氣候變遷議題躍上檯面、理解物理無序系統,2021 諾貝爾物理學獎得主出爐

作者 | 發布日期 2021 年 10 月 05 日 18:45 | 分類 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


氣候變遷是當今社會最緊要議題之一,2021 年諾貝爾物理學獎於 10 月 5 日公布 3 名得主,包含日本氣象學家真鍋淑郎(Syukuro Manabe)、德國海洋學家 Klaus Hasselmann 兩人的全球氣象建模研究,以及發現複雜系統中無序與躍動相互作用的義大利理論物理學家喬治·帕里西(Giorgio Parisi)。

身為氣候變遷研究先驅,真鍋淑郎於 1960 年代領導開發了地球氣候物理模型,並且是第一個分析輻射平衡與氣團(air masses)之間如何相互作用的科學家。

大約 10 年後,Klaus Hasselmann 建立了將天氣與氣候互相聯繫的模型,以解釋為何天氣多變且混亂、但氣候模型依然具備預測準確性。Klaus Hasselmann 還開發了識別自然現象或人類活動於氣候中留下「特定指紋」的方法,該方法被用來證明全球大氣溫度升高是源於人類排放的二氧化碳。

複雜系統一大特點是難以理解的隨機性和無序性,比如我們非常熟悉但讓物理學家相當頭疼的玻璃。義大利理論物理學家喬治·帕里西(Giorgio Parisi)於 1980 年發現了複雜無序系統中的隱藏模式,提出可預測長期無序行為的新方法。

他的發現是描述複雜系統理論最重要的貢獻之一,使我們能更理解看似完全隨機的無序系統,包括在理解玻璃方面取得重大突破。除了物理學,於數學、生物學、神經科學、機器學習等領域也皆息息相關。

有人說,喬治·帕里西可能是第一個發現從原子到行星尺度中無序系統如何明顯受到隱藏規則支配的人,他最知名的貢獻包括與 Guido Altarelli 共同提出部分子密度的 QCD 演化方程,得出自旋玻璃謝林頓-柯克派屈克模型的精確解,建立一種將超對稱性和超導體聯繫在一起的模型。

在喬治·帕里西之後,物理學界期待找出一道「上帝方程」,一個能解釋所有自然現象本質的統一物理學理論。

可惜粒子物理學今年依然未能在諾貝爾物理學獎榜上見到。

(首圖來源:The Nobel Prize/Twitter