十月份最吸引我的事情是一年一度的诺贝尔奖名单出炉。诺奖对于科学家们来说是终生成就奖，对于科研工作者是个风向标，而对普通人来说是一堂难得的小型科普课。
2021年诺贝尔化学学奖奖给了两位气象学家真郭淑郎、克劳斯·哈塞尔曼和一位化学学家乔治·帕里西，她们因“对理解复杂系统的开创性贡献”而得奖。简单来说就是在一个无序的、随机的、看上去没有规律的系统中找到了某种规律。
哪些是复杂系统？
全球气候，经济，世界人口，混沌现象，椋鸟涡动，蚁群，生物体，人脑，免疫系统，遗传和进化，囚徒困局，网路，元胞自动机，“三体”等，都是复杂系统。
例如上万只的椋鸟群为何能在空中迅速变换队型，且不互相碰上？它们是如何在没有指挥的情况下达到这么和谐的统一行动的？蚂蚁又是如何晓得该哪些时侯去哪儿觅食的？为何没有两片一模一样的雪花？全球气候是怎样变化的？其中椋鸟涡动也是帕里西的一个重点研究课题。
计算机科学院长、复杂系统研究的前沿科学家梅拉妮·米歇尔在《复杂》一书中写道：“复杂系统是由大量组分组成的网路，不存在中央控制，通过简单运作规则形成出复杂的集体行为和复杂的信息处理，并通过学习和进化形成适应性。”
她又补充道：“由于简单规则以无法预测的方法形成出复杂行为，这些系统的宏观行为有时亦称为涌现。这样就有了复杂系统的另一个定义：具有涌现和自组织行为的系统。而复杂性科学的核心问题是：涌现和自组织行为是怎样形成的。”
梅拉妮·米歇尔是认知科学家侯世达的中学生，前者是《哥德尔、艾舍尔、巴赫——集异璧之大成》一书的作者。米歇尔在《复杂》一书中详尽地介绍了多个领域关于复杂系统的研究，这是一本科普书，不须要相关背景知识也可以看懂。南京师范学院系统科学大学院士张江也在他创立的集智俱乐部官方网站上推荐了这本书。集智俱乐部仍然旨在于宣传、普及、推广复杂系统科学，并展开广泛的跨学科交流。
犹如宇宙中95%都是由暗物质和暗能量构成，自然界和社会中的事物绝大多数也都是无序的复杂系统。霍金曾预言“21世纪将是复杂性科学的世纪”。
去年的诺贝尔化学学奖为何奖给气象学家？
1824年，傅里叶便提出了“温室效应”。他据太阳的体温、地球与太阳的距离估算出了地表湿度，发觉月球地表实际气温比他估算的要高好多，猜想月球大气起到了隔热作用。但他没有找出具体的缘由。
化学学家庞加莱在研究三体问题时，第一次发觉了结果对初始条件的敏感依赖性，因三体运行轨道非常复杂，庞加莱曾感叹“太过复杂以至于我不想继续描述它们”。他总结道：“初始条件的细微差异有可能会造成最终现象的极大不同。后者的微小偏差会造成前者的巨大偏差。预测显得不可能……”
气象学家爱德华·洛伦兹曾提出：一只南非洲亚马逊河流域温带雨林中的蝴蝶，时常扇动几下翅膀，可以在两周之后引发韩国得克萨斯州的一场龙卷风。这便是知名的“蝴蝶效应”。
洛伦兹在用计算机预测天气的时侯，发觉初始值有微小的改变时，预测的结果却大相径庭。他的发觉让人们认识到天气系统也具有敏感的终值依赖性，也导致常年的天气不可预测，仅可预测短期天气。天气系统是一个复杂的混沌系统，受特别多诱因的干扰，极难预测。
真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼两位气象学家通过构建气候模型，将人类的局限又往前推动了一步。她们因对“地球气候的数学建模、量化可变性和可靠地预测全球变暖”的开创性贡献而获得2021年的诺贝尔化学学奖。
真锅淑郎：全球变暖是真的，主因是气体增多
真锅淑郎是法籍华裔气象学家，其在东京学院取得博士学位后，受英国国家海洋和大气管理局研究部约请，负责开发全球气候模型的工作，他也是耶鲁学院中级研究员。1967年，真锅淑郎便推论出，当大气中的甲烷浓度翻番时，地面气温将上升2.3度。他的研究除了强调气体是造成温度下降的主要诱因，且将其量化了。
人类用几六年的时间证明了气象学家的预测是正确的，尽管数值上可能有偏差。真郭淑郎的气候模型也从科学上斥责了全球变暖是阴谋论的说法。据悉，“全球变暖”已改名为“全球气候变化”，不止是气温下降，极端天气也会越来越多。
哈塞尔曼：是真的，并且是由于人类
另一位气象学家哈塞尔曼于1975年创立了英国马克斯普朗克气象研究所，并曾兼任美国气候估算中心的科学院长。他最重要的贡献是进一步增强了气候模型的预测精度，他分离出了人类噪声和自然噪声对气候的影响，他的研究阐明出人类活动从1960年代以来对全球变暖起主要作用。
这种研究复杂系统的科学家们从无序中找出有序，进而实现对整体系统的预测。1976年，哈塞尔曼开发了一个随机气候模型（哈塞尔曼模型），其中类似于布朗运动的随机波动确保了气候的可变性。他研究出了可以辨识自然现象和人类活动在气候中留下的特定讯号和指纹的技巧。
假如有一位隐型人在遛弯，而我们只能看见一只兔子前后左右无序的跑位路线，那我们如何能够推断出主人的行进路线呢，有哪些规律呢？如同我们只能见到局部的天气，但不晓得全球气候的迈向，而哈塞尔曼的研究做的工作便是提升了气候预测的确切性以及它内部变化的规律。
这三年极端天气频发，最切身的体味是上海明年春天的下雨显著增多了，河南、山西等地因连降大雨发生了水灾。去年登录我国的台风也显著增多了。还有美国的起火，亚洲多国也遭到了罕见洪涝。
联合国发布的气候科学报告《气候变化2021：自然科学基础》单独筹建了“气候变化中的极端天气风波”一章，首次展现极端天气风波是全球变暖的重要恐吓。报告强调未来温度每上升0.5度就会明显改变全球大部份地区极端天气与气候风波的频度和硬度，包括极端气温、极端降雨、台风、干旱等。为此，我国也提出了“碳中和”的计划。而我们每位人如同一只只蝴蝶，最终的气候就是那种混沌系统，在到达不可挽回的阀值前，能够作出一点点努力。
她们两位其实是气象学家，但都运用了统计数学学和非线性动力学的方式，通过建模剖析，解决了宏观大气运动的问题，成功定量预测了气候变化，且复杂系统本身就是跨学科的交叉领域，因而获得了诺贝尔化学学奖。哈塞尔曼在接受专访时表示“宁愿自己没有得诺奖，也不希望全球变暖”。
帕里西的贡献
诺贝尔化学学奖的另一半被授予一位美国理论化学学家——乔治·帕里西，以嘉奖他“发现了从原子到行星尺度的数学系统中无序和波动的互相作用”。
复杂系统科学家朗顿曾用“混沌的边沿”一词形容复杂系统。复杂科学家张江说有序和无序是可以转换的，复杂系统不是有序也不是无序，而是当你从不同的尺度去看一个复杂系统，它既可能从大量的无序中形成有序，又可以从大量的有序中，形成出混沌现象。而帕里西便是将一类复杂系统的内部的转换秘密的原理用物理形式抒发了下来。
帕里西在多个数学领域都有突破性的贡献，如粒子化学、粘结现象、优化理论、数学化学等，被誉为近几六年最具创造性和最具影响力的理论化学学家之一。此前帕里西也获得过不少数学和数学界的重量级奖项，狄拉克奖、费米奖、玻尔兹曼奖状、马克斯·普朗克奖状、拉格朗日奖、沃尔夫化学奖等。
他目前是罗马学院的量子理论院士，研究领域包括量子场论、统计热学和复杂系统。他在从原子到行星尺度的每一个不同层次的复杂数学体系中，都阐述了无序和波动互相作用的普适规律。他的主要贡献有和圭多·阿塔雷利共同提出了阿塔雷利—帕里西方程（DGLAP多项式）、自旋玻璃谢林顿—柯克帕特里克模型（载流子玻璃）的精确解、描述界面生长的动力学标度的卡达尔—帕里西—张多项式（KPZ多项式）、鸟群中的涡动等。
复杂系统内部的简单规律
帕里西获得诺奖最重要的缘由是他在无序材料和随机过程理论上的革命性贡献，他给出了载流子玻璃模型平衡态的精确解。
载流子玻璃不是玻璃，在汇聚态化学中，载流子玻璃指的是一种无序的随机性的磁量子态，是磁性合金材料的一种亚稳定的状态。例如把少量带磁性的铁原子加入到非磁性的铜原子中，合金整体的磁性才会发生改变，磁性会随着气温的变化呈现非线性的随机改变。类似于我们日常看到的玻璃的这些无序的非晶体，玻璃的主要物理成份是氢氧化铝，没有固定的融化体温，而氢氧化铝的有序晶体状态为石英、水晶。
载流子玻璃的磁性之所以呈现非线性的随机状态，是由于合金内部的相邻原子彼此间的阻挫现象，原子在载流子时的磁体方向彼此互斥，一直处于随机变化状态。从分布上看是无序随机的状态，但从宏观上又表现出某种规律。这些被称为阻挫现象。这些现象在自然界和人类社会中普遍存在。
阻挫是一种竞争的互相作用，假如在人与人之间就表现为，你和A、B两个人都不合，A和B又是死对头，但有一个项目促使大家三个人不得不合作，此时，你该怎么存在与两个人之间，能够让这个合作达成，且耗损最小，成效最高。我们从外部看，任取一个顿时与其他顿时三个人的状态就都不太一样，处于一种变动的既有合作又有竞争的无序状态中。
载流子玻璃体系也是一种阻挫系统。帕里西创造性地引入了一种新的物理估算方式，并求解出了载流子玻璃模型平衡态的一个精确解析解，成功用物理描述了这些规律。
米歇尔在《复杂》一书的结尾提及复杂系统科学的突破须要“等待卡诺”，也就是须要有一位像物理家卡诺一样能以物理与建模的方式精确描述不同的复杂系统间的普适性的规律，如今看来帕里西起码在这一类复杂系统上找到了一种普适性的物理描述方式，可以应用到“从原子到行星尺度的数学系统中无序和波动的互相作用”。他所运用的物理方式在物理界也得到了认可。
帕里西的研究，阐明了载流子玻璃模型中无序粒子组合的背后都有隐藏的结构和模式，找到了该模型的普适规律。而这一规律的应用除了限于数学领域，也可应用在物理、计算机科学、生物学、神经科学、机器学习等众多领域。
帕里西曾研究过椋鸟群，他表示自己的大部份研究都涉及简单行为怎么造成复杂的集体行为，而这种原理既适用于载流子玻璃，也适用于椋鸟群，尽管两者看似并没有哪些联系。他和团队剖析估算了由几十万只椋鸟组成的鸟群的飞行数据，并完善了描述它们的模型。它们没有一个统一的脑部，却表现出了极具智慧的行动，整体和谐统一，急速变换形状。而这项研究的成果也可以推广到其他类似的复杂系统和材料上。
复杂系统对我们的启示，例如书籍的未来
“所有由个体简单行为互相作用形成的集体行为系统物理学基础电子书，都可以称为复杂系统。”
在看完《复杂》一书，及了解到越来越多的复杂系统后物理学基础电子书，发觉看上去随机无序的混沌假象下居然有着各自的简单规律。有序和无序也是同时发生的，有时侯风波呈现下来的宏观层面似乎是无序的，但内部却都遵守着一定的规律，有时侯整体看上去是有序的，但其内部却是随机的分布。不确定和变化才是永恒的。
经济上的复杂性表现为看不见的手，每位人都尽量将自己的利益最大化的同时力求与参与合作的人多赢。
有人也联想到了《道德经》中的“道生一，一生二，二生三，三生万物”的思想。似乎个体间相互作用的规律是某种“道”，万物是相生相克的，此消彼长，但由于阻挫的存在，永远没法达到稳定的平衡态，所以内部是不断进行随机运动的，看上去就是乱而无序，但她们却遵照着一种模式，而这个原理居然能够用物理描述下来。
还想到有研究西医的同事说西医是极其晦涩的一门学问，那位同学专门从北京来到上海，就是为了研究西医。其实我不太了解，但由于人体也是个复杂系统，所以修补这个复杂系统的学问必然是个更复杂的学科。
包括纸质书为何不会衰落，尽管书城有可能衰落，由于书城面对的竞争对手是电商、短视频等渠道。但纸质书面对的是一个复杂系统——人脑。我也看电子书，但电子书看之后很容易忘掉。原先这是有科学根据的。
刊登在《读库2006》中的《纸质书何以延续至今》一文写道：“基于目前的考古证据，人类创造文字的历史只有五千年，与人类数百万年的进化史相比，这就是弹指一挥间。也正由于这般，我们并没有足够的时间进化出专门用于阅读的神经支路；相反，人类创造的文字系统和阅读工具必须适应我们的脑部”。而纸质书便是这样一种阅读工具。
“我们的脑部还逗留在数千年与纸质书相随的阅读习惯里，不可能短期内进化并适应新的阅读习惯，于是在这样快速阅读的过程中，并没有真的记住哪些信息，只是字面意义上的‘用嘴巴过了一遍’，因为语音加工跟不上，也就无法对文本进行深度加工。”
为此，纸质书籍仍然有不可替代的价值。
书籍交易的媒介和方法却是可以代替的。想售出一本书，须要先到达目标读者。以前读者通过逛书城发觉一本书籍，现在更多的读者在同学圈、公众号、社交网站、短视频里发觉书籍。
此前认为短视频与书籍是互斥的，短视频与书籍即使在时间上是互斥的，同一时间只能看一个，但若果将书籍的内容嵌入视频，那就共生的关系，说究竟都是人们获取知识或则娱乐的一种渠道。用短视频作为媒介分享阅读纸质书籍的美好与收获，前往更多的读者，也可以是当下一种挺好的书籍推广形式。
随着技术的发展，似乎接出来短视频会式微，而混和现实（MR）之类会成为新时代的主流。但万变不离其宗，我们阅读的本质是好奇心，开书城、做编辑、做短视频、做营销等本质都是知识的传播与分享。
但，书籍永远不会衰落，起码在我们攻破人类神经系统这个复杂系统之前。
参考资料
书籍：
《复杂》（梅拉妮·米歇尔）
《复杂的引擎》（梅菲尔德）
公号文章：
《深度剖析2021年诺贝尔化学学奖》（张江，集智俱乐部）
《复杂的世界简单的规律》（中国科学刊物）
《刚刚，2021诺贝尔奖数学学奖颁给了研究复杂化学系统的她们》（中科院化学所）
视频：
《推翻百年规则！2021年诺贝尔化学学奖，为什么这么反常》（艾栗夏）
《2021诺贝尔化学学奖专家剖析》（好奇星人知识酱）
本文首发于良莠书城公众号