1982年諾貝爾物理學獎授予美國紐約州伊薩卡康奈爾大學的威耳遜，以表彰他對與相變有關的臨界現象所作的理論貢獻。
在日常生活中，也可從經典物理學中，我們知道，物質可以存在於不同的相中。我們還知道，如果改變壓強或溫度之類的參數，就會發生從某一相到另一相的轉變。隻要足夠地加熱，液體就會變成氣體，也就是從液相轉變為氣相。金屬達到一定的溫度會熔化，永久磁體達到一定溫度會失去磁性。這些隻是幾個關於相變的大家熟悉的簡單例子。
物理學中相變的研究經曆了很長的時間。人們對很多係統進行過研究。相變的特點往往是某些物理特性的數值發生突變，也有一些情況是變化比較平穩。例如，在臨界點上液態和氣態之間的相變，鐵、鎳、鈷之類的金屬從鐵磁性轉變為順磁性，其變化過程就比較平穩。這些平穩的相變在臨界點附近往往會出現一些典型的反常性。當接近臨界溫度時，有些量會超過極限值。這些反常性通常稱為臨界現象。當接近臨界點時，往往會發生非常大的漲落。
19世紀末、20世紀初就開始對某些特殊係統的臨界行為，例如液氣之間的相變和鐵磁性與順磁性之間的轉變作過定性描述。前蘇聯物理學家朗道在1937年就發表了關於相變的普遍理論，他把早期理論所得結果作為特例納入他的理論中。二極模型的熱力學特性是經常討論的課題，1968年獲諾貝爾化學獎的昂塞格爾對此得出了精確解。這為臨界現象的進一步認識奠定了基礎。朗道理論和以前所有的理論在預言臨界點附近的行為時幾乎都得到完全一致的結論。然而，當人們對許多係統作了廣泛而詳細的研究之後，驚奇地發現臨界行為和朗道理論的預言相差甚遠。用各種不同的理論模型進行數值計算，也顯示對朗道理論有很大偏離。美國康奈爾大學的費塞爾對實驗數據的分析，起了指導作用。康奈爾大學另一位物理學家維丹（Widom）和前蘇聯物理學家巴達辛斯基、波克羅夫斯基以及芝加哥大學的卡達諾夫，都在理論上作了重要貢獻。卡達諾夫提出了非常重要的新思想，對以後的發展有很大的影響。然而他的理論無法對臨界行為進行計算。
1971年威耳遜發表了兩篇有重大影響的論文，明確而深入地解決了這個問題，隨後的幾年他又發表了一係列論文。威耳遜認識到，臨界現象與物理學絕大多數其他現象不同的地方在於人們必須在相當寬廣的不同長度尺度上與係統中的漲落打交道。在通常的情況下，人們對某一給定的現象隻和某一給定的尺度打交道，比如無線電波、水波、可見光、原子核、基本粒子等等，這裏每一個係統都以某一特定的尺度為特征，我們無需涉及範圍寬廣的尺度。除了大尺度的漲落可大到與整個係統的尺度同數量級之外，還有幅值更小的漲落，一直小到原子尺度。我們也許會有幅值為厘米量級的漲落，同時也會有幅值更小的漲落，一直小到厘米的百萬分之一。所有這些漲落在臨界點附近都是重要的。在進行理論描述時，要考慮到整個漲落譜。用直接方法作正麵處理，即使有最快的計算機幫忙也無濟於事。
威耳遜成功地找到了一種方法解決了這個問題，不是正麵處理，而是把問題分解成一係列簡單得多的問題，其中每一部分都是可以解決的。威耳遜的理論是在理論物理學中所謂的重正化群理論的基礎上作了實質性的修改後建立的。重正化群理論在20世紀50年代就得到發展，並且已經成功地運用到各種不同的問題上。
威耳遜關於臨界現象的理論對臨界點附近的行為作出了全麵的理論描述。他還提出在數值上計算這些臨界量的方法。他的分析證明，當足夠趨近臨界點時，係統的大多數變量都將成為多餘的。臨界現象基本上決定於兩個數：係統的尺度和所謂的量級參數。量級參數在朗道的理論中就已引用。這是從極大的普遍性引出的物理結論。它表明，許多相互無關的不同係統，在臨界點附近會顯示相同的行為。我們可以舉出如下的實例：液體、液態混合物、鐵磁體和二元合金，都顯示同樣的臨界特性。20世紀60年代以來的實驗和理論工作都證明有這種形式的普遍性，但威耳遜的理論從基本原理上給出了一個有說服力的證明。計算所得的臨界參數和實驗結果相符得很好。