2021年10月9日
今年諾貝爾物理學獎由三人瓜分,美籍日裔氣象學家真鍋淑郎(Syukuro Manabe)與德國氣象專家哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)平分500萬瑞典克朗獎金,而意大利物理學家帕里西(Giorgio Parisi)就獨得500萬瑞典克朗。三人在複雜物理系統(Complex System)中取得突破性貢獻,獎項也突顯諾獎未必是頒發給主流學者。由原子到星球,也離不開複雜系統,無序與隨機看似矛盾,卻與「有序之道生於無序之道」不謀而合。
天有不測之風雲,理論上,地球氣候變化莫測,人類是無法預測天氣狀況,卻能用複雜系統破解。「複雜系統的特性是隨機及混亂,且難以理解,今年獎項肯定了預測長期行為的新方法。」瑞典皇家科學院(Royal Swedish Academy of Sciences)在聲明中表示。
氣候變化研究先驅真鍋淑郎,1931年在日本出生,現為美國普林斯頓大學高級研究員,早在上世紀六十年代就領導開發氣候物理模型,成為第一個分析輻射平衡與氣團(air masses)之間如何產生相互作用的科學家。
被問及氣候變化與政治的關係時,真鍋打趣回應:「這問題比研究氣候變化難得多,氣候變化與農業、能源等不同領域關係密切,很難三言兩語總結,但我們必須努力減慢它的影響,考慮如何適應環境的變化。」
印證氣溫暖化根源
與真鍋同年的哈塞爾曼,任職漢堡馬克斯普朗克氣象學研究所,在前輩奠定了基礎後,成功建立了將天氣與氣候互相連繫的模型,解釋了天氣的多變及混亂,及後還印證了全球氣候暖化,根本源於人類不斷增加排放二氧化碳。
科學家講求精準,最怕就是隨機性, 惟1948年出生的帕里西(任職羅馬大學),於八十年代發現了複雜無序系統中的隱藏模式,讓人們理解許多看似完全隨機的現象,並適用於數學、生物學、神經科學等各個領域。
複雜系統與我們經常聽到的蝴蝶效應有關,1963年,氣象學家洛倫茲(Edward Lorenz)已經為比較天氣的對流運動寫下簡化的方程式──天氣就像精密的時鐘,只要設置好時分秒針,便會精確地行走,排除不確定性的干擾,但它是非線性方程式,無法利用簡單的數學計算出來。如果把方程式輸入電腦,然後畫出它的軌跡,其實就像一隻展開了翅膀的蝴蝶。
驟眼看,它的運動根本缺乏規律,但又非無跡可尋。簡言之,對天氣預報一類的預測,只要出現非常輕微的誤差,就會對結果造成雲泥之別。舉一個具體例子,奧運會的射擊選手實力非常接近,每個神槍手都能在遠距離擊中紅心,為何在女子10米氣步槍決賽,為中國射落第一金的楊倩總分達251.8分,第八名的南韓姑娘朴熙文連120分都不到,原因正是每發子彈的輕微誤差,導致結果出現幾何級別的距離。
與陰陽論不謀而合
然而基於大數法則(Law of Large Numbers),就算每次結果不同,只要不斷重複的話,平均值其實也是相差不遠。無序中有序的現象,日常生活中隨處可見,你有沒有試過在不同舖頭購買了電影DVD,回家後才發現原來已有一隻一模一樣的DVD!
退後一步,複雜系統所謂的「無序」(disorder),符合中國人所說的「混沌」(chaos),與道家的陰陽之說不謀而合。天下萬物生於有序之道,有序之道生於無序之道。物理學講求定律、法則,一隻雀仔的行為無辦法預測,但當數量增加到100隻甚至1000隻時,科學家卻能夠進行準確的判斷,從而了解牠們如何根據氣候變化而南遷北移。道家所講的穩定性系統,最終還是會毀滅,由有到無,像宇宙一樣。
道家講的「無為」,不是散漫、舒服,無為只是手段,而無不為才是目的。引申到「無為而治」,本質上以法治國,絕非人治。制度就是道的規律,用公平、公正的制度約束臣民的行為,社會自然井然有序,反之,無形之手不斷作出過多的干預,秩序必亂,法治必然崩潰。老子早就對君王說過,清心洞察,知人善任,只要把有能者放在適當的位置,放權給他們去做,絕對不必凡事都親力親為。
撰文 : 占飛
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