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2021年諾貝爾物理學獎:無序複雜系統中隱藏規律和模式|科學焦點

2021年諾貝爾物理學獎:無序複雜系統中隱藏規律和模式|科學焦點

北京時間10月5日17:45,2021年諾貝爾物理學獎揭曉,美國普林斯頓大學的真鍋淑郎、德國馬普氣象學研究所的克勞斯·哈塞爾曼、義大利羅馬大學的喬治·帕裡西獲獎。

真鍋淑郎和克勞斯·哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)的獲獎成果是“對地球氣候的物理建模、量化可變性和可靠預測全球變暖”;喬治·帕裡西(Giorgio Parisi)的獲獎成果是“從原子到行星尺度發現了物理系統中無序和波動的相互作用。”

獎項的一半由“為理解複雜的物理系統做出開創性貢獻”的真鍋淑郎和“為地球氣候的物理建模、量化變異性和可靠地預測全球變暖”的克勞斯·哈塞爾曼共享。

另一半由“發現了從原子到行星尺度的物理系統紊亂和波動的相互作用”的喬治·帕裡西獲得。

真鍋淑郎和克勞斯·哈塞爾曼的研究為我們瞭解地球氣候以及人類如何影響地球氣候奠定了基礎;喬治·帕裡西對無序的複雜材料和隨機過程理論做出了革命性貢獻。因為複雜的系統具有隨機性和紊亂的特點,一直以來都難以理解。而三位新科諾獎得主的研究讓科學家可以理解和預測複雜系統的長期行為和演變。

地球氣候是一個非常複雜的系統,與人類的生存息息相關。真鍋淑郎揭示了大氣中二氧化碳含量的增加是如何導致地球表面升溫的。20世紀60年代,他領導了地球氣候物理模型的開發,是第一個探索輻射平衡和氣團垂直運動之間相互作用情況的科學家。他的工作為氣候模型的發展奠定了基礎。

大約10年後,克勞斯·哈塞爾曼建立了一個將天氣和氣候聯絡在一起的模型,從而回答了為什麼氣候模型在天氣多變且混亂的情況下仍然可靠。他還開發了識別特定氣候訊號(就像識別人類的指紋一樣)的方法,因為自然現象和人類活動都會在氣候中留下印記。他的方法已經證明了大氣溫度的升高是由於人類排放的二氧化碳導致的。

大概在1980年,喬治·帕裡西發現了無序的複雜材料之中的隱藏模式,他的發現是對複雜系統理論的最重要的貢獻。他們的研究讓其他科學家可以理解和描述大量有著明顯隨機性的材料和現象。這些材料和現象不僅侷限在物理學領域,也包括數學、生物學、神經科學以及機器學習。

諾貝爾獎物理學獎評選委員會主席索爾斯漢斯漢森(Thors Hans Hansson)說:“這些發現讓我們意識到,氣候問題存在堅實的科學基礎,科學家可以對各種氣候現象進行嚴格的分析。今年的諾貝爾物理學獎獲得者幫助我們更深入地理解了複雜的物理系統的特性和演變。”

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參考資訊

https://www。nobelprize。org/prizes/physics/2021/summary/