获得2021年诺贝尔物理奖的三位科学家，到底有何贡献？

2021年的诺贝尔物理学奖已揭晓。瑞典皇家科学院将今年的奖项分成两半，一半授予美籍日裔科学家真锅淑郎（Syukuro Manabe）和德国科学家克劳斯·哈塞尔曼（Klaus Hasselmann）“以表彰对地球气候的物理建模、量化变化和可靠地预测全球变暖”，而另一半，则颁给了意大利科学家乔治·帕里西(Giorgio Parisi)，因为他“发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”。

可能很多人和我一样，刚看到这个消息时有点懵，完全不懂啊，所以得奖的人到底是谁，他们做了什么贡献？好在咱会查资料，看完神仙号接下来的3分钟科普，相信你也会能理解这三位科学家凭什么能得今年的诺贝尔物理学奖。

首先，他们都是复杂物理系统领域奠基性的人物。根据官方介绍，诺奖今年授予这三位科学家，以表彰他们“对我们理解复杂物理系统的开创性贡献”。

真锅淑郎已经90岁高龄，他在日本一直读到博士，后任美国普林斯顿大学客座教授，1975年加入美国籍，然后返回日本，几年后又回到美国，成为普林斯顿大学研究员。

上世纪60年代，真锅淑郎和同事开发了大气的辐射-对流模型，展示了大气中二氧化碳含量的增加，是如何导致气温升高，他花费了无数个日夜测试模型，研究表明，当二氧化碳水平翻倍时，全球温度上升超过2°C。

该模型证实，这种升温确实是由于二氧化碳的增加造成的，因为它预测了靠近地面的温度上升，而上层大气变冷。

大约十年后，另一位诺奖得主哈塞尔曼创建了一个将天气和气候联系在一起的模型，从而回答了为什么气候模型是可靠的。克劳斯·哈塞尔曼是欧洲气候论坛（今天的全球气候论坛）的创始人。他多年来一直担任全球气候论坛的副主席和董事会成员。他的部分研究，被用于证明大气温度升高，是由于人类排放的二氧化碳。今天“全球变暖”“人类排放二氧化碳造成温室效应”已是连小学生都懂的概念，但真锅淑郎他们是从上世纪60年代就对率先对此领域展开研究。

中科院大气物理研究所专家魏科接受媒体采访时表示，真锅淑郎他们的理论要比实际发现领先了20多年。这两位科学家能获诺奖，体现了国际社会对于气候变暖问题的重视，从科学上来说，整个地球气候系统是非常复杂的物理系统，如何来理解这个复杂系统也是很重要的科学问题。

那乔治·帕里西“从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”又是什么意思呢？

我们知道，过去的物理研究，大多是处于平衡态的体系，即温度、压强等宏观的物理量跟我们的观测时间没有关系。

事实上，我们日常生活中有大量的体系是非平衡态的，比如存在温度、空气流、风等扰动因素，但非平行体系的统计物理并没有普适的理论。

于是就有了在统计物理中，我们要研究大量微观粒子的宏观性质。中国科学院理论物理研究所副研究员金瑜亮曾师从帕里西作博士后。他解释说，帕里西的主要贡献就是在无序的复杂材料中发现了隐藏的规律，最早给出了被认为是非平行体系中最简单的数学模型——自旋玻璃模型中的严格解，这是理解复杂系统的基础性工作。

通俗来说，帕里西的模型可以帮我们理解天上涌动的云的宏观性状和构成它的每一颗小水滴的无序运动的相互作用关系，甚至对理解微观世界的原子、宇宙中星群变幻、甚至超出传统物理学的范畴，对理解计算机科学、机器学习等领域都有应用价值。

国际上的复杂性科学大概有两个来源，一是应用物理，比如混沌、非线性科学和神经网络，另一个是理论物理，特别是统计物理，比如自旋玻璃、非平衡统计、自组织等等，后来发展到复杂系统。

一年一度的“诺奖”向来备受关注，国人也在期待中国的下一个诺奖。

在国内，复杂性问题从上世纪八九十年代开始被广泛关注到，我国的一些统计物理学和应用数学研究者开展了相关的研究。但目前这一领域我们与国际水平还有一定差距，中国在复杂性科学领域的研究还有很长的路要走。

好了，以上就是神仙号带来的最新科学资讯，如果你喜欢，请关注、点赞、转发支持。神仙号科学之旅，为你奉上星辰大海奇妙知识，我们，下期见。

参考文献：

1、中国科学报：气候学家拿奖，物理学家“玩儿鸟”！这届诺奖要“跑偏”

2、奇点科学杂志：我真的看懂了！通俗理解2021年诺贝尔物理奖得主的成就

3、中新社：2021诺贝尔物理学奖揭晓 立于科学前沿探索世间奥秘

4、中科院物理所：刚刚，2021诺贝尔物理学奖颁给了研究复杂物理系统的他们

5、科学网：刚刚，2021年诺贝尔物理学奖揭晓！