物理学可以解决子女监护权安排

通常用于“自旋玻璃系统”的数学模型可以优化您与孩子们共度的周末
 


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尽管与刻板印象相反(想想:电视节目《生活大爆炸》中的反社会天才),物理学家通常在实验室外也有丰富的生活。但是,当这些生活变得复杂时,他们可以依靠自己的训练来帮助他们解决问题
 
物理学家安德烈斯·戈姆伯夫就是一个例子,他转向凝聚态物理学来处理与两个前妻和现任女友的孩子们的监护权安排。为了找到一个周末,让他和他的伴侣可以一次见到所有孩子,他应用了与最小化某种磁性材料能量相同的过程。
 
监护权安排通常允许每位父母每隔一个周末与孩子共度时光。戈姆伯夫希望找到一种方法,在同一周末见到他的两个孩子以及他女友的孩子,并每隔一个周末与女友独处。“对我来说,让我的两个孩子在一起很重要,因为我希望他们培养兄弟情谊,”他说。“但我也希望在同一周末见到我女朋友的孩子,这样我们可以让所有孩子在一起。正如您所想象的那样,这可能是一个难题。”
 
戈姆伯夫通常在智利圣地亚哥的安德烈斯贝洛大学研究黑洞物理学,他招募了来自数学和复杂系统领域的朋友来解决这个问题。该小组在《欧洲物理学杂志B》上发表了他们的研究结果 (pdf)。
 
研究人员分析了一个庞大的父母网络,每个父母都有自己的前任,而这些前任也有自己的前任。他们想知道是否存在一种最佳解决方案,可以通过在同一周末见到所有孩子来使每对夫妇都感到满意。“不幸的是,答案是否定的,”戈姆伯夫说。然而,科学家们能够优化网络,以最大限度地减少不幸福夫妇的数量;他们发现了一种算法,该算法至少可以让每位父母在同一周末见到自己的所有孩子(即使不是伴侣的孩子)。
 
监护权解决方案使用了相同的数学模型,该模型旨在找到所谓的自旋玻璃系统的最低能量状态。这种材料由许多微小的磁体组成,每个磁体都有自己的自旋,排列在一起。由于磁体之间存在长程相互作用,因此需要进行复杂的计算才能找到能够产生最低可能能量状态的排列。“这个系统等同于磁性自旋玻璃系统,这真是太疯狂了,”戈姆伯夫说。
 
罗马大学萨皮恩扎大学的物理学家维托里奥·洛雷托说,使用自旋玻璃数学来模拟监护权安排是“一项美丽的科学”,他没有参与该项目。“它很简洁,数学上非常清晰和优雅。也许更
重要的是,它将离婚人士的幸福感这一社会问题,以一种适合科学处理的方式进行了精美的形式化。”
 
洛雷托说,这项研究只是使用物理学工具来理解复杂的社会问题的一个例子——他认为这种趋势才刚刚开始。统计物理学也被用于研究社会等级、人群行为、语言动态和其他社会系统。
 
然而,这些模型通常是简化了的。监护权研究分析了一个非常基本的系统:仅包括异性恋夫妇,并排除了诸如父母在某些周末工作或前任拒绝合作等复杂情况。这些缺点困扰着物理学在社会问题中的许多应用。“统计物理学是否会让我们从根本上理解关于社会动力学的新事物仍然是一个悬而未决的问题,”芬兰阿尔托大学的桑托·福图纳托说,他回顾了使用物理学建模社会动力学的研究。“大多数结果仍处于定性水平。主要困难在于模型的验证——这需要前所未有的详细程度的真实社会动力学数据——而这些数据现在才开始变得可用。”
 
戈姆伯夫本人承认,他仍然觉得与前妻们坐下来用日历商量比使用他的数学公式来计划监护权安排更容易。“这项研究更多的是有趣而不是实用,”他说。然而,研究人员确实打算扩展他们的模型以应对复杂的因素。“也许在未来,当人们寿命更长,离婚次数更多时,也许该算法会具有一定的实用性。”
 

Clara Moskowitz is a senior editor at 大众科学, where she covers astronomy, space, physics and mathematics. She has been at 大众科学 for a decade; previously she worked at Space.com. Moskowitz has reported live from rocket launches, space shuttle liftoffs and landings, suborbital spaceflight training, mountaintop observatories, and more. She has a bachelor's degree in astronomy and physics from Wesleyan University and a graduate degree in science communication from the University of California, Santa Cruz.

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