2021年諾貝爾獎物理學獎得主：出身于工人之家的物理學天才

在剛剛公布的2021諾貝爾獎項當中，意大利科學家喬治·帕里西（Giorgio Parisi）憑借“有關物理系統中無序與漲落的相互作用的研究”榮膺2021年諾貝爾物理學獎，分得了一半的諾貝爾獎金。帕里西的研究工作與其他兩人的工作在很大程度上是分開的。而在獲獎之前，許多氣候科學家表示，他們對帕里西博士的工作知之甚少，甚至根本沒有聽說過他。

有意思的是，復旦大學物理學教授施郁在諾貝爾物理學獎公布的前一天教授預測，今年的諾貝爾物理學獎可能與粒子物理、凝聚態物理、統計力學與復雜系統相關，并準確預測了帕里西的獲獎。

圖源羅馬大學新聞稿

盡管成就非凡，但從其低得反常的知名度可以看出，帕里西從始至終一直沉迷科研，無暇社交。在諾貝爾獎新聞發布會上，記者現場提問Parisi是否期待得到諾貝爾獎，Parisi的回答說“possibility nonnegligible”（得獎的可能性為不可忽視）。這一回答可謂非常“統計物理”。

喬治·帕里西（Giorgio Parisi），1948 年出生于羅馬，1970年畢業于羅馬大學（Sapienza University）物理學專業。據施郁教授介紹，帕里西的爺爺和父親都是建筑工人，希望他成為工程師。但是他通過閱讀科普書，培養了對更抽象的科學的興趣，發現科學演講有挑戰性，因此希望從事科學研究。在選擇物理還是數學時，發生了糾結。但是他看到二十世紀物理學的輝煌成就，而數學比較神秘。因此決定學習物理。很快，他又希望從事物理學的研究工作。當時粒子物理被認為時最具挑戰性、最重要的，而 卡比博（Nicola Cabibbo）被認為是當時意大利最優秀的粒子理論家。因此他在卡比博指導下獲得博士學位。然后去羅馬附近的Frascati國家實驗室工作了10年，然后成為羅馬大學Tor Vergata分校教授，1992年成為La Sapienza分校教授。

帕里西的研究領域主要集中在量子場論、統計力學以及復雜系統。迄今為止，Parisi載譽無數，包括1999年Dirac獎、2002年費米獎、2005年Heineman數學物理獎和2021年沃爾夫獎等等。

在研究生涯的初始，帕里西專注于高能物理學項目，提出了用于跟蹤加速器中碰撞產生的粒子的Altarelli-Parisi 方程。他還參與了旨在進行量子理論計算的超級計算機 APE 項目。

在1979年到1983年期間，帕里西在無序的復雜材料中發現了隱藏的模式：復本對稱破缺（replica symmetry breaking）。這一發現是帕里西對復雜系統理論最重要的貢獻之一。它們使理解和描述許多不同的、顯然完全隨機的材料和現象成為可能。不僅在物理學界如此，在其他很多看似不相關的領域，比如材料科學、生物學、神經科學、和機器學習領域亦是如此。

這一偉大發現起源于一種具有奇怪磁性的金屬合金：自旋玻璃。在普通的磁性物質中，原子的移動軌跡都是有序的。然而在自旋玻璃中，原子的排列處于一片徹底的混沌當中。帕里西創造性地通過“復制”來對原子進行操控。這一發現成為了我們了解復雜系統（Complex system）的起點。

復雜系統包含各種各樣的現象，其中大量單元通過無序相互作用連接起來。這些單位可以是原子，也可以是神經元、基因、蛋白質、物種、代理等。近年來，帕里西甚至研究了大群椋鳥的飛行。副本也用于神經網絡，在機器學習中具有重要應用。

除了復本對稱破缺之外，帕里西還在最近的凝聚態物理學中引入了一些最重要的理論工具：其中包括粗糙表面的卡達爾-帕里西-張（Kardar-Parisi-Zhang, KPZ）模型；隨機共振，一個在冰川演變中發現的反直覺過程；以及將超對稱性應用于凝聚態的帕里西-索拉斯應用。

柏林自由大學達勒姆復雜量子系統中心研究自旋玻璃的史蒂文·湯姆森說：“帕里西參與發明了一些最強大和最重要的理論機器，用于理解自旋玻璃的行為和其他復雜的系統。他的工作對許多其他領域產生了深遠的影響，包括粒子物理學、量子場論、神經網絡理論和其他數學方法。這些成就的深度和廣度是非凡的，很高興看到所有這些工作都得到諾貝爾委員會的認可。”

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參考資料

[1]https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2021/press-release/

[2]https://www.nature.com/articles/d43978-021-00122-6

[3]https://physicsworld.com/a/syukuro-manabe-klaus-hasselmann-and-giorgio-parisi-win-the-2021-nobel-prize-for-physics/

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/qGKAD5LcpE9whxEFoZ0IJQ

標簽： 物理學 2021年 諾貝爾獎 得主