2016年諾貝爾物理學獎揭曉

2016年諾貝爾物理學獎揭曉

2016年10月05日 14:05:35 來源:光明日報 作者:卞晨光

　　戴維·索利斯

　　鄧肯·霍爾丹

　　邁克爾·科斯特利茨(人物肖像/趙和平畫)

　　瑞典皇家科學院今天宣布，美國科學家戴維·索利斯、鄧肯·霍爾丹和邁克爾·科斯特利茨因其在物質的拓撲相和拓撲相變理論上所作出的突出貢獻，共同獲得了2016年諾貝爾物理學獎。三人將分享800萬瑞典克朗的獎金，其中戴維·索利斯獨享400萬瑞典克朗，剩余的獎金則由另外兩位獲獎者平分。

　　拓撲學原本是現代數學的一個重要分支，研究物體在連續變形下不變的性質，但后來逐漸滲透到整個量子物理學領域，成為研究分析物質世界連續性和連通性的重要數學方法。三名獲獎者將拓撲概念應用于物理研究，這是他們取得成就的關鍵。

　　早在20世紀70年代初，戴維·索利斯和邁克爾·科斯特利茨就發現當時有關薄層超導理論存在錯誤，他們借用拓撲學的概念圓滿地解釋了薄層物質在低溫條件下的超導現象以及發生機理和相變理論。相變指的就是物質從一種相轉變為另一種相的過程，而物質分固相、液相、氣相這三種。

　　隨后，戴維·索利斯又于1983年對以前的研究成果給出了進一步的實驗驗證，運用拓撲理論很好地描述了電導率非連續變化所反映出來的電子特征。鄧肯·霍爾丹則在1988年運用拓撲概念闡述了“拓撲量子流體”在缺乏磁場條件下存在于薄層半導體內的現象，其理論為凝聚態物理的發展作出了一系列重要貢獻。

　　戴維·索利斯現為位于美國西雅圖的華盛頓大學教授，他1934年出生于英國，1958年獲得美國康奈爾大學博士學位。邁克爾·科斯特利茨1942年生于英國，1969年在英國牛津大學獲得博士學位，現就職于美國布朗大學，為物理學教授。鄧肯·霍爾丹現為美國普林斯頓大學物理學教授，1956年出生于英國倫敦，1978年獲得英國劍橋大學博士學位。

　　拓撲相和拓撲相變理論目前在新型絕緣體、超導體和金屬材料的研究中發揮著重要作用，是凝聚態物理學中的前沿領域，并有可能推動未來量子計算機的發展。

　　瑞典皇家科學院在新聞公報中說，今年的獲獎研究成果開啟了一個未知世界的領域。獲獎者利用高等數學方法研究物質的不尋常階段或狀態，如超導體、超流體和薄磁膜，得益于他們開創性的研究，科學家們現在可以探索物質的新相變，未來有望應用于材料科學和電子學領域。