研究氣候暖化及「複雜系統」

美德意學者奪諾貝爾物理學獎
06/10/2021
20071
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帕里西因發現「複雜系統」革命性理論而獲得肯定。(美聯社圖片)

真鍋淑郎(上)和哈塞爾曼(下)因研究全球暖化而獲得一半諾貝爾物理學獎。(美聯社圖片)

諾貝爾委員會公布諾貝爾物理學獎得主,由真鍋淑郎、哈塞爾曼和帕里西共享殊榮。 (美聯社圖片)

諾貝爾獎「開獎周」5日進入第二天,瑞典皇家科學院揭曉諾貝爾物理學獎,由美籍日裔學者真鍋淑郎、德國學者哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)和意大利學者帕里西(Giorgio Parisi)共享殊榮,更可抱回1,000 萬瑞典克朗(約920萬澳門元)獎金,以表彰他們在「增進人類對複雜物理系統的理解」,所做的突破性貢獻。

翻開諾貝爾物理學獎120年的頒獎史,從原子核研究至宇宙探索,一項項突破性研究,改變了人們的生活,也書寫着人類的未來。獲得今屆一半諾貝爾物理學獎的意大利量子理論教授帕里西, 因發現「複雜系統」(complex system)

革命性理論而獲得大眾肯定;美籍日裔氣象學家真鍋淑郎與德國知名海洋學家與氣候建模師哈塞爾曼,則成功為地球氣候變化、以量化可變的模型,可靠地預測全球變暖的現象,而共享另一半諾貝爾物理獎。

諾貝爾官網指出,真鍋的研究展示了大氣中二氧化碳含量的增加,如何導致地球表面溫度升高,而哈塞爾曼的部分研究,則被用於證明大氣溫度升高,是由於人類排放的二氧化碳。

50年前預測全球暖化無人信

真鍋和哈塞爾曼都是氣象學者,這也是諾貝爾物理學獎首度頒發給氣象學者。據日本TBS電視台報道,真鍋1958年從東京大學研究所畢業後,赴美國發展,成為美國國家海洋暨大氣總署研究員;1997年回日本,在當時科學技術廳的暖化研究團隊任職;2001年再次回到美國發展,現任普林斯頓大學高級研究員,並已取得美國國籍。日本放送協會(NHK)報道指出,包含取得美國國籍者在內,真鍋是第28位獲得諾貝爾獎的日本人;若單以物理學獎來看,真鍋是第12位獲得諾貝爾物理學獎的日本人。

高齡90歲的真鍋是研究地球暖化的先驅,他認為二氧化碳的增加,會導致地球表面溫度升高。

在1960年代,真鍋建立大氣環流的3D模型理論,被視為是新一代氣象預報,以及全球暖化模型的開端。哈塞爾曼則在十年後創建了一個將氣候和天氣聯繫在一起的模型,從而真正解釋所謂「天有不測風雲」與氣候變化有直接關連,讓科學家得以從氣候的預測解釋天氣的變化。哈塞爾曼更開發了識別方法,尋找人類活動在氣候中留下印記。他的方法在今天已被用來證明氣溫升,是人類排放二氧化碳的結果。

不過在當時,沒人認為這些預測會成真,還反問「地球怎麼可能暖成這樣?」歷經半世紀,直到近幾年全球暖化相關現象真的發生,才讓人類重視此議題,終於知道他們的研究早在預示人類社會如何走向危險的、極端暖化的未來。

解釋複雜系統 讓預測成為可能

帕里西的研究領域則為量子場論,統計力學和複雜系統,現任羅馬第一大學的量子理論教授。

在1980年代,他在看似無序的物理現象中,發現了一個隱藏的模式,這個模式可以解釋在「複雜系統」中一些物理變化的規律。

「複雜系統」是指多個可能相互作用的組成成分所組成的系統,如地球的人腦、社會全球氣候、經濟的組織和宇宙等。因為各元件與系統、環境之間的依賴性、關係、相互作用,「複雜系統」本身就是行為本質上難以建模的系統。帕里西的發現成功解釋讓人們理解和描述許多不同看似完全隨機的現象,而且不僅在物理學上,在其他非常不同的領域,例如數學、生物學、神經科學和機器學習上也可以應用。

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