日前，諾貝爾物理學獎獲得者、意大利理論物理學家喬治·帕里西教授做客華中科技大學云端，做了一場題為《跨尺度“復雜系統”：探略世界中最簡科學規律》的講座。400多名華中科大師生聆聽講座并參與線上互動。
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鳥群變化。華中科大供圖。
喬治·帕里西是意大利理論物理學家，2021年諾貝爾物理學獎獲得者，意大利猞猁之眼國家科學院院士，法國科學院外籍院士、美國國家科學院院士。2021年，他因發現了“從原子尺度到行星尺度的物理系統中的無序和漲落的相互作用”被授予諾貝爾物理學獎。除了諾貝爾獎外，喬治·帕利西還曾獲得Dirac獎、費米獎、Heineman數學物理獎、沃爾夫獎等。
帕里西最著名的工作是發現了具有無序性的自旋玻璃系統中隱藏的對稱性破缺行為，并由此發展出一種包含許多不同復雜系統的有序和隨機現象的理論，成為復雜系統理論的基礎。這不僅影響了物理學研究，也對數學、生物學、神經科學和機器學習等研究領域產生了影響。
講座中，帕里西首先回顧了他獨特的研究歷程。他的研究領域不斷變換，從基本粒子和量子場論，再到統計物理、凝聚態和復雜系統。帕里西認為，跨不同領域研究可以幫助尋找不同尺度系統中物理現象的聯系，進而獲得啟發并得到重要發現。
在講座的主體部分，帕里西詳細介紹了其團隊關于椋鳥群集體行為的研究。該團隊注意到，由數百只椋鳥構成的椋鳥群在受到鷹隼攻擊時，會迅速調整鳥群的形狀，避開鷹隼攻擊以減少損失。在此過程中，每只椋鳥實際上只會和其附近的椋鳥進行信息交流。這種局域的信息交流如何以極快的速度影響整個鳥群的行為，便成了一個有趣的復雜系統問題。科學家們希望解答這一問題，并且能夠在計算機上模擬鳥群和類似動物群體的集體行為。
為此，帕里西設計了精巧的實驗，對鳥群中椋鳥的位置進行拍攝，并以此獲得了椋鳥集體行為的定量實驗結果。他分享了團隊建立數值模型的研究過程，并展示了團隊獲得的鳥群運動截面，展示了數千只鳥如何通過局域的相互信息交流，形成一個具有臨界性質的整體。從這些結果中可以看到，鳥群的集體行為從個體間相互作用的過程中涌現出來。
“通過這次講座，我了解到鳥群行為中隱藏的規律，以及它與統計物理學的緊密聯系。這種全新的認識角度和思考方式對我很有啟發。”華中科大物理學院研究生李香北表示。
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(資料圖)
