模型|科普：他们揭示了“复杂物理系统”背后的奥秘——2021年诺贝尔物理学奖成果解读( 二 )
与真锅淑郎和哈塞尔曼相比 ， 意大利科学家乔治·帕里西的研究更聚焦于微观尺度 。 1980年左右 ， 他发现了明显的随机现象如何受隐秘法则的支配 ， 奠定了复杂系统理论的基石 。
帕里西的研究与一个有趣的概念密切相关——“自旋玻璃” 。 这可不是一种玻璃 ， 而是指磁性合金材料的一种亚稳定状态 。 “自旋玻璃”是一种超复杂和混乱的系统 ， 如果我们观察一种“自旋玻璃”合金材料中的原子运动 ， 就会发现当中的铁原子和铜原子随机混合 。 材料中占比很少的铁原子以一种令人迷惑的方式改变了整个材料的磁性 ， 每个铁原子都相当于一个小磁铁 ， 即一个“自旋” ， 同时受到身边其他铁原子影响 。 在普通磁铁中 ， 所有“自旋”都指向同一个方向 ， 而在“自旋玻璃”中 ， 它们会“受挫” ， 有些“自旋”试图指向同一个方向 ， 而另一些则完全指向相反的方向 。
“研究‘自旋玻璃’就好像观看莎士比亚所写的人类悲剧 ， ”帕里西说 ， “如果你想和两个人同时交朋友 ， 但他们彼此厌恶 ， 这就令人受挫 。 ”
“自旋玻璃”为研究复杂系统提供了物理模型 。 1979年 ， 帕里西取得突破性进展 ， 成功利用一种名为“副本戏法”的数学工具描绘 “自旋玻璃”问题 。 这一方法后来也被用于很多复杂系统研究 。
帕里西的开创性发现使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 ， 不仅对物理学影响深远 ， 也给数学、生物学、神经科学和机器学习等领域的研究带来启示 。
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【责任编辑:张欣然 】
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