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2021-10-05 20:40
2021诺贝尔物理学奖,颁给了“理解复杂物理系统”的他们

本文来自微信公众号:探臻科技评论(ID:TWtechreview),作者:任赞、龙辰纲、艾浩、张与豪,编辑:危琨,原文标题:《今年诺贝尔物理奖终于没给天文,给了“理解复杂物理系统”!》,头图来自:nobelprize.org


当地时间10月5日,2021年诺贝尔物理学奖揭晓,其中一半授予日本籍科学家Syukuro Manabe和德国科学家Klaus Hasselmann,以表彰他们在“对地球气候的物理建模、可变性量化和全球变暖的可靠预测”中所做的贡献,而另一半授予意大利科学家Giorgio Parisi,以表彰他“在从原子到行星尺度的物理系统中的无序和波动之间相互作用的发现”。


系统有复杂和简单系统之分。简单系统是可以用物理经典的还原论思维来简化描述其规律的系统。比如卫星绕地球运动, 我们只要把卫星所受到的基本作用力一一分解出来, 然后列出牛顿方程, 就可以解决掉卫星的轨迹问题。


那么什么是复杂系统呢?复杂系统说的是由大量单元互相作用组成的系统, 其活动呈现非线性, 往往形成具备无数层级的复杂组织。复杂系统主要强调的是大量互相作用的微观单元, 通过非线性效应, 得到一个性质与微观单元完全不同的宏观整体。更强调一套联系不同尺度的数学方法。


Syukuro Manabe  图片来源:Wikipedia


Syukuro Manabe博士是Princeton大学/NOAA-GFDL实验室的高级科学家,是美国科学的院士。Manabe博士于1931年生于日本,1958年在东京大学获得博士学位,1958-1963年在美国天气局大气环流部工作,1963-1997年一直在NOAA-GFDL实验室工作,1997-2001年任日本Frontier Research System for Global Change全球增暖项目的主任,2002年至今任Princeton大学/NOAA-GFDL实验室访问合作科学家。


他的主要贡献是:

  • 与Kirk Bryan 一起开创了用藕合的大气海洋模式来模拟地球的气候;

  • 开创了地球气候的变化对温室气体变化敏感性的研究;

  • 从数值模式中发现了地球气候可能存在多个平衡态。


Klaus Hasselmann 图片来源:Max Planck Institut


克劳斯·哈塞尔曼(Klaus Hasselmann, 1931年10月25日出生于汉堡),德国著名物理学家,在海洋学、气象学、气候以及近年来的气候变化的社会经济模型等领域做出了重要的贡献。


他开发了气候变化的Hasselmann模型,在这个模型中,一个具有长期记忆性的系统(海洋)受到了随机外力,从而将白噪声信号转化为红噪声信号,继而在无需特殊假设的情况下解释了在气候中看到的无处不在的红噪声信号。


他是欧洲气候论坛(今天的全球气候论坛)的创始人,直到2018年前一直担任全球气候论坛副主席和董事会成员。他还是汉堡的马克斯·普朗克气象研究所(MPIM)的名誉创始人主任,也是德国气候计算中心的前科学主任。


Giorgio Parisi 图片来源:Wikipedia


乔治·帕里西(Giorgio Parisi),意大利理论物理学家,生于1948 年 8 月 4 日,研究领域为量子场论,统计力学和复杂系统。


他最知名的贡献包括与Guido Altarelli共同提出部分子密度的QCD演化方程(称为Altarelli-Parisi方程或DGLAP方程),自旋玻璃谢林顿-柯克帕特里克模型的精确解,描述界面生长的动力学标度的卡达尔–帕里西–张方程,鸟群中的涡动。


他于 1970 年在 Nicola Cabibbo 的指导下获得了罗马大学的学位。他曾是弗拉斯卡蒂国家实验室(1971–1981)的研究员,以及哥伦比亚大学(1973–1974)、Institut des Hautes Études Scientifiques(1976–1977)和 École Normale Supérieure(1977–1997)的访问科学家。从 1981 年到 1992 年,他是罗马 Tor Vergata 大学理论物理学的正教授,现在是罗马 Sapienza 大学的量子理论教授。他还是西蒙斯合作组织“破解玻璃问题”的成员。


诺贝尔奖奖章 资料图


作为根据诺贝尔遗嘱设立的五大奖项之一,物理学奖被授予“在物理学领域作出最重要发现或发明的人”,与其他诺贝尔奖相比,物理学奖的荐举和甄选过程更长、更缜密。诺贝尔物理学奖规则规定,获奖者的贡献必须“已经受时间的考验”。这意味着诺贝尔委员会往往会在科学发现的数十年以后才会为此颁发奖项。自1901年设立至今,诺贝尔物理学奖已走过百年历程,记录了物理学发展史上的无数个里程碑,已成为人类文明不可分割的一部分。


过去5年诺贝尔物理学奖获奖者


2020年:英国科学家Roger Penrose获奖,获奖理由是“发现黑洞形成是广义相对论的一个有力预测”;德国和美国科学家Reinhard Genzel、Andrea Ghez获奖,获奖理由是“在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体”。


2019年:美国科学家James Peebles获奖,获奖理由是“在物理宇宙学的理论发现”;另外两位获奖者是瑞士科学家Michel Mayor和Didier Queloz,获奖理由是“发现了一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星”。


2018年:美法加三位科学家Arthur Ashkin、Gerard Mourou和Donna Strickland获奖,获奖理由是“在激光物理学领域所作出的开创性发明”。


2017年:三位美国科学家Rainer Weiss、Barry C. Barish和Kip S. Thorne获奖,获奖理由是“对LIGO探测器和引力波观测的决定性贡献”。


2016年:英美三位科学家David J. Thouless、F. Duncan M. Haldane、J. Michael Kosterlitz获奖,获奖理由是“理论发现拓扑相变和拓扑相物质”。


2021年诺贝尔奖于当地时间10月4日至11日在瑞典首都斯德哥尔摩进行颁布,奖金为1000万瑞典克朗(约合737万元人民币)。受疫情影响,今年的诺贝尔奖庆典活动依然采用线上和线下相结合的形式。获奖者在他们的所在地接受奖章,这将与在瑞典斯德哥尔摩举行的仪式结合在一起。


本文来自微信公众号:探臻科技评论(ID:TWtechreview),作者:任赞、龙辰纲、艾浩、张与豪

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