2021诺贝尔物理学奖出炉!首次授予气候物理学家

北京时间10月5日下午5点50分左右,英国皇家瑞典学院科学委员会决定将2021诺贝尔物理学奖授予日本科学家真部修郎(Syukuro Manabe)、德国科学家哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)和意大利科学家帕里西(Giorgio Bernstein),以表彰他们“对我们理解复杂物理系统做出的开创性贡献”

2021的诺贝尔奖为654.38+00万瑞典克朗(约合736万人民币)。

过去六年诺贝尔物理学奖得主名单

2020年,诺贝尔物理学奖的一半颁给了罗杰·彭罗斯,以表彰他证明了黑洞的形成,这成为广义相对论的有力证据。另一半由Reinhard Genzel和Andrea Ghez分享,以表彰他们在银河系中心发现超高质量和高密度的物质。

2019年,美国普林斯顿大学教授詹姆斯·皮布尔斯(James Peebles)、瑞士日内瓦大学教授米歇尔·马约尔(Michel Mayor)、日内瓦大学教授迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)因“他们在天体物理学方面的发现”而获奖。

2018年,美国科学家亚瑟·阿什金、法国科学家杰拉德·穆鲁和加拿大科学家唐娜·斯特里克兰获得“激光物理领域突破性发明”奖。

2017年,雷纳·韦斯、基普·索恩和巴里·巴里什三位美国科学家因“对LIGO探测器和引力波观测的决定性贡献”而获奖。

2016年,三位英美科学家大卫·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨因“从理论上发现拓扑相变和拓扑相物质”而获奖。

关于诺贝尔物理学奖的一点小知识

作为根据诺贝尔遗嘱设立的五个奖项之一,物理学奖授予“在物理学领域做出最重要发现或发明的人”。与其他诺贝尔奖相比,物理学奖的推荐和评选过程更加漫长和细致。诺贝尔物理学奖的规则规定,获奖者的贡献必须“经受住了时间的考验”。这意味着诺贝尔委员会经常在几十年后为科学发现颁奖。自1901设立以来,诺贝尔物理学奖已经走过了百年历程,记录了物理学发展史上无数的里程碑,成为人类文明不可分割的一部分。

按照规定,一个诺贝尔奖最多只能颁给两个不同的成果,奖金会平分。而如果一项成果是两三个人共同完成的,奖金会共同授予他们。奖金最多可由3人分享。

从1901到2020年,诺贝尔物理学奖已经颁发了114次,其中1916,1931,1934。正如组委会所说:“如果候选人的贡献不符合要求,那么奖金将保留到第二年。如果第二年仍然没有合适的人选,那么奖金将返还基金会的初始基金。”此外,在两次世界大战期间,诺贝尔奖很少颁发。

俗话说,趁早出名。迄今为止,最年轻的诺贝尔物理学奖获得者是劳伦斯·布拉格。1915,25岁时,因用X射线研究晶体中原子和分子结构的贡献,与父亲亨利·布拉格一起获得诺贝尔物理学奖。

迄今为止,诺贝尔物理学奖年龄最大的获得者是阿瑟·阿什金,他在2018年获得诺贝尔奖时已经96岁了。获奖理由是“激光物理领域的突破性发明”。

在诺贝尔奖的历史上,美国物理学家约翰·巴丁获得过两次诺贝尔物理学奖。1956约翰·巴丁因对半导体和晶体管效应的研究获得诺贝尔物理学奖。1972年,他因超低温理论再次获得诺贝尔物理学奖。

复杂系统的特点是随机性和无序性,很难理解。今年的奖项认可了描述它们和预测它们长期行为的新方法。

地球气候是一个对人类至关重要的复杂系统。Shuro Makoto展示了大气中二氧化碳含量的增加如何导致地球表面温度的增加。在1960年代,他领导了地球气候物理模型的发展,是探索辐射平衡和气团垂直输送之间相互作用的第一人。他的工作为当前气候模型的发展奠定了基础。

大约十年后,Klaus Hasselman创建了一个将天气和气候联系起来的模型,从而回答了为什么在多变混乱的天气下,气候模型依然可靠的问题。他还开发了识别特定信号和指纹的方法。自然现象和人类活动都在气候上留下了痕迹。他的方法已经被用来证明大气温度的升高是由于人类排放的二氧化碳。

大约在1980年,乔治·帕里西在无序而复杂的材料中发现了隐藏的模式。他的发现是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,不仅在物理领域,而且在其他非常不同的领域,如数学、生物学、神经科学和机器学习。

“今年获得认可的发现表明,我们对气候的理解是建立在坚实的科学基础和对观测结果的严谨分析之上的。今年的获奖者为我们更深入地理解复杂物理系统的特征和演化做出了贡献。”诺贝尔物理委员会主席托尔斯·汉斯·汉森说。

为复杂的世界寻找最简单的科学定律

乔治·帕里西获得诺贝尔奖不足为奇。事实上,科学家的学术主页已经被引用了9万多次。在此之前,他获得了除诺贝尔奖之外几乎所有科学奖项的物理学奖。“parisi是一位非常有影响力的理论物理学家,他通过统计物理和复杂系统方法进行研究,”上海交通大学自然科学研究所和物理与天文学院的张教授解释说。“一般来说,晶体中的原子是以周期性结构排列的,但许多复杂系统在这个晶体中没有空间顺序,处于随机性很强的热力学非平衡状态,这使得一些传统的物理研究方法很难在复杂系统中奏效,但parisi发展了许多方法来研究无序和随机的复杂系统。”

今年,帕里西还获得了沃尔夫奖。颁奖词评论说:“他的工作对物理学的不同分支都有很大影响,包括粒子物理、临界现象、混沌系统、最优化理论和数学物理。”张认为,复杂系统的研究进展需要多学科的融合和交叉;随着大数据和计算能力的发展,这一领域也将迎来快速进步,帮助科学家探索新的研究范式,以更好地探索现实世界。

值得注意的是,parisi的研究非常有趣,有些超出了传统物理研究的范围,比如烧纸后不规则的边界,和谐的飞鸟。“这些起源于生物学和材料科学的问题至今还没有得到完全的解答。物理学家积极参与这些交叉研究,试图找到最简单和最普遍的复杂问题的模型和机制,以帮助人类更好地了解世界,”张说。目前中国的科研团队也在这些领域努力。

诺贝尔物理学奖每年评选颁奖一次,暂停六年(1916,1931,1934,1940-1942)。到2020年,诺贝尔物理学奖已经颁发了114次,共有215人获奖。美国物理学家约翰·巴丁(John bardeen)因晶体管效应和超导BCS理论获得1956和1972两项大奖,是唯一两次获奖的科学家。

2020年诺贝尔物理学奖一半由罗杰·彭罗斯获得,另一半由莱因哈德·根塞尔和安德烈·戈茨共同获得。三位科学家因发现银河系中心超大质量致密天体而获奖。咖啡师还从世界顶级科学家论坛(WLF)了解到,reinhard Gensel已受邀参加10月初在165438+举办的第四届世界顶级科学家论坛,并在大师讲堂分享他对黑洞的研究。

数据显示,诺贝尔物理学奖只颁给了1人,出现了47次;授予两人,共32次;授予三个人,它出现了35次。近年来,两三个人获奖的频率大大增加,上一次获得诺贝尔物理学奖的物理学家可以追溯到1992年获奖的乔治·查尔帕克(georges charpak)。

迄今为止,诺贝尔物理学奖最年轻的获得者是威廉·劳伦斯·布拉格,他在25岁时获奖。1915年,他和父亲威廉·亨利·布拉格同时中奖;2065438+2008年,阿瑟·阿斯金以96岁高龄获奖,是诺贝尔物理学奖得主中最年长的。

统计显示,诺贝尔物理学奖获得者中,20-29岁的只有1人。30-39岁的有23人;40-49岁获奖人数最多,达到55人;50-59岁也是获得诺贝尔物理学奖的“高峰期”,有52人;60-69岁有43人;70-79岁有26人;80-89岁获奖者有15人;90-99岁的人数也只有1。

历史上曾有四位女性获得诺贝尔物理学奖,分别是大家熟知的“居里夫人”玛丽·居里、德裔美国物理学家玛丽亚·格佩特·迈耶、2018年的获奖者唐娜·斯特里克兰以及去年的获奖者安德里亚·戈茨。其中,玛丽·居里两次获得诺贝尔奖。1903年,居里夫妇和贝克雷尔因为对放射性的研究获得了诺贝尔物理学奖。1911年,居里夫人因发现钋和镭再次获得诺贝尔化学奖,成为世界上第一个获得两次诺贝尔奖的人。

有学者表示,与其他自然科学奖项相比,诺贝尔物理学奖的规律性更加明显:宇宙天体物理、粒子物理、原子分子光物理、凝聚态物理四大领域依次出现。然而,近年来天体物理学却频频上演——2065 438+05是粒子物理学的获奖成果;