地球|详解2021诺贝尔物理学奖：他们破译了地球气候及其他复杂系统的隐秘规律地球|乔治·帕里西|真锅淑郎

本文转自：科研圈（ID:keyanquan）
【地球|详解2021诺贝尔物理学奖：他们破译了地球气候及其他复杂系统的隐秘规律】10月5日北京时间17时45分许，2021年诺贝尔物理学奖被授予“对我们理解复杂系统的开创性贡献”，一半授予真锅淑郎（Syukuro Manabe）和克劳斯·哈塞尔曼（Klaus Hasselmann），表彰他们“对地球气候的物理建模、量化可变性和可靠地预测全球变暖”的贡献，另一半授予乔治·帕里西（Giorgio Parisi），表彰他“发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和涨落之间的相互影响” 。

文章图片

（图片来源：https://web.uniroma1.it/sssas/sssas/persone/senior-research-fellows/giorgio-parisi）
乔治·帕里西（Giorgio Parisi），意大利罗马第一大学（Sapienza University of Rome）理论物理学教授，意大利国家科学院院士，法国科学院、美国科学院外籍院士。帕里西 1948 年生于意大利罗马，1970 年于罗马第一大学获得博士学位，随后分别在意大利弗拉斯卡蒂国家实验室（Labouratori Nazionali di Frascati）、美国哥伦比亚大学、法国高等科学研究所、巴黎高等师范学院等机构访学。1981 年至 1992 年任罗马第二大学理论物理学教授，随后加入罗马第一大学。曾获玻尔兹曼奖、恩里科·费米奖、马克斯·普朗克奖章等多项物理学界奖项。
诺奖委员会的官方介绍
所有复杂系统都由许多相互作用的不同部分组成。几个世纪以来，物理学家一直在研究它们，而它们很难用数学方法来描述——系统中可能有数目众多的组件，也可能受偶然因素的支配。复杂系统也可能是混沌（chaotic）的，比如天气，初始数值的微小偏差会导致后期的巨大差异。今年的获奖者都为我们获得有关此类系统及其长期发展的更多知识做出了贡献。
地球气候是复杂系统的众多例子之一。真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼因为在开发气候模型方面的开创性工作而获得诺贝尔奖。帕里西则因为对复杂系统理论中的大量问题提出了理论解决方案而获奖。
真锅淑郎展示了大气中二氧化碳浓度的增加如何导致地球表面温度升高。在 20 世纪 60 年代，他领导了地球气候物理模型的开发，并且他是第一个探索辐射平衡与气团垂直输送之间相互作用的人。他的工作为气候模型的开发奠定了基础。
大约十年后，克劳斯·哈塞尔曼创建了一个将天气和气候联系在一起的模型，从而回答了为什么尽管天气多变而混沌，气候模型却仍然可靠的问题。他还开发了识别特定信号和印记的方法。自然现象和人类活动都会在气候中留下印记。而他的方法已被用来证明大气温度升高是由人类排放二氧化碳导致的。
1980 年前后，乔治·帕里西在无序的复杂材料中发现了隐藏的模式。他的发现是对复杂系统理论最重要的贡献之一，使得理解和描述许多不同的、显然完全随机的复杂材料和现象成为可能。这些理论不仅适用于物理学领域，还能应用于其他完全不同的领域，如数学、生物学、神经科学和机器学习。
温室效应对生命至关重要
200 年前，法国物理学家约瑟夫·傅立叶 (Joseph Fourier) 研究了太阳射向地面的辐射与地面发出的辐射之间的能量平衡。他发现了大气在这种平衡中的作用：在地球表面，入射的太阳辐射会变为出射的辐射，即“暗热”（dark heat），它被大气吸收，从而加热大气。大气的这种保护性保温作用现在被称为“温室效应” 。这个名字来源于它与温室玻璃板的相似性：允许太阳的热辐射进入，但又将热量关在温室中。不过，大气的辐射效应要远比温室复杂得多。