Masaki Sano、邢向军、张何朋教授做客第22期励行讲堂解读2021年诺贝尔物理学奖

10月18日，上海交通大学自然科学研究院、物理与天文学院讲席教授Masaki Sano，上海交通大学物理与天文学院特聘教授、李政道研究所兼职教授邢向军，上海交通大学自然科学研究院、物理与天文学院教授张何朋做客第22期励行讲堂，围绕“寻找复杂物理系统中的规律“这一主题联手解读2021年诺贝尔物理学奖获得者的有关成果，并为大家答疑解惑。数百名交大学子在李政道图书馆报告厅聆听了三位教授的精彩讲座。

讲座伊始， Masaki Sano教授为我们解读了帕里西的无序体系理论以及真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼的气候变化模型。Sano教授从什么是复杂系统着手，深入浅出地带领同学们推导出了帕里西对复杂系统的可靠预测，接着出示图表和数据，详细讲解了对解决“温室效应与二氧化碳的全球影响”这一问题具有开创性意义、被称为人类在理解气候变化秘密的道路上的又一个里程碑的新模型。随后，针对如何应对混沌现象的问题，Sano教授从布朗运动和时间尺度两个方面解读了克劳斯·哈塞尔曼创建的将天气和气候联系在一起的模型。这个模型在多变且混乱的天气情况下仍然十分可靠。

接下来，邢向军教授对自旋玻璃、复本对称破缺以及P-NP问题进行了进一步的分析阐述。邢教授先是介绍了凝聚态物理的朗道范式和范式之外的拓扑相变、拓扑序及玻璃态物质，再通过各种实验数据向同学们展示了自旋玻璃现象，并阐述了其特征。这为研究复杂系统提供了一个十分巧妙的方法。随后，邢教授介绍了诺奖得主Parisi对自旋玻璃的探究。他在实验过程中使用了一个特殊的技巧——复本技巧（replica trick），这是一种同时处理系统中多个复本的数学技术。邢教授认为，Parisi取得的决定性突破就在于，很少有理论物理的⼯作像Parisi的⾃旋玻璃理论⼀样在如此多的领域中产⽣如此重⼤、直接的影响。而复本对称性的残缺（RSB）可能是我们开启复杂系统的未知世界的⼀把钥匙。

张何朋教授则比较关注近年来Parisi从事的鸟群研究。张教授表示，鸟群的集体行为是在简单规则下产生的复杂行为，每只鸟的位置在空间上是无序的，但鸟群整体可以呈现出高度有序的集体飞行状态。为了理解鸟群中集体飞行的形成机制，Parisi进行了鸟群动力学参数的实验测量，积累了大量鸟群的飞行数据和空间结构，从而发展出一个按拓扑结构相互作用的鸟群运动模型，定性地解释了鸟群集体飞行的内在机制，成功解释了鸟群的局域相互作用和长距离信息传递现象。这个模型对研究动物群落、细菌菌落等生物系统中的集体运动有着深远的影响。

现场提问互动环节中，三位教授耐心细致地对同学们的困惑和疑问进行了一一解答。其中，三位教授分别从自己介绍的方面指出了今年诺贝尔物理学奖中最具“突破性”的发现。Sano教授指出，Parisi的突破性研究在于其对复杂系统的可靠预测；邢向军教授认，为复本技巧和自旋玻璃理论在复杂物理系统中的应用对全世界的科学家们来说都是一种突破性的启发；张何朋教授则惊叹于Parisi在大量实验数据的支撑下提出的具有突破性意义的鸟群拓扑关系，以及其在复杂物理系统研究中展现出的巨大潜力。

最后，工作人员向三位教授送上鲜花，以表由衷的感谢和祝福。

“励之所向，行以远航。” Masaki Sano、邢向军、张何朋教授的精彩解读让在座交大学子受益匪浅，加深了同学们对诺贝尔物理学奖的认识，更加深刻地了解了研究混沌体系的手段。在这样一个人类发展的关键时期，面对日益复杂的世界和不断出现的问题，科学家们肩负起历史赋予的科研重任，为探索真知、追求真相而不懈奋斗。希望同学们也能在不远的将来承担起时代赋予我们的责任，格物穷理，在各自的领域谱写出生命的华章。

供稿 | 刘祉伶

摄影 | 吴谈瑞

编辑 | 余欣雅

鸣谢 | 第一项目组