诺贝尔奖获得者乔治·帕里西对复杂系统的研究如何改变科学? - thewire

21-10-15 banq

帕里西的这个奖项与开拓性的气象学家 Manabe 和 Hasselmann 分开,是对整个研究领域的惊人认可。

与其他一些物理模型不同,复杂系统不像相同粒子的集合,它们以一致且可预测的方式有规律地相互作用;相反,复杂系统是元素系统,它们可能彼此不同,在暴露于不同的外部条件时以不同且看似不可预测的方式相互作用。

模拟复杂系统的垫脚石是“无序系统”理论。这些本质上是系统,其中不同的元素对会经历不同的、潜在的冲突力量,这些力量可能导致元素变得“frustrated”。想象一个聚会(一个封闭的社交系统),其中 Alice 可能想和 Bob 聊天,Bob 可能想和 Charlie 聊天,但 Charlie 可能不想和 Alice 聊天。这里有frustrated挫败感——那么他们应该怎么做?

帕里西教授的研究阐明了在无序和复杂的系统中发生frustrated时会发生什么。他发现复杂系统能够随着时间的推移记住它们的轨迹,并且可以长时间陷入次优状态。在我们的派对示例中,想象一下 Alice、Bob、Charlie 和其他客人不定期更换对话组和合作伙伴,希望找到最适合聊天的人——但可能永远找不到。这就是次优状态复杂系统可能会陷入困境。

帕里西教授用来建立他的理论的众多理论工具之一是所谓的复制技巧——一种数学方法,它采用一个无序系统,多次复制它,然后比较系统的不同副本的行为方式。例如,您可以通过压缩盒子中的弹珠来做到这一点,每次进行压缩时都会形成不同的配置。帕里西知道,经过多次重复,可能会出现明显的模式。

这种方法现在是我们今天所知的复杂系统整个理论发展的少数理论支柱之一。帕里西教授的理论已被证明可以对复杂系统的统计特性做出可靠的预测,这些系统包括过冷液体(低于其凝固温度的液体)、冷冻液体、玻璃等无定形固体,甚至是成群的椋鸟

相同的框架已被用于理解地球的气候。与帕里西教授分享诺贝尔奖的气象学家将依靠理论物理学的突破来产生我们现在用来可靠地证明全球变暖的模型。

诺贝尔奖为当代物理学理论研究前沿的复杂系统领域带来了新的合法性!

猜你喜欢