日前，诺贝尔物理学奖获得者、意大利理论物理学家乔治·帕里西教授做客华中科技大学云端，做了一场题为《跨尺度“复杂系统”：探略世界中最简科学规律》的讲座。400多名华中科大师生聆听讲座并参与线上互动。
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鸟群变化。华中科大供图。
乔治·帕里西是意大利理论物理学家，2021年诺贝尔物理学奖获得者，意大利猞猁之眼国家科学院院士，法国科学院外籍院士、美国国家科学院院士。2021年，他因发现了“从原子尺度到行星尺度的物理系统中的无序和涨落的相互作用”被授予诺贝尔物理学奖。除了诺贝尔奖外，乔治·帕利西还曾获得Dirac奖、费米奖、Heineman数学物理奖、沃尔夫奖等。
帕里西最著名的工作是发现了具有无序性的自旋玻璃系统中隐藏的对称性破缺行为，并由此发展出一种包含许多不同复杂系统的有序和随机现象的理论，成为复杂系统理论的基础。这不仅影响了物理学研究，也对数学、生物学、神经科学和机器学习等研究领域产生了影响。
讲座中，帕里西首先回顾了他独特的研究历程。他的研究领域不断变换，从基本粒子和量子场论，再到统计物理、凝聚态和复杂系统。帕里西认为，跨不同领域研究可以帮助寻找不同尺度系统中物理现象的联系，进而获得启发并得到重要发现。
在讲座的主体部分，帕里西详细介绍了其团队关于椋鸟群集体行为的研究。该团队注意到，由数百只椋鸟构成的椋鸟群在受到鹰隼攻击时，会迅速调整鸟群的形状，避开鹰隼攻击以减少损失。在此过程中，每只椋鸟实际上只会和其附近的椋鸟进行信息交流。这种局域的信息交流如何以极快的速度影响整个鸟群的行为，便成了一个有趣的复杂系统问题。科学家们希望解答这一问题，并且能够在计算机上模拟鸟群和类似动物群体的集体行为。
为此，帕里西设计了精巧的实验，对鸟群中椋鸟的位置进行拍摄，并以此获得了椋鸟集体行为的定量实验结果。他分享了团队建立数值模型的研究过程，并展示了团队获得的鸟群运动截面，展示了数千只鸟如何通过局域的相互信息交流，形成一个具有临界性质的整体。从这些结果中可以看到，鸟群的集体行为从个体间相互作用的过程中涌现出来。
“通过这次讲座，我了解到鸟群行为中隐藏的规律，以及它与统计物理学的紧密联系。这种全新的认识角度和思考方式对我很有启发。”华中科大物理学院研究生李香北表示。
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