয়ার পরিবর্তে জলবায়ু অঞ্চলগুলি যেখানে প্রাকৃতিক পরিবর্তনশীলতা কম তা পরিমাপ করা ভাল তা বোঝা। অন্যান্য বিজ্ঞানীরা তার কাজকে “মানুষের উষ্ণতা সংকেত নির্ধারণের জন্য একটি পরিসংখ্যানগত কাঠামো সরবরাহের প্রথম গুরুতর প্রচেষ্টা” বলে অভিহিত করেছেন।
সুনির্দিষ্ট নোবেল বিজয়ীদের নিয়ে গবেষণা সমিতির মধ্যে সবসময় একটা উদ্বেগ থাকে এবং এই সম্ভাবনা আরও তীব্র হতে পারে। জলবায়ু মডেলিং একটি অত্যন্ত সুশৃঙ্খল ক্রিয়াকলাপ যা বিশ্বের অনেক বড় দল দ্বারা সঞ্চালিত হয় এবং এটি পূর্ববর্তী মডেলগুলির কাজের উপর ভিত্তি করে, তাই সীমিত সংখ্যক লোককে সম্মান করা সবসময় সমস্যাযুক্ত হবে। যদিও নোবেল কমিটি জলবায়ু মডেলগুলিকে আজ আমরা যে সিস্টেমে ব্যবহার করি তাতে রূপান্তরের ধাপগুলিকে সম্মান করার জন্য একটি যুক্তিসঙ্গত প্রচেষ্টা করেছে, তবে কিছু জলবায়ু বিজ্ঞানীরা এটি বিশ্বাস করেন তা অবাক হওয়ার কিছু নেই। একটু উদ্বেগ প্রকাশ করে পুরস্কার সম্পর্কে।
