在还原论指引下，人类取得了科学技术的长足发展，深刻改变了人类社会及赖以生存的地球。也使得涉及物质科学、人类健康、气候与环境变化、社会科学治理等的复杂系统研究变得迫切。虽然2021年诺贝尔物理学奖已授予复杂物理系统研究，但复杂性科学研究方兴未艾，大量不同类型和层次的复杂系统有待人们的探索和研究，存在许多挑战和发展瓶颈。从传统的还原论到现代的复杂物理系统研究，这一转变不仅体现了科学思维的进步，也对国家战略实现民族复兴梦提出了新的要求。科研探索是全球竞技场。究竟该如何应对挑战，让中国科技闪耀世界舞台，挺起民族科技脊梁是每一个科研工作者的重大职责和使命。

北京师范大学系统科学学院陈晓松教授深耕复杂性科学研究的全球性难题，利用复杂网络理论，揭示了青藏高原与亚马孙雨林之间的气候“生死纽带”。在复杂系统本征微观态理论及其重整化群理论、地球系统临界要素的遥相关、各向异性系统临界现象的普适性等诸多方面贡献了原创性科研成果。

陈晓松受邀参加清华-哈佛“中美深度脱碳技术创新与政策”沙龙并作主旨报告（2024.6.4北京清华大学）

担当化繁为简的“解题人”开创复杂系统科学的“中国范式”

2000年我国当时正经历“科教兴国”战略的攻坚期，而对于复杂系统科学领域的科研起步比较晚，落后于西方国家。回国就职的陈晓松认为这不仅是学术前沿，更是国家安全的‘预警雷达’。在他的办公室悬挂着一幅特殊的世界地图：北京、柏林、圣塔菲三地标着红星，之间密布着科研合作路线，这不是个人学术地图，而是复杂系统科学崛起的轨迹。

依托国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”重点专项——基于复杂系统理论的青藏高原临界行为研究是欧盟“欧洲地平线—气候相关临界点”项目的中方合作项目，是迄今世界上最大的跨国研究和创新项目。陈晓松和团队用青藏高原研究争取到关键话语权，最终将独具“中国范式”的复杂系统科学推向世界的前沿。

在各向异性系统临界现象的普适性研究上，团队利用O(n)对称各向异性场论和重整化群理论，证明各向异性系统的普适性异于各向同性系统，依赖系统的各向异性，突破了前人对临界现象普适性的认识。尤其是他们所预言的 Binder量对各向异性的依赖，后来得到二维和三维各向异性 Ising模型计算模拟的证实。

科研团队在北京师范大学系统科学学院院标前的合影（2023.3.17）

大量个体构成的复杂物理系统的集体与涌现行为迫切需要突破还原论进行研究，科技和社会的发展使得人类进一步涉足健康、气候与环境变化、社会科学治理等研究领域，亟需研究复杂生命系统、地球及人类社会系统等。2021年诺贝尔物理学奖授予了复杂物理系统的开创性研究，大量不同类型、不同层次的复杂系统有待人们的探索与研究。挑战与机遇往往是并存的。基于复杂系统个体演化的大数据，团队提出了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，提出了本征微观态凝聚与复杂系统相变的对应关系。利用此关系，可基于复杂系统大数据精准地确立复杂系统相变时涌现的相，以及序参量和临界行为。该理论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，已经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。

近些年来，地球系统的临界要素与临界性成为了地球科学最为重要和前沿的研究热点之一。研究这些临界要素的临界点及之间可能的连锁反应，成为一个关键科学问题。基于气候网络方法，团队系统地研究了临界要素亚马逊雨林地区 (ARA)的全球影响，发现ARA与其他临界要素，如青藏高原和南极西部冰盖等气候敏感区域呈现出显著的遥相关特性，并进一步提出了遥相关的传播路径。此外，利用临界慢化理论揭示青藏高原的冰雪覆盖自2008年以来正失去稳定性，预示着青藏高原可能是一个全新的临界要素。该研究成果一经发布，引起国际社会的巨大反响和高度评价。国际顶级期刊《自然—气候变化》高度评价该成果是复杂网络理论首次用于研究地球系统临界点，两个研究领域的交叉为洞察全球气候动力学提供了重要的见解，开辟了全球范围分析临界要素的一个全新领域，有望在地球物理科学研究中产生高影响力。（付丽）