2021物理诺奖：不只理论创新！更是物理学解决人类问题的典型案例

北京时间10月4日下午5点30分， 2021诺贝尔物理学奖评选结果揭晓，诺贝尔委员会宣布，意大利科学家乔治·帕里西（GiorgioParisi）、美国科学家真锅淑郎（SyukuroManabe）、德国科学家克劳斯·哈塞尔曼（KlausHasselmann）获得2021年诺贝尔物理学奖， “以表彰他们为我们理解复杂物理系统所作出的开创性贡献” 。

图|真锅淑郎（SyukuroManabe）、克劳斯·哈塞尔曼（KlausHasselmann）、乔治·帕里西（GiorgioParisi）
因对混沌和表观随机现象的研究，三位诺奖得主分享了今年的诺贝尔物理学奖。其中，一半奖项授予乔治·帕里西，获奖理由为“对从原子到行星尺度的物理系统的无序和波动的相互作用的贡献” 。另一半奖项则联合授予真锅淑郎与克劳斯·哈塞尔曼， “以表彰他们在对地球气候进行物理建模、量化全球变暖预测的变异性和可靠性方面的贡献” 。
诺贝尔物理学委员会主席托尔斯·汉斯·汉森（ThorsHansHansson）表示：“今年获奖的发现表明，我们对气候的知识建立在坚实的科学基础上，是基于观察结果的严格分析。今年获奖者的工作都有助于我们更深入地了解复杂物理系统的性质和演化。 ”
对于今年物理诺奖的获奖情况，上海交通大学物理与天文学院教授李亮告诉向DeepTech总结称：“诺奖物理奖一般颁发给基础研究的前沿方向（大自然和宇宙的基本规律）或者是对人类社会进步产生重大影响的方向（包括技术发明），今年显然是属于后者。气候本身就是一个典型的复杂系统，在此方向上的研究显然对人类社会生活有着重大影响，科学意义当然更是非常重大，所以获奖也是实至名归。 ”
华侨大学系统科学研究所所长郑志刚教授告诉DeepTech ，英裔美国籍物理学家马克·纽曼（MarkNewman）没能获奖让他感到有些意外，一方面他是近些年复杂网络研究方面卓有成就的物理学家，今年他和帕里西均获得汤姆路透引文奖，并且复杂网络也是复杂系统近年来研究的热点。他表示：“今年的诺贝尔奖关于复杂系统是意料之中，获奖人稍微有点意料之外。纽曼没有获奖令人遗憾，但帕里西获奖仍然（让人）为复杂系统研究的工作者所高兴！”
复杂系统：涵盖多学科的研究方法
维基百科介绍称：“作为一个跨学科的领域，复杂系统吸收了许多不同领域的贡献。例如：来自物理学的自我组织研究、来自社会科学的自发秩序研究、来自数学的混沌理论研究、来自生物学的适应等等。因此，复杂系统经常被用来作为一个广泛的术语，涵盖了许多不同学科问题的研究方法，包括：统计物理学、信息论、非线性动力学、人类学、计算机科学、气象学、社会学、经济学、心理学、和生物学。 ”

图|复杂性科学发展的视角（来源：郑志刚供图）
复杂系统以随机和无序为特点，且难以理解。今年的奖项表彰了描述它们和预测它们长期行为的新方法。 1980年左右，在无序的复杂材料中，乔治·帕里西发现了隐藏模式，这一发现是复杂系统理论最重要的贡献之一。这使人类理解和描述不同的、表面看起来完全随机的材料和现象成为可能，其贡献不仅在物理学上，也体现在数学、生物学、神经科学和机器学习上。

图|乔治·帕里西（GiorgioParisi）
乔治·帕里西的研究方向之一正是复杂系统，他最著名的贡献是与意大利理论物理学家圭多·阿塔雷利（GuidoAltarelli）共同发现的帕顿密度的QCD演化方程，亦叫Altarelli-parisi或DGLAP方程。他的其余贡献是自旋玻璃Sherrington-Kirkpatrick模型的精确解、描述生长界面的动态缩放的Kardar-Parisi-Zhang方程、以及旋转鸟群的研究。