获得本届诺奖物理学奖的复杂系统到底是什么：隐藏在混沌宇宙之下的秩序

2021年的诺贝尔物理学奖颁发给了三位科学家的两大研究成果：“对地球气候的物理建模”以及“物理系统中无序和波动的相互作用”。这两个成果都属于“复杂系统”范畴（Complex systems）。那什么是复杂系统呢？简单来说，就是一个有着数不清的变量、各个变量之间有着不同联系的庞大系统。

复杂系统由许多混乱不堪的相互影响的部分组成，乱作一团，理也理不清，剪也剪不断。好比本次获得诺奖的地球气候系统，以及更庞大的生态系统、宇宙系统、甚至维度系统。几个世纪以来，无数的物理学家一直在研究它们，但却很难用数学方法来描述。它们可能受大量的因素影响，受随机的因素支配。它们也可能是混沌的模糊的。这些介于混沌和有序之间的复杂系统使得我们无法用常规的分析方法和工具来掌握其中的规律。但它们又是如此重要，甚至牵扯到从生命到宇宙再到人类社会等一系列意义重大的问题。而本届诺奖得主帕里西，则天才的解决了这一极其艰难的问题。

1979 年，帕里西展示了如何巧妙地使用副本方法来解决自旋玻璃问题，取得了决定性的突破。他在副本中发现了一个隐藏结构，并找到了一种描述它的数学方法。很多年后，帕里西的解决方案才在数学上被证明是正确的。此后，他的方法被用于研究许多无序系统，并成为复杂系统理论的基石。

他对自旋玻璃结构的根本性发现影响深远，不仅影响了物理学，还影响了数学、生物学、神经科学和机器学习等领域，因为所有这些领域中都有与阻挫直接相关的问题。

意大利国际高等研究院院长Stefano Ruffo 曾如此评价帕里西——“A generous genius”（他是一个天生的天才）。

帕里西还研究了许多其他现象，在那些现象中，随机过程在结构的形成和发展过程中起着决定性作用。帕里西还解决了以下问题：为什么冰河时代会周期性地重复出现？是否有一种更为通用的数学方式来描述混沌和湍流系统？还有，成千上万只椋鸟成群结队飞行时呈现的图案是如何形成的？这个问题似乎与自旋玻璃相去甚远。 

帕里西表示，他的大部分研究都涉及简单行为如何导致复杂的集体行为，这既适用于自旋玻璃，也适用于椋鸟。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料

https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2021/press-release/

https://www.nobelprize.org/uploads/2021/10/sciback_fy_en_21.pdf

http://blog.sciencenet.cn/blog-1184431-1307022.html

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