Адаптация к изменению климата и попытки замедлить его — центральная проблема, стоящая перед нашим обществом. Суть этой задачи — в балансировке энергетических потоков. Неудивительно, что многие физики активно работают над её решением.
Климатологи, многие из которых имеют степень по физике, сыграли решающую роль в демонстрации ответственности человечества за изменение климата и в прогнозировании будущего. Однако роль физиков не ограничивается описанием катастрофических сценариев. Она также включает планирование и реализацию перехода нашей энергетической системы от ископаемого топлива к углеродно-нейтральным источникам.
Мы, физики, приносим необходимые навыки для решения этой проблемы. Но чтобы наше сообщество могло внести значимый вклад и эффективно участвовать в междисциплинарном сотрудничестве, нам нужно обучать физиков языку и концепциям социальных наук.
Энергетическая трансформация
Энергетическая трансформация уже идёт во многих странах. Она влияет на то, как производится, транспортируется и используется энергия, и объединяет зрелые технологии с новыми. Она также требует от нас переосмысления управления энергией. Например, если нефть и газ относительно легко хранить, то это не относится к электричеству.
Изменение энергетической системы — это не просто технологическая проблема. Оно включает создание новых отраслей, разрушение или реструктуризацию других и внедрение новых привычек. Другими словами, энергетический переход — это не только технологический, но и социальный переход.
Личный опыт
Мой опыт связан с физикой конденсированных сред и статистической физикой, и я давно интересуюсь популяризацией науки. Двадцать лет назад я написал книгу для широкой публики, описывающую фундаментальную роль энергии в нашем обществе, с акцентом на нефтегазовые ресурсы. Эта публикация привлекла внимание СМИ в 2008 году, когда цены на нефть взлетели выше 100 долларов за баррель. В ответ я расширил свои интересы до тогда ещё новой концепции энергетического перехода. Этот вопрос быстро стал для меня основной темой исследований.
Но в то время в этой междисциплинарной области было мало соответствующих учебных программ, что открывало новые возможности для физиков адаптировать свои навыки к новым вызовам.
Технологический аспект климатической проблемы
Технологический аспект климатической проблемы интересен для физиков. Он требует количественного мышления, обработки неопределённых данных и оценки быстро развивающихся технологий. Я считаю, что моё обучение — подход к адаптации моделей для соответствия наблюдениям — делает мои взгляды более обоснованными, чем у некоторых экономистов или социологов, чей подход может включать анализ того, что они видят, через предопределённые рамки.
Понимание порядков величин также является полезным навыком, которым обладают физики. Это важно, потому что предлагаемые технологические решения часто невозможно масштабировать, и они в конечном итоге окажут лишь незначительное влияние.
Ограничения моделей
Как физики, мы привыкли к сложному моделированию, поэтому мы можем легко адаптироваться к относительно простым технико-экономическим моделям, используемым в этой области. Однако, как я быстро обнаружил в своём путешествии за пределами физики, наше обучение может иметь существенные пробелы, когда дело доходит до работы над некоторыми аспектами энергетического перехода.
Важно понимать, что могут существовать технологические решения, которые с теоретической точки зрения выглядят оптимальными. Однако на практике существует множество элементов и ограничений моделей, которые делают эти решения нежизнеспособными.
Например, стандартная экономическая теория в значительной степени неспособна учитывать инновации и глубокие социальные преобразования. Как и многие физические теории, она в основном описывает состояние равновесия и может фиксировать изменения на границах такого состояния. Но в то время как квазиравновесные условия являются обычным явлением в физике, реальная экономика чаще всего существует далеко от равновесия, поскольку наше общество постоянно развивается с сильными обратными связями, которые теория игнорирует.
Необходимость междисциплинарного сотрудничества
Кроме того, социальные и экономические преобразования не определяются детерминированными правилами, которые управляют физикой, а могут управляться и манипулироваться. Это означает, что, опираясь на ограниченные модели и данные, необходимо изучать последствия и возможности, открываемые возможными будущими — концепция, чуждая физическому обучению.
Я утверждаю, что, чтобы избежать того, чтобы физиков воспринимали как наивных, важно развивать отношения с политологами, инженерами, экономистами и другими экспертами. Это требует долгосрочных обязательств по изучению языка и концепций этих дисциплин.
Как показал мой опыт, физики должны быть готовы изменить своё мировоззрение и подход, не теряя при этом из виду фундаментальных научных знаний и инструментов решения проблем, которые делают их уникальными.
Что должны делать академические и исследовательские учреждения?
1. Они должны популяризировать роль физиков, работающих в этих областях, через тематические семинары, коллоквиумы и выпуски журналов.
2. Предлагать междисциплинарные стажировки или курсы, совместно проводимые с факультетами, не относящимися к физике.
3. Работать над гибкими программами PhD, которые позволят физикам и другим учёным-естественникам сосредоточиться на этих проблемах, не отказываясь от своего обучения.
Физики обладают уникальной способностью ориентироваться в сложности реальности, и общество получит большую пользу от их более активного участия.