2021年诺贝尔奖物理学奖得主：出身于工人之家的物理学天才

在刚刚公布的2021诺贝尔奖项当中，意大利科学家乔治·帕里西（Giorgio Parisi）凭借“有关物理系统中无序与涨落的相互作用的研究”荣膺2021年诺贝尔物理学奖，分得了一半的诺贝尔奖金。帕里西的研究工作与其他两人的工作在很大程度上是分开的。而在获奖之前，许多气候科学家表示，他们对帕里西博士的工作知之甚少，甚至根本没有听说过他。

有意思的是，复旦大学物理学教授施郁在诺贝尔物理学奖公布的前一天教授预测，今年的诺贝尔物理学奖可能与粒子物理、凝聚态物理、统计力学与复杂系统相关，并准确预测了帕里西的获奖。

图源罗马大学新闻稿

尽管成就非凡，但从其低得反常的知名度可以看出，帕里西从始至终一直沉迷科研，无暇社交。在诺贝尔奖新闻发布会上，记者现场提问Parisi是否期待得到诺贝尔奖，Parisi的回答说“possibility nonnegligible”（得奖的可能性为不可忽视）。这一回答可谓非常“统计物理”。

乔治·帕里西（Giorgio Parisi），1948 年出生于罗马，1970年毕业于罗马大学（Sapienza University）物理学专业。据施郁教授介绍，帕里西的爷爷和父亲都是建筑工人，希望他成为工程师。但是他通过阅读科普书，培养了对更抽象的科学的兴趣，发现科学演讲有挑战性，因此希望从事科学研究。在选择物理还是数学时，发生了纠结。但是他看到二十世纪物理学的辉煌成就，而数学比较神秘。因此决定学习物理。很快，他又希望从事物理学的研究工作。当时粒子物理被认为时最具挑战性、最重要的，而 卡比博（Nicola Cabibbo）被认为是当时意大利最优秀的粒子理论家。因此他在卡比博指导下获得博士学位。然后去罗马附近的Frascati国家实验室工作了10年，然后成为罗马大学Tor Vergata分校教授，1992年成为La Sapienza分校教授。

帕里西的研究领域主要集中在量子场论、统计力学以及复杂系统。迄今为止，Parisi载誉无数，包括1999年Dirac奖、2002年费米奖、2005年Heineman数学物理奖和2021年沃尔夫奖等等。

在研究生涯的初始，帕里西专注于高能物理学项目，提出了用于跟踪加速器中碰撞产生的粒子的Altarelli-Parisi 方程。他还参与了旨在进行量子理论计算的超级计算机 APE 项目。

在1979年到1983年期间，帕里西在无序的复杂材料中发现了隐藏的模式：复本对称破缺（replica symmetry breaking）。这一发现是帕里西对复杂系统理论最重要的贡献之一。它们使理解和描述许多不同的、显然完全随机的材料和现象成为可能。不仅在物理学界如此，在其他很多看似不相关的领域，比如材料科学、生物学、神经科学、和机器学习领域亦是如此。

这一伟大发现起源于一种具有奇怪磁性的金属合金：自旋玻璃。在普通的磁性物质中，原子的移动轨迹都是有序的。然而在自旋玻璃中，原子的排列处于一片彻底的混沌当中。帕里西创造性地通过“复制”来对原子进行操控。这一发现成为了我们了解复杂系统（Complex system）的起点。

复杂系统包含各种各样的现象，其中大量单元通过无序相互作用连接起来。这些单位可以是原子，也可以是神经元、基因、蛋白质、物种、代理等。近年来，帕里西甚至研究了大群椋鸟的飞行。副本也用于神经网络，在机器学习中具有重要应用。

除了复本对称破缺之外，帕里西还在最近的凝聚态物理学中引入了一些最重要的理论工具：其中包括粗糙表面的卡达尔-帕里西-张（Kardar-Parisi-Zhang, KPZ）模型；随机共振，一个在冰川演变中发现的反直觉过程；以及将超对称性应用于凝聚态的帕里西-索拉斯应用。

柏林自由大学达勒姆复杂量子系统中心研究自旋玻璃的史蒂文·汤姆森说：“帕里西参与发明了一些最强大和最重要的理论机器，用于理解自旋玻璃的行为和其他复杂的系统。他的工作对许多其他领域产生了深远的影响，包括粒子物理学、量子场论、神经网络理论和其他数学方法。这些成就的深度和广度是非凡的，很高兴看到所有这些工作都得到诺贝尔委员会的认可。”

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