北京时间17时45分|天目Tech+2021年诺贝尔物理学奖揭晓,一半授予了气象学家( 三 )


乔治·帕里西是意大利科学家 , 出生于1948年 , 毕业于罗马大学 。 获得获奖之前 , 他已经是物理领域的知名科学家 , 在粒子物理、量子场论、统计物理等领域都有突出贡献 。
此次诺贝尔物理学奖主要是表彰他在在无序的复杂材料中发现了隐藏的模式 。
这里的无序材料主要指自旋玻璃 , 是磁性金属合金亚稳定状态 。 我们要从微观层面去了解它 , 这种物质中 , 某种金属原子(如铁原子) , 会被随机混合到铜原子的网格中 。
即使混入其中的只有几个铁原子 , 它们也会以一种令人费解的方式彻底改变材料的磁性 。
北京时间17时45分|天目Tech+2021年诺贝尔物理学奖揭晓,一半授予了气象学家
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自旋玻璃结构示意图图片来自诺贝尔奖
每个铁原子的行为 , 或者称为“自旋” , 都表现得就像一个小磁铁 , 会受其附近其他铁原子的影响 。 在普通的磁体中 , 所有铁原子的“自旋”都指向同一方向 , 但在自旋玻璃中 , 一些自旋会指向相同的方向 , 另一些则会指向相反的方向 。
乔治·帕里西在关于旋转玻璃的著作的序言中写道 , 研究自旋玻璃就像观看莎士比亚戏剧中的人类悲剧 。 如果你想同时和两个人交朋友 , 但他们互相讨厌对方 , 结果就可能令人沮丧 。
1979年 , 乔治·帕里西取得了决定性的突破 , 他展示了如何巧妙地利用“副本方法”(一种研究无序态体系时所用的数学技巧 , 可以在同一时间内处理系统的许多副本)来解释自旋玻璃问题 。 他在副本中发现了一个隐藏的结构 , 找到了一种描述它的数学方法 , 并用了很多年去证明 , 在数学上是正确的 。
研究自旋玻璃模型有什么用呢?借用物理学科普博主傅渥成的回答:
自旋玻璃模是个高度抽象的模型 , 可以用来描述各种无序材料(胶体、颗粒态等) , 也可以被用来描述各种不同尺度的包含复杂相互作用的系统(例如大脑、网络、市场、复杂网络上人与人的相互作用) , 更抽象地来看 , 自旋玻璃模型也可以被看成是个概率图模型 , 在机器学习和组合优化问题中也可以发挥重要的作用 , 例如蛋白质折叠问题就可以用自旋玻璃模型来解释 。
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