諾貝爾獎獲得者喬治·帕裡西對複雜系統的研究如何改變科學? - thewire

banq發表於2021-10-15

帕裡西的這個獎項與開拓性的氣象學家 Manabe 和 Hasselmann 分開，是對整個研究領域的驚人認可。
與其他一些物理模型不同，複雜系統不像相同粒子的集合，它們以一致且可預測的方式有規律地相互作用；相反，複雜系統是元素系統，它們可能彼此不同，在暴露於不同的外部條件時以不同且看似不可預測的方式相互作用。
模擬複雜系統的墊腳石是“無序系統”理論。這些本質上是系統，其中不同的元素對會經歷不同的、潛在的衝突力量，這些力量可能導致元素變得“frustrated”。想象一個聚會（一個封閉的社交系統），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。這裡有frustrated挫敗感——那麼他們應該怎麼做？
帕裡西教授的研究闡明瞭在無序和複雜的系統中發生frustrated時會發生什麼。他發現複雜系統能夠隨著時間的推移記住它們的軌跡，並且可以長時間陷入次優狀態。在我們的派對示例中，想象一下 Alice、Bob、Charlie 和其他客人不定期更換對話組和合作夥伴，希望找到最適合聊天的人——但可能永遠找不到。這就是次優狀態複雜系統可能會陷入困境。
帕裡西教授用來建立他的理論的眾多理論工具之一是所謂的複製技巧——一種數學方法，它採用一個無序系統，多次複製它，然後比較系統的不同副本的行為方式。例如，您可以透過壓縮盒子中的彈珠來做到這一點，每次進行壓縮時都會形成不同的配置。帕裡西知道，經過多次重複，可能會出現明顯的模式。

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這種方法現在是我們今天所知的複雜系統整個理論發展的少數理論支柱之一。帕裡西教授的理論已被證明可以對複雜系統的統計特性做出可靠的預測，這些系統包括過冷液體（低於其凝固溫度的液體）、冷凍液體、玻璃等無定形固體，甚至是成群的椋鳥。
相同的框架已被用於理解地球的氣候。與帕裡西教授分享諾貝爾獎的氣象學家將依靠理論物理學的突破來產生我們現在用來可靠地證明全球變暖的模型。

諾貝爾獎為當代物理學理論研究前沿的複雜系統領域帶來了新的合法性！

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