Португальские исследователи обнаружили тревожные свидетельства того, что действия человечества могут нарушить равновесие нашей планеты и привести к непредсказуемому хаосу. Они применяют теорию сверхпроводимости для описания перехода от голоцена к антропоцену, новой геологической эпохе, в которой человечество оказывает весомое влияние на Землю.
Исследование в апреле 2022 года на препринт-сервере arXiv и ожидает официального рецензирования.
"Все мы осведомлены о последствиях климатических изменений: засухи, жаркие волны, экстремальные погодные явления," - комментирует физик Орфей Бертолами , "Но если мы доведем земную систему до состояния хаоса, то вернуться к нормальному состоянию будет уже невозможно”.
Мы наблюдаем все более частые и интенсивные погодные аномалии, включая лесные пожары, штормы и рекордные температуры, связанные с действиями человека, такими как использование ископаемых углеводородов, вырубка лесов и расширение сельского хозяйства.
Подобные изменения заставили ученых предложить название для нашего времени - антропоцен, эпоха, которая началась в середине 20-го века, с ядерной эрой, и характеризуется заметным влиянием человечества на земную систему.
Бернадини и его коллеги анализируют переход от голоцена к антропоцену как фазовый переход - изменение состояния материи, аналогичное процессу плавления твердого тела в жидкость, кипения жидкости в газ или становления металла сверхпроводником.
В каждом фазовом переходе существует определенная критическая точка, после которой происходит существенное изменение состояния. Бернадини и его коллеги использовали теорию Гинзбурга-Ландау, разработанную для моделирования сверхпроводимости, чтобы определить эту точку для земной системы.
Они учитывали, что человечество обладает ограниченной способностью влиять на планету: пространство и ресурсы ограничены, а скорость их использования не может быть бесконечной.
С помощью логистической карты, инструмента для изучения сложных и хаотических систем, они построили модель возможных исходов фазового перехода антропоцена.
Они обнаружили, что фазовый переход антропоцена может быть либо непрерывным, либо разрывным, в зависимости от того, как быстро и сильно человечество влияет на земную систему. Если влияние человека увеличивается медленно и плавно, то переход к хаотическому состоянию будет постепенным. Если же влияние резко возрастает, то переход к хаотическому состоянию произойдет внезапно и безвозвратно.
Они также определили критическое значение параметра H, который описывает воздействие человечества на земную систему. Если это значение превысить, произойдет переход к хаотическому состоянию, откуда нет пути обратно.
Исследователи выражают надежду, что их подход поможет разработать стратегии снижения антропогенного воздействия и предотвращения хаоса. Они призывают ученых и политиков использовать их модель для прогнозирования и контроля состояния земной системы.
