期刊-2025-06

陈晓松:深潜复杂之境 激荡科学壮阔

文/本刊记者 王怡

2025年06月20日

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英国理论物理学家史蒂芬·霍金曾断言“21世纪是复杂性科学的世纪”,从蛋白质折叠到气候变化,从大脑运作到社会演进,复杂系统科学正试图揭示这些系统背后的普遍规律。

复杂系统科学因其跨学科范式、多尺度的研究视角、普遍联系的世界观以及对人类可持续未来的深刻影响吸引着众多科学家投身其中。北京师范大学系统科学学院教授陈晓松,以其卓越的学术成就和前瞻性的科研布局,成为复杂系统科学领域的杰出代表人物。

深耕中凝练科研方向


陈晓松的科研轨迹横跨欧亚大陆,早期在华中师范大学物理系集中于理论物理和高能物理领域,在德国柏林自由大学攻读自然科学博士时则聚焦“液体物理和统计物理”。从求学到工作旅德十三载,他坦言始终牵挂着祖国的科研建设,2000年在中国科学院的相关政策支持下,他回国担任中国科学院理论物理研究所研究员。

陈晓松身上集中体现着对于科学的开放探索,也闪烁着人文主义的精神复归。2004年起,世界知名复杂科学研究中心圣塔菲研究所与中国科学院理论物理研究所联合在北京开设暑期学校,陈晓松被任命为中方校长,借此契机他得以领略复杂系统科学的种种魅力。

科学品味看似无形,却会潜移默化地影响科学家对研究课题的选择、对理论模型的构建,以及对实验结果的解释和处理。陈晓松在接触复杂系统科学的过程中,敏锐地厘清科研兴趣方向。他认识到复杂系统科学的发展,不仅能够带来自然科学的变革,弥补人类对宏观尺度科学规律认识的不足,而且可以渗透到社会复杂系统及社会科学的研究中,他决定改变此前方向完成科研转身。

着迷于复杂系统科学的深邃与发展前景的开阔,陈晓松潜心投入到复杂系统的相变与临界现象、气候系统的统计物理等方面的研究中。


使命中开创前沿引领


“2021年诺贝尔物理学奖授予3位科学家,以表彰他们‘对我们理解复杂物理系统的开创性贡献’。”陈晓松欣喜地看到,人类对世界的探索,已从还原论为主导,逐步过渡到与复杂性研究并重的新阶段。

理论物理领域的深厚积淀,使陈晓松具备了从微观层面理解复杂系统的独特视角。他利用O(n)对称各向异性场论和重整化群理论,证明了各向异性系统的普适性异于各向同性系统,这一发现突破了前人对临界现象普适性的认识。

近年来,地球系统的临界要素与临界性成为地球科学最为重要和前沿的研究热点之一。当全部“气候临界点”被激活后,地球系统可能发生状态跃迁甚至崩溃,体现复杂科学对于理解和解决世界最紧迫的生态与环境问题的必要性。为深入探寻关键科学问题,陈晓松联合国内外诸多学者开展研究。揭示出青藏高原的冰雪覆盖自2008年以来正失去稳定性,发现号称“地球之肺”的亚马孙雨林与被誉为“亚洲水塔”的青藏高原之间存在稳定的遥相关,为我国研究和实现“双碳”目标提供了崭新视角。

基于复杂系统个体演化的大数据,陈晓松提出复杂系统的本征微观态理论;进一步借鉴爱因斯坦的玻色—爱因斯坦凝聚的相变思想,他提出本征微观态凝聚与复杂系统相变的对应关系。他的方法可研究从细胞到地球尺度的不同层次平衡和非平衡复杂系统,已成功应用于经典及量子物理系统、生物系统、金融及地球系统。

陈晓松的思考从未止步,“当前,科学研究、社会治理及应对全球气候变暖都迫切需要复杂系统科学的支持与帮助,亟待进一步加强复杂系统研究。”将基础研究与社会责任熔铸一体的科学观寄托着他沉甸甸的愿景与担当。


思辨中突破教育桎梏


早在20世纪70年代末,以理论物理学家方福康、数学家严士健、物理化学家刘若庄等人创建的量子力学研究小组为开端,“系统科学”已在北京师范大学初见雏形。经过多年的发展,北京师范大学成为中国系统科学研究的重镇,传承一代代“系统人”的艰苦奋斗精神,陈晓松接过北京师范大学系统科学学院院长的光荣使命。

在学科建设与管理中他贯彻系统、科学的思维,突出氛围、体系、土壤和机制的重要作用。他努力打破学科壁垒,创造适应复杂系统多学科交叉研究的平台和环境,创新资源配置、考核方式、资源保障方式,集中优势研究力量给予稳定支持。他鼓励学院研究者们与来自数学科学学院、统计学院、人工智能学院、脑认知与学习国家重点实验室的学者展开深度合作,并契合相关发展方向引进人才。陈晓松坚定表示,“希望能基于学校、学院的传承和优势,将科学研究与国家的战略需求和人类的科学发展相结合,去解决国民经济和国防建设中重大的系统性复杂问题”。

在从事科学研究与管理的这些年里,陈晓松始终坚持前瞻性思考、全局性谋划、整体性推进。他鲜明的学术品格,似“咬定青山不放松”般坚韧务实,谋划着系统科学“万紫千红春满园”的蓬勃图景,为推进中国系统科学的学术进步、学科建设做出了真正深入和有影响力的贡献。