2021 諾貝爾物理學獎揭曉,證明全球變暖和你有關的氣象學家獲獎了

愛範兒 於 07/10/2021 發表 收藏文章
從 2016 年開始,諾貝爾物理學獎的獎盃就由三位物理學家共同舉起,今年也不例外。

10 月 5 日,諾貝爾物理學獎因「複雜系統」的研究成果而共同授予日本氣象學家真鍋淑郎(Syukuro Manabe)、德國氣象學家克勞斯·哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)和意大利物理學家喬治·帕裏西(Giorgio Parisi)。

儘管有三個人獲獎,但這次的諾貝爾其實下的是一個「雙黃蛋」,不同的「蛋黃」代表的是一個不同的研究領域。
真鍋淑郎和克勞斯共享了一半的獎金,真鍋淑郎在上世紀 60 年代就為當代氣候模型的建立奠定了基礎,克勞斯則回答了為什麼氣候模型在天氣多變和混亂的情況下仍能可靠的問題,他們因為在氣候模型方面的開創性工作上獲得了諾貝爾獎,每個人拿走了 1/4 的獎金。

獨享一半獎金的則是意大利物理學家喬治·帕裏西。作為一個理論物理學家,他研究量子場論,統計力學和複雜系統,這次獲獎就是因為他發現了從原子到行星尺度的物理系統中無序和漲落之間的相互影響,這是對複雜系統理論的最重要貢獻之一。

▲ 2021 年諾貝爾物理學獎獲獎者

地球升温?他們發現這是因為人類

全球變暖是我們今天人人都知道的詞語,但想要驗證人類在全球變暖的過程中到底佔了多大的影響,還得看今年獲得諾貝爾物理學獎的兩個「氣象學家」。

在上世紀 60 年代,真鍋淑郎發現了可根據物理定律在計算機上再現和預測整個地球的氣候的數值模型。這個模型首次明確證明了大氣中二氧化碳濃度對氣候的影響。使國際社會的目光轉向全球變暖,促成了聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的成立。


在真鍋淑郎的模型問世十年後,克勞斯·哈塞爾曼再度創建了一個將天氣和氣候聯繫在一起的模型,從而回答了為什麼氣候模型在天氣多變且混亂的情況下依舊可靠的問題。他還發現瞭如何識別自然現象和人類活動在氣候中留下印記的方法,這些發現都被用來證明大氣温度升高和人類排放的二氧化碳息息相關。

1967 年,這兩位氣象學家共同發佈的論文《給定相對濕度分佈的大氣熱平衡》終結了二氧化碳是否是導致全球變暖的元兇的討論,同時建立了一個首次產生物理真實結果的氣候模式,他們用人類或自然變化導致地球能量平衡變化的數值來解釋了氣候變化原因。

▲《給定相對濕度分佈的大氣熱平衡》

也就是説,雖然人們在 21 世紀才開始接觸到全球變暖的概念,但在 30 年前,就已經有科學家證明了全球變暖和人類活動的相關性,為人們解決全球變暖的問題提供了一定的理論基礎。

值得一提的是,這是諾貝爾獎第一次將獎項送給了氣象學家。在真鍋淑郎和克勞斯·哈塞爾曼以氣象學家的身份拿到諾貝爾物理學獎之前,氣象學和諾貝爾獎的關係在於 2007 年它將諾貝爾和平獎頒給了政府間氣候變化專門委員會(IPCC),表彰它們告誡世人全球氣候變化的重要性。

歸根到底,諾貝爾獎和氣象學的「緣分」還是來自全球變暖。

▲ IPCC

諾獎熱門終獲獎,只是大部分人懂不了

和物理學家頒給氣象學家爆了小冷門不同,拿走了一半獎金喬治·帕裏西在獎項公佈前就是外界預測的大熱學者。

只是看一看他的研究領域,你就知道你想要理解他的研究貢獻恐怕還有很長的路要走。

作為一個理論物理學家,他的工作對物理科學的各個分支產生了巨大影響,涵蓋了粒子物理學、臨界現象、無序系統以及優化理論和數學物理學等領域。1977 年,喬治·帕裏西和另一學者圭多·阿塔雷利一起發現了演化方程,可以準確地表述夸克和膠子在質子和原子核中的分佈情況。

▲ 喬治·帕裏西

他也是一個對無序和複雜系統做出重要貢獻的學者。在 1980 年,他分析自旋玻璃理論的複製方法(「玻璃」實際是長程無序狀態的代名詞),提出複製對稱破缺的發現是無序系統領域的最重要的成就之一。他的發現告訴世人,隨機現象是如何被隱藏的規則所支配的。

當然,上面這段話可能有點難以理解了。不如從喬治·帕裏西《自旋玻璃理論及其他理論》一書中的序言裏,通過學者自己的比喻來理解一下他的研究。

引用研究旋轉玻璃就像在觀看莎士比亞戲劇中的人類悲劇。如果你想同時和兩個人交朋友,但他們互相討厭對方,這可能令人沮喪。在經典悲劇中更是如此,在舞台上,感情強烈的朋友和敵人相遇,怎樣才能把房間裏的緊張氣氛降到最低?



資料來源:愛範兒(ifanr)

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標籤: 諾貝爾物理學獎  

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