北京时间2021年10月5日,三位科学家(Klaus Hasselmann,Syukuro Manabe,Giorgio Parisi)因其“对理解复杂物理系统的开创性贡献”获得2021年度诺贝尔物理学奖,复杂系统研究走入大众视野。作为致力于研究复杂系统及其背后统一规律的学科,复杂性科学是集智俱乐部长期关注的核心领域,其基础理论及物理系统等各类复杂系统研究层出不穷。
2021年诺贝尔物理学奖再次肯定了复杂系统研究的价值。诺奖颁布的同时,诺贝尔奖委员会在官网提供了一份15页的文档,详细梳理了三位学者的相关工作,讨论了他们对于理解复杂系统的开创性贡献,并揭示复杂系统理论和跨尺度通用方法对解决气候变化等全球系统性问题的重要意义。集智编辑部组织翻译诺奖委员会评述的全文,以飨读者。
今年的诺贝尔物理学奖聚焦于物理系统的复杂性,从人类所经历的最大尺度,如地球气候,一直到神秘而又普通的材料中所蕴含的微观结构和动力学,如玻璃。科学家们明白,对任何事物的单一预测都不能被视为无懈可击的真理,如果无法了解可变性的起源,我们就无法理解任意一个系统的行为。例如,直到我们了解了这种可变性的起源,我们才能理解:全球变暖是真实存在的,并且归因于人类。
在本文中,我们将从较具一般性的学术背景出发,为讨论这些具体的学术贡献提供一个基本的语境。我们将要关注的一个核心问题这样一个物理现实,即从气候动力学到阻挫材料等一系列基本过程的变化导致了多个空间与时间尺度的出现。因此,这对于理论、实验和观测的解释至关重要。