《全國統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議》的歷史回顧與展望

|作者：陳曉松1,2,?

(1 浙江大學(xué)物理高等研究院）

(2 北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院)

本文選自《物理》2025年第9期

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1引 言

統(tǒng)計物理學(xué)是研究大量粒子系統(tǒng)宏觀行為與微觀機制之間關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)學(xué)科，長期以來在物理、化學(xué)、生物乃至地球系統(tǒng)及社會經(jīng)濟等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。隨著復(fù)雜系統(tǒng)研究的興起，統(tǒng)計物理的理論與方法不斷向跨學(xué)科前沿拓展，已成為理解自然界與人類社會中復(fù)雜現(xiàn)象的關(guān)鍵工具。統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)研究的歷史，是一部從平衡態(tài)走向非平衡、從簡單系統(tǒng)走向復(fù)雜相互作用、從物理世界拓展至生命與社會系統(tǒng)的學(xué)科演進史。其發(fā)展大致可分為以下幾個階段：

(1)奠基時期(19世紀(jì)中后期)

統(tǒng)計物理學(xué)的起源可追溯至19世紀(jì)。克勞修斯、麥克斯韋和玻爾茲曼等人建立了氣體動理論，并提出了熵的概率解釋。吉布斯系統(tǒng)性地發(fā)展了系綜理論，為平衡態(tài)統(tǒng)計物理奠定了堅實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，成功地從微觀粒子運動解釋了熱力學(xué)定律。

(2)非平衡與相變理論的深化(20世紀(jì)上半葉)

研究重點逐漸從平衡態(tài)擴展到非平衡過程。昂薩格發(fā)現(xiàn)倒易關(guān)系，為不可逆過程熱力學(xué)提供了基礎(chǔ)。同時，對相變與臨界現(xiàn)象的研究成為核心議題。伊辛模型的提出與求解，為理解合作現(xiàn)象提供了范例。

(3)復(fù)雜性與跨學(xué)科拓展(20世紀(jì)中后期至今)

計算機的出現(xiàn)催生了計算統(tǒng)計物理這一新興領(lǐng)域，蒙特卡羅方法與分子動力學(xué)模擬逐漸成為其中不可或缺的研究手段。20世紀(jì)60年代，臨界現(xiàn)象研究發(fā)展為一個跨學(xué)科的重要議題，融合了數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等多個領(lǐng)域的研究，并涌現(xiàn)出標(biāo)度律、普適性、卡達諾夫變換(由Leo Philip Kadanoff提出)等關(guān)鍵概念。在此基礎(chǔ)上，威爾遜最終建立了臨界現(xiàn)象的重正化群理論。該理論不僅連接了粒子物理與凝聚態(tài)物理，更廣泛影響了多個學(xué)科領(lǐng)域，成為20世紀(jì)理論物理最偉大的成就之一，提供了一種嶄新的世界觀和方法論。普里高津提出的耗散結(jié)構(gòu)理論，深刻闡釋了開放系統(tǒng)如何從無序中自發(fā)地產(chǎn)生有序結(jié)構(gòu)。巴克、湯超與維森費爾德借助沙堆模型，生動闡釋了自組織臨界性(self-organized criticality)的形成機制與特征，為理解各種自然與社會系統(tǒng)中廣泛出現(xiàn)的冪律分布和復(fù)雜動力學(xué)行為提供了統(tǒng)一框架。與此同時，元胞自動機、自旋玻璃和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等模型得到廣泛研究，逐漸揭示出存在于物理、生物與信息等不同系統(tǒng)中的普適性規(guī)律。帕里西及其合作者從自旋玻璃體系中所發(fā)展出的理論方法和概念，尤其深遠地影響了物理學(xué)、計算機科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、生物學(xué)、信息科學(xué)和人工智能等多個前沿領(lǐng)域。

(4)復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)的正式興起(20世紀(jì)末至今)

“復(fù)雜系統(tǒng)”作為一個跨學(xué)科研究領(lǐng)域已逐漸成形，其核心思想強調(diào)系統(tǒng)整體所涌現(xiàn)出的、無法由個體組成部分簡單推導(dǎo)的性質(zhì)。美國圣塔菲研究所等機構(gòu)已成為推動該領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵力量。無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)、集體行為、生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)以及經(jīng)濟物理等方向逐漸成為研究熱點。同時，生物、社會、地球等復(fù)雜系統(tǒng)中出現(xiàn)的相變與臨界現(xiàn)象也日益受到關(guān)注，識別與預(yù)測這類系統(tǒng)的臨界點已成為多個學(xué)科的前沿課題。早在20世紀(jì)末，著名理論物理學(xué)家霍金就曾提出“21世紀(jì)將是復(fù)雜性的世紀(jì)”。2021年與2024年諾貝爾物理學(xué)獎分別授予對復(fù)雜物理系統(tǒng)(如氣候建模)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性研究，進一步標(biāo)志著復(fù)雜性科學(xué)的重要性獲得了最高學(xué)術(shù)層面的認可。

至今，統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)研究已發(fā)展成為一門深刻揭示自然界和人類社會中復(fù)雜秩序形成機制的核心學(xué)科，并持續(xù)在生命科學(xué)、信息科技、社會科學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響。

為促進學(xué)科發(fā)展、凝聚科研力量、培養(yǎng)青年人才，我國統(tǒng)計物理學(xué)界自2011年起創(chuàng)辦“全國統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議”，迄今已成功舉辦八屆。2025年7月30日至8月1日，第八屆會議在寧波大學(xué)成功召開。來自中國科學(xué)院、北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、南京大學(xué)、北京師范大學(xué)等290余所高校與科研院所的逾千位專家學(xué)者齊聚一堂，將會議推向新的高度，充分展現(xiàn)了我國在該領(lǐng)域的蓬勃活力與研究實力。

為紀(jì)念中國統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)研究領(lǐng)域的杰出開拓者郝柏林院士，本次會議特設(shè)“郝柏林論壇”。在開幕式環(huán)節(jié)中，林海青院士深情回顧了與郝柏林院士交往的點點滴滴并分享了個人感悟，涂育松教授則系統(tǒng)介紹了郝柏林院士卓越的學(xué)術(shù)成就與重大貢獻。

在這一關(guān)鍵發(fā)展時期，有必要回顧該會議的歷史進程，總結(jié)其成就與經(jīng)驗，并對未來發(fā)展方向作出展望，以更好地推動學(xué)科建設(shè)與服務(wù)國家戰(zhàn)略需求。

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我國統(tǒng)計物理學(xué)界較早意識到加強交流與協(xié)作的必要性。2009年11月，中國科學(xué)院理論物理研究所與廈門大學(xué)理論物理與天體物理研究所共同在廈門舉辦“統(tǒng)計物理研討會”(圖1)，標(biāo)志著國內(nèi)學(xué)者開始有組織地探討學(xué)科發(fā)展問題。會議得到了統(tǒng)計物理及物理學(xué)同行和前輩們的關(guān)懷與支持，也獲得國家自然科學(xué)基金委的高度重視，汲培文主任等領(lǐng)導(dǎo)到會指導(dǎo)。歐陽鐘燦院士致歡迎辭，與會專家圍繞統(tǒng)計物理的發(fā)展方向、人才培養(yǎng)、學(xué)術(shù)交流模式等展開了熱烈討論，提出了舉辦暑期學(xué)校、編寫教材、建立交流網(wǎng)站等具體建議，為后續(xù)全國性學(xué)術(shù)會議的創(chuàng)辦奠定了重要基礎(chǔ)。

圖1 2009年統(tǒng)計物理研討會合影(廈門鼓浪嶼)

2010年12月，在中國科學(xué)院理論物理前沿重點實驗室的支持下，“統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)研討會”在北京召開(圖2)，此次研討會由歐陽鐘燦院士擔(dān)任主席。會議匯聚了郝柏林、于淥、歐陽鐘燦、鄭偉謀、胡崗、劉寄星、汪秉宏、蔡勖等三十余位知名學(xué)者，以及中國科學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)局的代表。會議不僅進行了深入的學(xué)術(shù)交流，更重點討論了如何推動中國統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)研究的發(fā)展，并正式提出在中國物理學(xué)會領(lǐng)導(dǎo)下創(chuàng)辦全國性系列學(xué)術(shù)會議的倡議。會議明確了四項共識：

(1)統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)研究具有重要科學(xué)意義和發(fā)展?jié)摿Γ?/p>

(2)亟需建立國內(nèi)學(xué)術(shù)共同體(community)；

(3)加強人才培養(yǎng)和教材建設(shè)；

(4)創(chuàng)辦兩年一次的全國學(xué)術(shù)會議，與現(xiàn)有凝聚態(tài)理論與統(tǒng)計物理會議錯開舉辦。

會議還初步確定了組織架構(gòu)，決定由理論物理研究所牽頭，設(shè)立顧問委員會和專業(yè)委員會，并接受了南京師范大學(xué)承辦首屆會議的申請。

圖2 2010年“統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)”冬季研討會合影(北京)

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自2011年起，全國統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議每兩年舉辦一屆，已成為國內(nèi)該領(lǐng)域最具影響力的學(xué)術(shù)盛會之一。歷屆會議情況如下：

• 2011年第一屆：由南京師范大學(xué)承辦，在南京召開。會議確立了學(xué)術(shù)交流、人才展示、合作促進的基本目標(biāo)。

• 2013年第二屆：由曲阜師范大學(xué)承辦，在曲阜召開。會議進一步擴大了參與規(guī)模，吸引了更多青年學(xué)者和學(xué)生。

• 2015年第三屆：由蘭州大學(xué)承辦，在蘭州召開。會議聚焦非平衡態(tài)統(tǒng)計、小系統(tǒng)統(tǒng)計物理等前沿問題。

• 2017年第四屆：由陜西師范大學(xué)承辦，在西安召開。會議加強了與復(fù)雜系統(tǒng)、交叉學(xué)科研究的結(jié)合。

• 2019年第五屆：由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)承辦，在合肥召開。會議體現(xiàn)了理論與應(yīng)用并重的特點，涵蓋了生物物理、社會物理等多個方向。

• 2021年第六屆：由吉林大學(xué)承辦，在長春召開。會議在疫情期間采用線上線下結(jié)合方式，保持了學(xué)術(shù)交流的連續(xù)性。

• 2023年第七屆：由云南大學(xué)承辦，在昆明召開。會議突出了統(tǒng)計物理在人工智能、大數(shù)據(jù)等新興領(lǐng)域的應(yīng)用。

• 2025年第八屆：由寧波大學(xué)承辦，在寧波召開。會議繼續(xù)深化跨學(xué)科融合，探索統(tǒng)計物理在新一輪科技革命中的角色。

歷屆會議圍繞統(tǒng)計物理基礎(chǔ)理論、復(fù)雜系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)科學(xué)、生物物理、金融物理、計算模擬方法等主題展開深入交流，涌現(xiàn)出大量優(yōu)秀研究成果，并為青年學(xué)者提供了良好的學(xué)術(shù)成長平臺。會議的學(xué)術(shù)工作歷來由學(xué)術(shù)委員會領(lǐng)導(dǎo)，該委員會自成立以來，主任一職一直由歐陽鐘燦院士擔(dān)任，負責(zé)把握會議的學(xué)術(shù)方向。為進一步加強人才培養(yǎng)，自2015年第三屆會議起，在學(xué)術(shù)會議結(jié)束后，繼續(xù)舉行為期約兩周的暑期學(xué)校。該暑期學(xué)校邀請國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的杰出學(xué)者與科學(xué)家，面向?qū)W員系統(tǒng)講授統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論及前沿研究進展。

隨著會議規(guī)模的持續(xù)擴大和組織工作的日益繁重，自第五屆會議起，暑期學(xué)校開始由不同高校輪流承辦。具體而言，第五屆會議由安徽師范大學(xué)承辦，第六屆由東北師范大學(xué)承辦，第七屆由昆明理工大學(xué)承辦，第八屆則由華僑大學(xué)承辦。

在大家多年來的不懈努力與鼎力支持下，會議實現(xiàn)了持續(xù)的發(fā)展和顯著的成長。從初創(chuàng)階段到第二屆會議，是蓄勢待發(fā)的起步時期，實現(xiàn)了參會人數(shù)翻番，增長至三百余人。從第三屆到第六屆會議，是堅持不懈、穩(wěn)步發(fā)展的關(guān)鍵階段。而最近兩屆會議，參會規(guī)模已達到千人左右，覆蓋了所有相關(guān)重要領(lǐng)域，已成為國內(nèi)物理學(xué)界具有核心影響力的重要會議之一，整體發(fā)展進入了蓬勃繁榮的新時期。

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全國統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議的成功舉辦，極大地推動了國內(nèi)該領(lǐng)域的發(fā)展：

(1)凝聚研究力量：會議成為聯(lián)系全國高校、科研院所學(xué)者的重要紐帶，形成了老中青結(jié)合、活躍而富有創(chuàng)造力的學(xué)術(shù)共同體。

(2)促進學(xué)科交叉：會議涵蓋范圍逐步擴大，促進了物理、數(shù)學(xué)、生物、信息、經(jīng)濟等學(xué)科的深度交叉融合。

(3)培養(yǎng)青年人才：通過會議報告、海報展示、優(yōu)秀論文評選等形式，一大批博士生、博士后和青年學(xué)者脫穎而出。

(4)提升國際影響：會議吸引了部分國際學(xué)者參與，也推動了中國學(xué)者更多走向國際舞臺。

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當(dāng)前，統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)研究正面臨新的機遇與挑戰(zhàn)。人工智能、機器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)正在深刻改變科學(xué)研究范式；物理、生物、社會、氣候及地球科學(xué)等領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)問題愈發(fā)凸顯；國家對于基礎(chǔ)學(xué)科和交叉學(xué)科的重視也達到了新高度。在此背景下，全國統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議應(yīng)在以下方面繼續(xù)深化：

(1)強化基礎(chǔ)與前沿結(jié)合：在深化傳統(tǒng)統(tǒng)計物理基礎(chǔ)研究的同時，更加注重與前沿科技(如量子信息、人工智能、合成生物學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)等)的結(jié)合。

(2)拓展交叉學(xué)科視野：鼓勵更多來自不同學(xué)科的學(xué)者參與，共同探索復(fù)雜系統(tǒng)的普遍規(guī)律與特定應(yīng)用。

(3)創(chuàng)新學(xué)術(shù)交流形式：結(jié)合線上線下平臺，開展專題研討會、暑期學(xué)校、教材編寫、數(shù)據(jù)共享等多形式活動。

(4)加強國際交流合作：逐步提升會議的開放性和國際性，吸引更多海外學(xué)者參與，推動中國統(tǒng)計物理走向世界。

(5)服務(wù)國家戰(zhàn)略需求：在基礎(chǔ)研究之外，注重統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)方法在國家安全、社會經(jīng)濟、公共衛(wèi)生、能源環(huán)境等重大領(lǐng)域的應(yīng)用。

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全國統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議從2009年的廈門研討會、2010年的北京研討會萌芽，至今已成功舉辦八屆，成為中國統(tǒng)計物理學(xué)發(fā)展的重要標(biāo)志。會議不僅記錄了學(xué)科的成長，也見證了一代代學(xué)者的努力與傳承。面向未來，我們應(yīng)繼續(xù)秉承開放、交叉、創(chuàng)新的理念，推動會議邁向更高水平，為中國統(tǒng)計物理與復(fù)雜系統(tǒng)研究的繁榮發(fā)展作出更大貢獻。

致 謝歷屆會議的成功舉辦得益于主辦單位中國科學(xué)院理論物理研究所、國家自然科學(xué)基金委員會的長期大力支持。特別感謝學(xué)術(shù)委員會主席歐陽鐘燦院士，副主席陳曉松、湯雷翰、趙鴻、鄭波，以及秘書長周海軍。同時，衷心感謝歷屆承辦單位會議負責(zé)人童培慶、孔祥木、黃亮、屈世顯、鄧友金、汪勁、鄭波、陳亮。此外，還有許多老師以不同方式為會議提供了寶貴支持，在此一并致以最誠摯的謝意。

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