2021诺贝尔物理学奖授予了三位对“理解复杂系统做出突破贡献”的科学家。字面上就能理解，今年诺贝尔物理学奖两部分的共同主题是：复杂系统。

　　其中一半奖项，授予美籍日裔气象学家真锅淑郎（Syukuro Manabe）教授和德国气象学家克劳斯·哈塞尔曼（Klaus Hasselmann）教授，以表彰他们为地球气候建立了物理模型，量化其变异性并可靠地预测全球变暖；另一半奖项，授予意大利物理学家乔治·帕里西（Giorgio Parisi）教授，奖励其在原子到行星尺度的物理系统中，发现了无序和涨落的相互作用。

　　复杂系统之所以复杂，是因为连大半个地球的人类都十分害怕的复杂功课——数学方法，都很难描述这些系统。它们可能包含大量的组成部分或被偶然性所支配，甚至有可能是混沌的。

　　比如，地球上的天气变化实际上就是一种混沌。

　　真锅淑郎教授的一大贡献，就是演示了大气中二氧化碳含量的增加，是如何导致地球表面温度升高的。

　　他的计算结果是：空气中占总体积的99%的氮气和氧气含量变化，对地表温度的影响微乎其微，倒是仅占大气体积0.04%的二氧化碳，对地表温度的影响则十分明显——

　　他的研究证实了地球变暖的主要原因是二氧化碳。

　　放在今天，地球人谁都知道这条原理——但是真锅淑郎教授的这项研究发表于1967年。

　　当时真锅淑郎在美国留学、工作，那时候的计算机速度比现在要慢上几十万倍。他接着又花了四年时间搜集证据，制造出了一个有预言能力的地球气候模型，它精准地预言了我们的时代：大气层中的二氧化碳含量增加一倍，具有升高大气层温度大约2℃的效果。

　　20世纪80年代，哈塞尔曼教授的研究，进一步补充、论证了真锅淑郎教授的结论。哈塞尔曼找到了短期天气和长期气候之间的关系。他用一个形象的比喻来描述：你牵着狗散步，你是沿着一个稳定的路线走的，就像是气候有一个相对稳定的趋势。但如果狗在牵绳的范围内，前后左右绕着你的腿跑，这就像天气，是随机的。

　　除了宏观的气候变化，微观的粒子运动中也存在复杂系统。今年诺贝尔物理学奖的另一个得主乔治·帕里西教授，研究的是微观领域。

　　同样是在20世纪80年代，帕里西教授发现：随机现象显然是受隐藏规则支配着的。帕里西一开始研究的主题是自旋玻璃（不懂没关系，不影响阅读）。用帕里西的话形容，研究自旋玻璃就像莎士比亚戏剧中的人物悲剧：一些自旋对想要指向同一个方向，而另一些，却想要指向相反方向。

　　通过对自旋玻璃的研究，帕里西发现了一种用数学对其进行描述的方法，并由此发展出一种包含许多不同复杂系统的有序和随机现象的理论，成为复杂系统理论的基石——这不仅影响物理学研究，也对数学、生物学、神经科学和机器学习等研究领域产生了影响。