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第三百三十八章 復雜系統

今年獲得克拉福德地球科學獎的有兩位,他們分別是真鍋淑郎(Syukuro Manabe)和蘇珊•所羅門(Susan Solomon)。

真鍋淑郎出生于日本愛媛縣新宮,畢業于東京大學,不過他現在已經加入了美國國籍,而且他現在就在美國的普林斯頓大學擔任高級研究員,和趙賢才也算是同事了。

蘇珊•所羅門是美國海洋暨大氣總署(NOAA)化學部的資深科學家,是麻省理工學院地球、大氣和行星科學系的教授,同時也是全球大氣化學界的領軍人物之一。

「真鍋淑郎和蘇珊•所羅門在氣候研究中發揮了主導作用。他們獲得了瑞典2018年克拉福德地球科學獎,價值六百萬克朗,因為他們為幫助應對我們這個時代最大的全球挑戰之一提供了決定性的知識……

大氣物理學家真鍋淑郎在1960年代對大氣動力學進行開創性研究後,創建了第一個全球氣候模型。

在這個模型中,他將大氣和地面上發生的過程與海洋的運動及其熱平衡聯系起來。

這種使用大尺度數值模擬來預測地球溫度如何受到大氣二氧化碳水平影響的新方法是一項重大突破,研究人員終于擁有了研究地球復雜氣候系統所需的強大工具。

他工作的基礎仍然是當代氣候模型的基礎……

大氣化學家蘇珊•所羅門解決了1980年代南極臭氧洞外觀的難題,在南極大氣中進行以理論和化學測量為重點的研究。

她檢查了由于極端寒冷而每年在那里形成的平流層雲中的冰晶,這些冰晶導致化學過程的啟動,這些化學過程與以前假設發生的化學過程不同。

在此基礎上,蘇珊•所羅門提出了一種理論,解釋了人為氟氯化碳排放與早春南極平流層發生的化學過程之間的聯系,這些化學過程導致其臭氧層的廣泛消耗。她的理論被平流層的測量結果所驗證。後來,蘇珊•所羅門(Susan Solomon)展示了南半球臭氧層的厚度如何影響大氣流量和溫度,一直到地面……」

趙賢才一開始是研究數學的,就算現在要轉換研究方向,開始研究物理,但他對于真鍋淑郎和蘇珊•所羅門依舊是沒什麼了解的。

蘇珊•所羅門是一位大氣化學家,和物理學幾乎扯不上什麼關系,在這之前趙賢才甚至連她的名字都沒听過。

上面這些關于蘇珊•所羅門的事情,也都是克拉福德獎官網的新聞稿上的內容。

倒是真鍋淑郎這個名字,趙賢才在之前查看大量物理資料和論文的時候倒是的確有看到過,但他對這個名字的印象還是不深。

畢竟雖然真鍋淑郎在東京大學獲得博士學位之後,就前往美國國家海洋和大氣管理局從事研究工作的,但不管怎麼說他也算是一位物理學家。

誰說地球物理不算物理?

而且真鍋淑郎提出的大氣與海洋相結合的新氣候模型,也算是利用數學模型揭露二氧化碳濃度上升對地球變暖的影響了,2015年的《巴黎協議》就用了他推測的數據。

而趙賢才之所以會在一些文獻中看到真鍋淑郎的名字,則是因為真鍋淑郎的研究其實也和趙賢才一直在研究的東西有關。

趙賢才現在雖然對氣候學沒什麼興趣,但對于復雜系統,他還是很感興趣的。

所謂復雜系統plex system,是指那些本身難以直接建模的系統,它是由許多相互作用的元素組成,組成元素之間以及系統和環境之間存在的依賴、競爭、關聯等復雜作用。

復雜系統的例子無處不在,真鍋淑郎所研究的全球氣候就是其中之一,另外還有有機體、人腦、電網、交通、通訊系統等基礎設施網絡、城市社會和經濟組織網絡、生態系統、活細胞、甚至整個宇宙,這些都可以看作是復雜系統。

當初獲得系統之後沒多久,趙賢才便有了利用系統之前的那些數據,來建立一個完善的數學模型,以預測系統後續的任務發布情況以及任務獎勵情況等。

只不過之前把重心放在數學上的時候,趙賢才實在是抽不出太多的精力來放在這上面,畢竟他雖然聰明,但不管怎麼說還是只有一個腦袋。

而在從系統那里知道「混亂囈語」的事情,並決定把研究重心從數學改為物理之後,趙賢才的時間也差不多都花在了學習物理知識上。

直到最近這段時間,他這才有大把時間研究和完善相關的數學模型。

可因為從獲得系統到現在,可供利用的系統數據實在太少,趙賢才只能在其他地方上完善自己所建立的數學模型了。

趙賢才現在的目的,就是建立一套在給定一些條件和數據之後,就能夠根據這些數據來大致預測出想要的結果的數學模型,或者說是一種數學方法。

畢竟對于不同的系統,所需要建立的數學模型絕大部分也都是不同的。

而復雜系統,正是他完善這種數學模型或數學方法的最佳試驗場。

只不過這條路的難度,實在是太大了,而且有些東西也是不能夠預測的。

其實趙賢才的這種想法,早就有人提過。

早在1814年的時候,法國數學家皮埃爾-西蒙•拉普拉斯就提出了一種假想生物,此生物知道宇宙中原子確切的位置和動量,能夠使用牛頓定律來展現宇宙事件的整個過程,過去以及未來。

這種假想生物,被人們稱之為拉普拉斯妖。

拉普拉斯妖和麥克斯韋妖、薛定諤的貓以及芝諾的烏龜,被人們稱為物理學四大神獸。

不過隨著量子力學的發展,拉普拉斯妖的理論基礎也開始受到質疑。

特別是電子位置的不確定性被發現,和物理學的不可逆過程、熵、及熱力學第二定律都已經使拉普拉斯妖便成為了不可能。

因為拉普拉斯妖的可能性是建立在經典力學可逆過程的基礎上的,然而熱力學理論指出現實的物理過程都是不可逆的。

在看完了克拉福德地球科學獎今年的新聞稿之後,趙賢才雖然對新聞稿中提到的真鍋淑郎和他提出來的氣候模型很感興趣,但他也並沒有立刻去查找相關的資料,而是又查看起今年克拉福德數學獎的新聞稿來。

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