物理學諾獎給了仨研究拓撲相變的美國教授

【僑報網綜合訊】2016年諾貝爾物理學獎4日揭曉。戴維 ·索利斯（ David J. Thouless），鄧肯 ·霍爾丹（ F. Duncan M. Haldane ）及邁克爾·科斯特利茨（ J.Michael Kosterlitz）3位科學家，因為在物質的拓撲相變和拓撲相方面的理論發現，共同獲得此獎。

值得注意的是，這3名科學家均在英國出生，卻分別在美國的華盛頓大學、普林斯頓大學、布朗大學從事研究工作。有媒體稱，這是「英國榮譽、美國實力」的表現。

獲獎者秀幽默：我並未昏過去

瑞典皇家科學院4日宣布，將2016年諾貝爾物理學獎授予戴維·索利斯、鄧肯·霍爾丹和邁克爾·科斯特利茨這3名科學家，以表彰他們在物質的拓撲相變和拓撲相方面的理論發現。這3名科學家均在英國出生，卻分別在美國的華盛頓大學、普林斯頓大學、布朗大學從事研究工作。

綜合新華社、北京人民網報道，瑞典皇家科學院常任秘書戈蘭·漢森當地時間4日11時45分在皇家科學院會議廳公布了獲獎者名單及主要成就。

拓撲學（topology）是數學的一個分支，它主要研究的是幾何圖形或空間在連續改變形狀後還能保持不變的性質。據諾貝爾獎評選委員會介紹，三名獲獎者將拓撲概念應用於物理研究，這是他們取得成就的關鍵。

上世紀70年代，索利斯和科斯特利茨用拓撲理論推翻了當時超導性和超流體不能在薄層中存在的理論，並證明了超導性可在低溫狀態存在，解釋了其在溫度升高時消失的機制與相變。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。

到了80年代，索利斯又對之前的一項實驗做出解釋，即超薄導電層的導電率可實現整數級精確度量，證明了這些整數本身的自然屬性都是拓撲狀態。幾乎同一時期，霍爾丹發現可利用拓撲概念來解釋一些材料中存在的小磁鐵鏈的特性。

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。得益於他們開創性的研究，科學家們現在可以探索物質的新相變，人們不僅僅對拓撲材料能夠在新一代電子器件和超導體中產生應用抱有希望，而且看好其在未來量子計算機方面的應用。

霍爾丹對獲獎表示既吃驚又感激，稱自己的研究是該領域早期的基礎性理論，他並不預料能夠獲獎。這次獲獎是對他們在該領域的基礎性的理論研究的肯定，他個人表示十分感謝。在談到自己的物理學生涯時，他顯露出十足的熱情，希望自己在基礎科研理論的熱情能感染更多的年輕學者。北京《新京報》的消息稱，霍爾丹在接到獲獎電話時還開玩笑稱：「對於獲獎，我比較英國范，或者說有點冷漠吧。所以你看我並沒有昏過去或其他表現。」

今年諾貝爾物理學獎獎金共800萬瑞典克朗（約合93.33萬美元），索利斯將獲得其中一半，而霍爾丹與科斯特利茨將分享另一半。

3人被贊英國榮譽、美國實力

三位「原產」英國的科學家獲得本年度諾貝爾物理獎，而引人注意的是，他們均在美國從事研究。有媒體稱其為「英國榮譽、美國實力」。

綜合《德國之聲》、英國《衛報》報道，戴維·索利斯是理論凝聚態物理學家，1934年出生於英國貝爾斯登，1958年從康奈爾大學獲得博士學位，導師是知名物理學家、1967年諾貝爾物理學獎獲得者漢斯·貝特（Hans Bethe）。戴維·索利斯曾為伯明翰大學物理數學系教授，目前是華盛頓大學榮譽退休教授。

鄧肯·霍爾丹1951年出生於英國倫敦，1978年獲得劍橋大學博士學位，現任教於普林斯頓大學。他對於凝聚態物理理論作出了許多基礎性的貢獻，包括分數量子霍爾效應等等。他曾獲得諸多獎項和榮譽，如英國皇家學會會員、美國物理學會會士、狄拉克獎章等。

邁克爾·科斯特利茨1942年出生於蘇格蘭阿伯丁郡，其父是一名生物化學家。邁克爾·科斯特利茨於1969年獲得牛津大學博士學位，1974年就職於伯明翰大學，1982年起任布朗大學物理系教授。其研究方向主要是凝聚態理論，一維／二維物理，其中相變領域包括：隨即體系、電子局域化、自旋玻璃態等；臨界動力學包括：融化、凝固。

不少科學家均認為本屆物理學獎3名得主是實至名歸。倫敦帝國學院教授菲利普斯形容，今年的獎項認同了對科學界產生重大影響的研究，很高興看見自己心目中的英雄得獎。同樣研究拓撲學的倫敦納米技術中心物理學家布拉姆韋爾表示，3名得主的突破性研究，讓科學界在了解和計算不同材料特性上取得重大進展。

法新社則援引法國格勒諾布爾大學物理學家利維的話形容，3人的研究掀起一場「概念革命」，為物理學界引進全新概念，並造就無數新發現。

諾獎評委：一直關注中國物理學界

新聞發布會後，瑞典皇家科學院會員、諾貝爾物理學評選委員會成員烏爾佳·博特納（Olga Botner）接受了媒體採訪。她介紹，雖然物理研究的是大自然規律的基礎科學，大眾對物理仍然抱有強烈的畏懼感。今年物理學獲獎者的研究在本質上就是對物質的研究，他們的研究對未來新材料的研究發現奠定了基礎。

北京人民網報道，諾貝爾物理學獎歷史上頒獎共110次，僅有兩名女性曾獲獎。作為一名女性，博特納表示，物理學歷來是一個男性科學家占絕對的學科，但是讓她自豪的是，近年來越來越多的女性物理學家被提名諾貝爾，她個人大膽預測將來會有女性成為諾貝爾物理獎獲獎者。

在談到中國物理學研究時，博特納表示，中國科學家近年來一直受到諾貝爾評選委員會的關注。諾貝爾獎近年來一直積極聯繫中國的高校和研究院，傳播諾貝爾提名的方法，希望在諾貝爾的提名中見到越來越多的中國科學家。

去年博特納曾表示，「物理學獎評委會每年都會向中國大學發出邀請信，希望聯繫上物理學領域的教授，繼而由他們向評委會推薦物理學獎候選人。但多年來幾乎未得到來自中國的回復。」令人欣慰的是，今年來自中國的諾貝爾物理獎提名者數量有所增長。然而，這遠不足以體現中國物理研究的現狀。博特納表示，諾貝爾獎會持續關注中國物理界，並呼籲中國科學家積极參与諾貝爾獎提名，以期待在未來見到更多物理學領域的中國科學家。

評委用麵包圈現場演示 霍爾丹點贊：總結精闢

當天的發布會現場除戈蘭·漢森外，還有諾貝爾物理學獎評委會執行主席尼爾森·馬騰松及評委會委員托爾斯·漢斯·漢森。戈蘭還調侃自己和托爾斯不是兄弟。

與之前的獲獎學科一樣，「拓撲相變」讓現場的很多記者不知所云。在戈蘭揭曉獲獎者後，托爾斯從自己的午餐袋中取出了三個形狀不同的麵包，一個沒有洞的瑞典國民肉桂卷、有一個洞的麵包圈和兩個洞的瑞典鹼水麵包，以便更生動地讓各位媒體人了解「拓撲學」這個相對冷門的概念。

他解釋道，拓撲學是研究幾何圖形或空間在連續改變形狀後還能保持不變性質的學科，它只考慮物體間的位置關係而不在意形狀和大小。

他進一步解釋道，按拓撲理論來說，不同物體「洞」的數量不同，在不割裂它的前提下，作任意伸縮變形時，它的「洞」的數量是不變的，所以它的性質就沒變。拓撲學研究的是拓撲空間的內在屬性——即「洞」的數量，所以三個麵包「洞」的數量不一樣，它們的性質也是不一樣的。隨後他掰斷了其中一個麵包圈，解釋只有物體的「洞」的數量發生了變化，物體的性質才發生變化，即從一種「相」變為另一種「相」，這在物理學中被稱為「拓撲相變」。

據悉，霍爾丹稱，評委會用麵包把其研究成果總結得很精闢。

（編輯：勉箏）

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