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科學報 科學文摘 探索

從無序的複雜系統中發現隱藏規律和模式


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更新日期:2022127
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2021年10月05日 18:54

【科學快訊】

來源:科學焦點

2021年諾貝爾物理學獎北京時間10月5日17時30分揭曉:三位科學家共享了獎項。

獎項的一半由「為理解複雜的物理系統做出開創性貢獻」的美國普林斯頓大學的真鍋淑郎(Syukuro Manabe)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」的德國漢堡的馬克斯·普朗克氣象研究所的克勞斯·哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)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」的意大利羅馬薩皮恩紮大學喬治·帕裏西(Giorgio Parisi)獲得。

三位獲獎者分享了今年的諾貝爾物理學獎,真鍋淑郎和克勞斯·哈塞爾曼的研究為我們了解地球氣候以及人類如何影響地球氣候奠定了基礎,喬治·帕裏西因對無序的複雜材料和隨機過程理論的革命性貢獻而得到獎勵。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。今年的獎項表彰了他們預測長期行為的新方法。

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。

大約十年後,克勞斯·哈塞爾曼創建了一個將天氣和氣候聯系在一起的模型,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的問題。他還開發了識別特定氣候信號(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。

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大概在1980年,喬治·帕裏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局限在物理學領域,也包括數學、生物學、神經科學以及機器學習。

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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化。」

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