LIGO三劍客榮獲諾貝爾物理學獎
2017年諾貝爾物理學獎
??????????????北京時間10月3日下午5點45分，瑞典皇家科學院宣布將2017年諾貝爾物理學獎授予LIGO三劍客：Kip Thorne，Rainer Weiss和Barry Barish，表彰他們在人類首次探測到引力波的卓越貢獻。
2016年2月12日，激光干涉引力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，LIGO）合作組宣布，他們於2015年9月14日探測到了引力波，它來自一個質量為36太陽質量的黑洞與一個29太陽質量的黑洞的碰撞，然後併合為一個62太陽質量的黑洞，失去的3太陽質量轉化為引力波的能量。「太陽質量」是天體質量的單位，1個太陽質量意思就是說，它的質量等於太陽的質量。2015年12月26日，2017年1月4日，2017年8月14日，LIGO又先後三次探測到黑洞併合產生的引力波。
獲獎人簡介及科學成就
基普·索恩（Kip Stephen Thorne），1940年6月1日出生在美國猶他州的洛根市，現年77歲。父親維恩·索恩是農藝學專家，母親艾莉森·索恩是經濟學家。索恩早年在學術道路上順風順水，成為了加州理工歷史上最年輕的正教授之一。他於1962年獲得加州理工的學士學位，在1965年獲得普林斯頓大學的博士學位。1967年索恩回到加州理工被聘任為副教授，三年後晉陞為理論物理的教授。
雷納·韋斯（Rainer Weiss），1932年9月29日在德國柏林出生，現年85歲。為了躲避政治動蕩，一家在1932年末搬家到布拉格，後在1938年搬家到美國。他年輕時在紐約市度過，曾就讀於哥倫比亞文法學校。他在1955年獲得麻省理工學士學位和1962年獲得麻省理工學院博士學位。他於1960至1962年執教於美國塔夫斯大學，1962至64年是普林斯頓大學的博士後學者，後於1964年加入麻省理工任教。
巴里·巴里什（Barry Clark Barish），出生在內布拉斯加州的奧馬哈，現年81歲。他在南加州長大，高中就讀於洛杉磯。1957年獲得物理學學士，1962年獲得加州大學伯克利分校的實驗高能物理的博士學位。1963年他加入加州理工。巴里什在美國自然科學基金會國家科學委員會批准資助該項目中發揮了重要作用，並對LIGO的建造和交付使用發揮了重要作用。他還創建了LIGO的科學合作組織（LIGO Scientific Collaboration），目前全球的合作者已經超過1000個。
從物理學本身來講，引力波是廣義相對論特別重要的一個預言。在廣義相對論中，引力產生於「時空」的彎曲，而引力波，是時空彎曲度在宇宙中的傳播。只有在實驗上確立引力波的物理性質，才能完整的驗證廣義相對論。之前雖然也有天體物理觀測驗證了雙星系統會因為輻射引力波而損失能量，這次的直接探測，不但說明了引力波的確會在時空中傳播，並且也驗證了引力波和實驗室中的光和物質的相互作用。
引力波在引力理論中的地位，就好比光在電磁理論中的地位。引力波探測的成功，讓人類發現了一種新的「光」，可以用全新的方法來觀測宇宙。過去的四次對引力波的探測，基本確立了波源是雙黑洞碰撞。黑洞，是一種非常重要的天體。研究黑洞，不但可以讓天文學家更好的了解恆星、星團和星系的演化，也讓物理學家可以研究黑洞附近高度彎曲時空中的現象，窺探到宇宙最早期的雛形，從而悟出更深刻的物理規律。
雖然引力波是愛因斯坦在1916年就在數學上推導出的一個結論，但是就算是天才的愛因斯坦，也完全沒法想像今天引力波探測的成果。在1916年，人們不知道太陽和其他恆星為什麼會發光，所以根本沒法想像它們在燃料耗盡之後，會形成黑洞這樣奇妙的物體---那時候，人們也不知道有銀河以外的星系，所以他們完全沒法想像到今天所觀測到的引力波源。在1916年，愛因斯坦還沒有提出原子受激輻射的概念，距離激光的發明還非常遙遠，很難想像人類今天對物體位置測量的靈敏度。後來半導體技術對科學儀器的推動，以及信息科學的發展，也是引力波探測所不可缺少的。所以說，今天的諾貝爾獎，也是這一百年來人類文明發展最好的見證。
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關於諾貝爾物理學獎
111次：諾貝爾物理學獎在1901-2017之間共授予了111次。
47次：物理學獎有47次授予唯一得主。
2位：2位女性曾獲諾貝爾物理獎，一位是聞名世界的居里夫人，她在1903年獲得這一獎項，1911年她還獲得過諾貝爾化學獎。另一位是德裔美國物理學家瑪麗亞-格佩特-梅耶，她在1963年獲得這一獎項。
2次：約翰巴丁是唯一一個兩次被授予被授予物理學獎。
25歲：勞倫斯布喇格在25歲時和他的父親一起授予1915年物理學獎。
六位華人曾獲此獎
據統計，自諾貝爾獎1901年首次頒獎以來，物理學獎是華人拿獎最多的獎項，共有6位華人科學家獲此殊榮。
1956年，31歲的李政道和35歲的楊振寧提出「李-楊假說」，成功挑戰愛因斯坦理論，被認為是現代物理學的重大突破，於1957年同時獲得諾貝爾物理學獎。
1976年，美籍華裔科學家丁肇中與美國物理學獎伯頓?里克特因發現一種新的基本粒子，獲得諾貝爾物理學獎。
1997年，美籍華裔朱棣文與克勞德?科恩-坦諾奇、威廉姆?菲利普斯三人因「發展了用雷射冷卻和捕獲原子的方法」共同獲得諾貝爾物理學獎。
1998年，美籍華人崔琦與兩位美國物理學家因發現了「分數量子霍爾現象」，使人們對量子現象的認識更進一步，獲當年諾貝爾物理學獎。
2009年，英國華裔科學家高琨因在光學通訊上取得的開創性成就，獲當年諾貝爾物理學獎。
近五年的獲獎情況
2012年：法國巴黎高等師範學院教授塞爾日·阿羅什、美國國家標準與技術研究院和科羅拉多大學波爾得分校教授大衛·維因蘭德因「發現測量和操控單個量子系統的突破性實驗方法」獲得諾貝爾物理學獎。
2013年：比利時理論物理學家弗朗索瓦·恩格勒和英國理論物理學家彼得·希格斯因希格斯玻色子（上帝粒子）的理論預言獲諾貝爾物理學獎。
2014年：日本科學家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科學家中村修二，因發明藍色發光二極體（LED）獲2014年諾貝爾物理學獎。113、2015年：日本科學家梶田隆章（Takaaki Kajita）和加拿大科學家阿瑟·麥克唐納（Arthur B. McDonald），因在發現中微子振蕩方面所作的貢獻分享諾貝爾物理學獎。
2015年：日本科學家Takaaki Kajita和加拿大科學家Arthur B. McDonald獲獎。他們發現了中微子振蕩，表明中微子具有質量。
2016：大衛·J·索利斯（David J. Thouless），F·鄧肯·M·霍爾丹（F. Duncan M. Haldane）和J·邁克爾·科斯特利茲（J. Michael Kosterlitz），他們在拓撲相變和拓撲相研究領域做出的重要理論發現。
歷史上最受歡迎的諾貝爾物理獎得主
阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）
獲獎評語：表彰他「對理論物理學做出的貢獻，尤其是光電效應定律的發現」。
研究領域：理論物理
獲獎情況：單獨獲獎
科學成就：當時科學家發現，當金屬電極暴露於光線下時有助於金屬電極間產生電火花。要產生這種「光電效應」，光必須高於某特定頻率。然而，根據當時的物理理論，光的強度才是重要因素。1905年，愛因斯坦發表了幾篇劃時代的論文，在其中一篇中，愛因斯坦提出光由光量子組成——光量子的能量與其所組成的光的頻率有關。只有當一個光量子的頻率達到一定閾值時才能激發一個電子。
尼爾斯·亨里克·達維德·玻爾（Niels Henrik David Bohr）
獲獎評語：表彰他「對原子結構以及從原子發射出的輻射的研究」。
研究領域：理論核物理
獲獎情況：單獨獲獎
科學成就：19世紀末出現了關於電子和輻射的一系列研究，科學家們建立了不同的原子結構模型。1913年，波爾根據量子理論提出了氫原子的結構模型，他認為，原子能量如果要發生改變，只能在不同定態間以躍遷的方式進行。電子會按照特定軌道圍繞原子核運動。當電子躍遷到低能級軌道時，就會激發出光子。波爾的理論解釋了為什麼原子只有在特定波長照射下才能發射光子。
瑪麗亞·斯克沃多夫斯卡-居里（Marie Curie, née Sklodowska）
獲獎評語：以表彰他們「研究貝克勒爾教授發現的電離輻射現象時做的非凡工作」。
研究領域：核物理
獲獎情況：與其他三人共同獲獎
科學成就：1903年獲獎：受1896年貝克勒爾發現的電離輻射現象的激勵，瑪麗和皮埃爾居里決定進一步研究這一現象。他們為了獲得放射信號，對很多物質和元素進行了實驗。他們發現瀝青鈾礦比純鈾的放射性更強，因此其中應該含有其他放射性物質。從瀝青鈾礦中他們提取出了兩種以前未知的元素——釙和鐳——它們的放射性都強於鈾。
詹姆斯·查德威克（James Chadwick）
獲獎評語：表彰他「發現了中子」
研究領域：核物理
獲獎情況：單獨獲獎
科學成就：1930年當海波特·貝克和瓦爾特·博特將阿爾法粒子(氦原子核)接觸鈹時，觀察到了高能的穿透性的輻射現象。當時一個假說認為這是一個具有高能量的電磁輻射。然而1932年，詹姆斯·查德威克證明阿爾法粒子中含有一個和質子質量相當的中性粒子。更早時期歐內斯特·盧瑟福也認為這種粒子的存在，這種粒子就是現在已經被證實的中子。
約瑟夫·約翰·湯姆孫（Joseph John Thomson）
獲獎評語：表彰他「在電子導電方面的理論和實驗研究」。
研究領域：原子物理
獲獎情況：單獨獲獎
科學成就：1830年首次出現了一種觀點，認為電是通過原子中存在的微粒進行傳導。1890年，約瑟夫·湯姆孫爵士利用氣體環境下帶電粒子成功測定了電子質量。1897年，他證明了陰極射線（將兩片金屬電極置於低壓氣體環境的玻璃管中，其上載入電壓，就有射線產生）含有電子，從而能夠導電。他同時指出電子是原子的一部分。更多諾貝爾獎解讀：www.yangfenzi.com/tag/nuobeierjiang
埃爾溫·薛定諤（Erwin Schr?dinger）
獲獎評語：表彰他「在原子理論中很有用的新形式的發現」。
研究領域：量子力學
獲獎情況：與另一人共同獲獎
科學成就：在波爾的原子理論中，當電子從一個原子軌道躍遷到另一軌道時，就會吸收或發射特定波長的光。這一理論能夠很好的描述氫原子的光譜特徵。但是要想描述更複雜的原子和分子，則需要進行修正。以物質（比如電子）同時具有波動性和粒子性為前提，1926年薛定諤給出了著名的薛定諤方程，從而能夠正確描述波函數的量子行為。
羅伯特·安德魯·密立根（Robert Andrews Millikan）
獲獎評語：表彰他「在基本電荷和光電效應中做的工作」。
研究領域：電磁效應，粒子物理
獲獎情況：單獨獲獎
科學成就：19世紀90年代，電子理論的傳播使得電子的概念被大家接受。1910年密立根成功的精確證明了電荷量的值。他通過平衡重力與電場力，將油滴懸浮於兩片金屬電極之間。通過對許多油滴進行實驗後，密立根證明了它們的電荷總是一個確定值的倍數，因此認定這個確定值就是電荷值。
維爾納·卡爾·海森堡（Werner Karl Heisenberg）
獲獎評語：表彰他「創立了量子力學以及由此促進的氫的同素異形體的發現」。
研究領域：量子力學
獲獎情況：單獨獲獎
科學成就：在波爾的原子理論中，當電子在原子核的軌道間發生躍遷時就會吸收或者放出特定波長的能量。這一理論很好的描述了氫原子的光譜。但是要描述更複雜的原子和分子，則需要做出修訂。1925年，維爾納·海森堡基於矩陣法給出了一種量子模型。1927年，他提出了「不確定性原理」，即一個運動粒子的位置和速度不能被同時確定。
威廉·康拉德·倫琴（Wilhelm Conrad R?ntgen）
獲獎評語：表彰其「發現了具有非凡意義的射線並在其中做出了傑出工作，這種新射線定名為倫琴射線」。
研究領域：原子物理，X射線
獲獎情況：單獨獲獎
科學成就：1895年，倫琴把電極載入到兩個置於真空玻璃管中的金屬片上，用於研究陰極輻射。雖然裝置被覆蓋住，他還是觀察到當光敏板靠近時，其上有微弱的光出現。通過進一步試驗，他證實了這一現象是一種尚未為人所知的具有穿透性的射線產生的。後來X射線成為了物理研究和人體檢查中的有力工具。
馬克斯·卡爾·恩斯特·路德維希·普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck）
獲獎理由：表彰他「因發現能量量子而對物理學的發展做出傑出貢獻」。
研究領域：量子力學
獲獎情況：單獨獲獎
科學成就：當一個黑體被加熱時，照射到黑體表面的電磁輻射就會被黑體吸收並轉化為熱輻射，其光譜特徵僅與黑體溫度有關而與其材質無關。然而用當時已知的物理定律計算熱輻射會得出無意義的結果：在高頻區的熱輻射能量會趨於無窮大。馬克斯?普朗克在1900年通過引入量子這一理論解決了這個問題。也即，任一振子的輻射能量大小跟一個常量有關，後人將這個常量命名為普朗克常數。
來源：銳動源編輯部
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