2021 诺贝尔物理学奖揭晓,证明全球变暖和你有关的气象学家获奖了

生活

10-05 20:37

从 2016 年开始,诺贝尔物理学奖的奖杯就由三位物理学家共同举起,今年也不例外。

10 月 5 日,诺贝尔物理学奖因「复杂系统」的研究成果而共同授予日本气象学家真锅淑郎(Syukuro Manabe)、德国气象学家克劳斯·哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)和意大利物理学家乔治·帕里西(Giorgio Parisi)。

尽管有三个人获奖,但这次的诺贝尔其实下的是一个「双黄蛋」,不同的「蛋黄」代表的是一个不同的研究领域。

真锅淑郎和克劳斯共享了一半的奖金,真锅淑郎在上世纪 60 年代就为当代气候模型的建立奠定了基础,克劳斯则回答了为什么气候模型在天气多变和混乱的情况下仍能可靠的问题,他们因为在气候模型方面的开创性工作上获得了诺贝尔奖,每个人拿走了 1/4 的奖金。

独享一半奖金的则是意大利物理学家乔治·帕里西。作为一个理论物理学家,他研究量子场论,统计力学和复杂系统,这次获奖就是因为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,这是对复杂系统理论的最重要贡献之一。

▲ 2021 年诺贝尔物理学奖获奖者

地球升温?他们发现这是因为人类

全球变暖是我们今天人人都知道的词语,但想要验证人类在全球变暖的过程中到底占了多大的影响,还得看今年获得诺贝尔物理学奖的两个「气象学家」。

在上世纪 60 年代,真锅淑郎发现了可根据物理定律在计算机上再现和预测整个地球的气候的数值模型。这个模型首次明确证明了大气中二氧化碳浓度对气候的影响。使国际社会的目光转向全球变暖,促成了联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的成立。

在真锅淑郎的模型问世十年后,克劳斯·哈塞尔曼再度创建了一个将天气和气候联系在一起的模型,从而回答了为什么气候模型在天气多变且混乱的情况下依旧可靠的问题。他还发现了如何识别自然现象和人类活动在气候中留下印记的方法,这些发现都被用来证明大气温度升高和人类排放的二氧化碳息息相关。

1967 年,这两位气象学家共同发布的论文《给定相对湿度分布的大气热平衡》终结了二氧化碳是否是导致全球变暖的元凶的讨论,同时建立了一个首次产生物理真实结果的气候模式,他们用人类或自然变化导致地球能量平衡变化的数值来解释了气候变化原因。

▲《给定相对湿度分布的大气热平衡》

也就是说,虽然人们在 21 世纪才开始接触到全球变暖的概念,但在 30 年前,就已经有科学家证明了全球变暖和人类活动的相关性,为人们解决全球变暖的问题提供了一定的理论基础。

值得一提的是,这是诺贝尔奖第一次将奖项送给了气象学家。在真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼以气象学家的身份拿到诺贝尔物理学奖之前,气象学和诺贝尔奖的关系在于 2007 年它将诺贝尔和平奖颁给了政府间气候变化专门委员会(IPCC),表彰它们告诫世人全球气候变化的重要性。

归根到底,诺贝尔奖和气象学的「缘分」还是来自全球变暖。

▲ IPCC

诺奖热门终获奖,只是大部分人懂不了

和物理学家颁给气象学家爆了小冷门不同,拿走了一半奖金乔治·帕里西在奖项公布前就是外界预测的大热学者。

只是看一看他的研究领域,你就知道你想要理解他的研究贡献恐怕还有很长的路要走。

作为一个理论物理学家,他的工作对物理科学的各个分支产生了巨大影响,涵盖了粒子物理学、临界现象、无序系统以及优化理论和数学物理学等领域。1977 年,乔治·帕里西和另一学者圭多·阿塔雷利一起发现了演化方程,可以准确地表述夸克和胶子在质子和原子核中的分布情况。

▲ 乔治·帕里西

他也是一个对无序和复杂系统做出重要贡献的学者。在 1980 年,他分析自旋玻璃理论的复制方法(「玻璃」实际是长程无序状态的代名词),提出复制对称破缺的发现是无序系统领域的最重要的成就之一。他的发现告诉世人,随机现象是如何被隐藏的规则所支配的。

当然,上面这段话可能有点难以理解了。不如从乔治·帕里西《自旋玻璃理论及其他理论》一书中的序言里,通过学者自己的比喻来理解一下他的研究。

研究旋转玻璃就像在观看莎士比亚戏剧中的人类悲剧。如果你想同时和两个人交朋友,但他们互相讨厌对方,这可能令人沮丧。在经典悲剧中更是如此,在舞台上,感情强烈的朋友和敌人相遇,怎样才能把房间里的紧张气氛降到最低?

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