地球气候是一个规模极其复杂的系统。在微观层面上，材料中原子和分子的复杂物理现象也是如此。2021 年诺贝尔物理学奖汇集了三位科学家的工作，他们利用物理学的基本工具阐明了如此复杂的物理系统。
瑞典皇家科学院 10 月宣布，一半的奖金授予普林斯顿大学的气候科学家真锅修郎 (Syukuro Manabe) 和德国汉堡马克斯·普朗克气象研究所的克劳斯·哈塞尔曼 (Klaus Hasselmann)，以表彰他们在地球气候模拟和全球变暖预测方面所做的工作 5. 1000 万瑞典克朗（超过 110 万美元）奖金的另一半授予罗马第一大学的物理学家 Giorgio Parisi，他致力于理解无序材料中的剧烈波动。
所有三位研究人员都使用了类似的策略，在模型中隔离复杂系统的特定部分，模型是自然界中发现的事物的数学表示。布朗大学的物理学家布拉德·马斯顿说，通过研究该模型，然后将这种理解融入到更复杂的描述中，研究人员在理解原本令人困惑的系统方面取得了进展。“构建模型是一门艺术，它足够丰富，可以给你带来有趣甚至令人惊讶的结果，但又足够简单，你可以希望理解它。”
该奖项通常与政治无关，但它向世界领导人传达了一个信息：“全球变暖的概念是建立在坚实的科学基础上的，”瑞典皇家科学院秘书长约兰·汉森在宣布获奖者时表示。自工业化前时期以来，人类排放的温室气体（包括二氧化碳）已使地球平均温度升高超过 1 摄氏度。变暖正在影响地球上的每个地区，加剧热浪、野火和干旱等极端天气事件。 序列号：8/9/21）。
诺贝尔物理学委员会成员、耶鲁大学的约翰·韦特劳弗 (John Wettlaufer) 表示，真锅的工作为气候建模奠定了基础。“他确实构建了所有未来气候模型所依据的模型，”韦特劳弗在获奖后的一次采访中解释道。“这个脚手架对于改进气候预测至关重要。”
真锅研究了二氧化碳水平上升将如何改变地球温度。Manabe 于 1967 年与人合着的一篇论文中的简化气候模型模拟了大气的单柱，其中气团随着变暖和冷却而上升和下降，结果表明，大气中二氧化碳含量增加一倍，温度就会升高 2 度以上 C. 这种理解可以被整合到更复杂的模型中，这些模型模拟整个大气层或包括海洋的影响，例如（ 序列号：5/30/70）。
“我从来没有想到我开始研究的这个东西会产生如此巨大的后果，”真锅在普林斯顿大学的新闻发布会上说。“我这么做只是因为我的好奇心。”
哈塞尔曼研究了地球气候的演变，同时考虑了不同过程运行的时间尺度的多样性。日常天气的随机性与季节性变化和地球海洋逐渐加热等缓慢得多的过程形成鲜明对比。哈斯勒曼的工作有助于展示如何将短期抖动纳入模型中以了解气候的长期变化。
马里兰州大学帕克市美国物理研究所首席执行官迈克尔·莫洛尼表示，该奖项是对科学家对气候理解的肯定。“我们为了了解气候危机的影响而依赖的气候模型是世界性的——科学与过去几年获得诺贝尔奖认可的所有其他伟大发现并驾齐驱。”
就像地球上的天气模式一样，材料中原子的内部世界可能是复杂且无序的。帕里西的工作旨在了解无序系统内的过程，例如一种称为自旋玻璃的材料（SN: 10/18/02）。在自旋玻璃中，由于一种称为自旋的量子特性，原子的行为就像小磁铁一样。但原子无法就磁铁的指向方向达成一致，从而导致排列无序。
这类似于我们更熟悉的玻璃类型——一种原子无法有序排列的材料。帕里西对这种旋转玻璃提出了数学描述。他的作品还涉及各种其他复杂的主题，从湍流到描述八哥等动物运动的集群模式（ 序列号：2014 年 7 月 31 日 ）。
尽管帕里西的工作并不直接关注气候问题，但在诺贝尔奖宣布期间的一次采访中，帕里西评论了这一半的奖金：“很明显，为了下一代，我们必须立即采取行动。”
卡罗琳·格拉姆林 (Carolyn Gramling) 对报道这个故事做出了贡献。
