獲得本屆諾獎物理學(xué)獎的復(fù)雜系統(tǒng)到底是什么：隱藏在混沌宇宙之下的秩序

2021年的諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給了三位科學(xué)家的兩大研究成果：“對地球氣候的物理建模”以及“物理系統(tǒng)中無序和波動的相互作用”。這兩個成果都屬于“復(fù)雜系統(tǒng)”范疇（Complex systems）。那什么是復(fù)雜系統(tǒng)呢？簡單來說，就是一個有著數(shù)不清的變量、各個變量之間有著不同聯(lián)系的龐大系統(tǒng)。

復(fù)雜系統(tǒng)由許多混亂不堪的相互影響的部分組成，亂作一團，理也理不清，剪也剪不斷。好比本次獲得諾獎的地球氣候系統(tǒng)，以及更龐大的生態(tài)系統(tǒng)、宇宙系統(tǒng)、甚至維度系統(tǒng)。幾個世紀(jì)以來，無數(shù)的物理學(xué)家一直在研究它們，但卻很難用數(shù)學(xué)方法來描述。它們可能受大量的因素影響，受隨機的因素支配。它們也可能是混沌的模糊的。這些介于混沌和有序之間的復(fù)雜系統(tǒng)使得我們無法用常規(guī)的分析方法和工具來掌握其中的規(guī)律。但它們又是如此重要，甚至牽扯到從生命到宇宙再到人類社會等一系列意義重大的問題。而本屆諾獎得主帕里西，則天才的解決了這一極其艱難的問題。

1979 年，帕里西展示了如何巧妙地使用副本方法來解決自旋玻璃問題，取得了決定性的突破。他在副本中發(fā)現(xiàn)了一個隱藏結(jié)構(gòu)，并找到了一種描述它的數(shù)學(xué)方法。很多年后，帕里西的解決方案才在數(shù)學(xué)上被證明是正確的。此后，他的方法被用于研究許多無序系統(tǒng)，并成為復(fù)雜系統(tǒng)理論的基石。

他對自旋玻璃結(jié)構(gòu)的根本性發(fā)現(xiàn)影響深遠，不僅影響了物理學(xué)，還影響了數(shù)學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和機器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域，因為所有這些領(lǐng)域中都有與阻挫直接相關(guān)的問題。

意大利國際高等研究院院長Stefano Ruffo 曾如此評價帕里西——“A generous genius”（他是一個天生的天才）。

帕里西還研究了許多其他現(xiàn)象，在那些現(xiàn)象中，隨機過程在結(jié)構(gòu)的形成和發(fā)展過程中起著決定性作用。帕里西還解決了以下問題：為什么冰河時代會周期性地重復(fù)出現(xiàn)？是否有一種更為通用的數(shù)學(xué)方式來描述混沌和湍流系統(tǒng)？還有，成千上萬只椋鳥成群結(jié)隊飛行時呈現(xiàn)的圖案是如何形成的？這個問題似乎與自旋玻璃相去甚遠。 

帕里西表示，他的大部分研究都涉及簡單行為如何導(dǎo)致復(fù)雜的集體行為，這既適用于自旋玻璃，也適用于椋鳥。

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參考資料

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

https://www.nobelprize.org/uploads/2021/10/sciback_fy_en_21.pdf

http://blog.sciencenet.cn/blog-1184431-1307022.html

標(biāo)簽： 獲得 本屆 諾獎 物理學(xué)